復(fù)合氧化溝工藝流態(tài)及傳質(zhì)動力學(xué)研究.pdf

1、污水生物處理中，建立反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型及流態(tài)分析對反應(yīng)器過程機(jī)理認(rèn)知及控制有著十分重要的意義。雖然活性污泥和生物膜工藝均有完善的數(shù)學(xué)模型，但針對復(fù)合生物處理工藝，傳質(zhì)過程的研究大多停留在氧傳遞效果KLα或單純底物降解分析上，對整個系統(tǒng)研究相對較少。由于復(fù)合式生物反應(yīng)器同時存在活性污泥及生物膜兩種不同狀態(tài)微生物，不能直接使用任何一個現(xiàn)有的活性污泥或生物膜數(shù)學(xué)模型。因此，建立復(fù)合氧化溝傳質(zhì)動力學(xué)模型及流態(tài)研究對深入了解其機(jī)理、協(xié)助工藝控制及工藝

2、發(fā)展都具有十分重要的意義。
　　 通過復(fù)合氧化溝系統(tǒng)傳質(zhì)反應(yīng)過程分析，將原有復(fù)雜系統(tǒng)簡化為氣液固三相具有時間先后順序的活性污泥與生物膜相結(jié)合系統(tǒng)。通過對每一過程的傳質(zhì)反應(yīng)分析，得到復(fù)合工藝通用數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合復(fù)合氧化溝實際情況，將通用三維模型簡化為一維擴(kuò)散反應(yīng)模型并驗證，得到復(fù)合氧化溝傳質(zhì)動力學(xué)模型基本數(shù)學(xué)方程如下：
　　 氣液相間傳質(zhì)基本方程：
　　 氣液固三相傳質(zhì)反應(yīng)基本方程：
　　 通過模型分析，得

3、到影響復(fù)合氧化溝傳質(zhì)反應(yīng)的主要因素為系統(tǒng)的溶解氧含量、生物量及水力停留時間。通過清水充氧試驗和正交試驗，確定傳質(zhì)反應(yīng)最優(yōu)工況為：填料投配率30％，HRT為10 h，污泥齡為25 d，采用聯(lián)合曝氣(倒傘轉(zhuǎn)速58.5 r/min，微孔曝氣量80 L/h)，夜間間歇曝氣。通過最優(yōu)工況確定系統(tǒng)氣液相間總傳質(zhì)系數(shù)及系統(tǒng)滿足一級反應(yīng)動力學(xué)。
　　 通過對氧化溝投加填料前后流場數(shù)值模擬及實測得到投加填料后對原有流場影響較大，增加了系統(tǒng)局部紊動