氣升式生物膜反應(yīng)器單級脫氮工藝研究.pdf

1、單級短硝化-厭氧氨氧化生物膜工藝可在一個反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)硝化反應(yīng)和厭氧氨氧化反應(yīng)而具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，成為了廢水脫氮領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。將好氧短硝化生物膜和厭氧氨氧化生物膜分別置于氣升式反應(yīng)器的上升區(qū)和下降區(qū)，實現(xiàn)了單級脫氮工藝。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴用歐拉-歐拉模型對氣升式反應(yīng)器的氣含率和液相循環(huán)速度進(jìn)行模擬，并與文獻(xiàn)實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，結(jié)果表明歐拉-歐拉模型可對反應(yīng)器的氣含率和液相循環(huán)速度進(jìn)行合理預(yù)測。采用歐拉-歐拉模型對用于生物

2、膜反應(yīng)的氣升式反應(yīng)器的流動特性進(jìn)行模擬，考察了上升區(qū)表觀氣速對氣含率和液相循環(huán)速度的影響。結(jié)果表明當(dāng)表觀氣速從0.01 m/s增加到0.12 m/s時，上升區(qū)氣含率從0.02增加到0.14，下降區(qū)循環(huán)速度從0.15m/s增加到0.34 m/s。模擬結(jié)果表明反應(yīng)器底部和氣液分離區(qū)會出現(xiàn)旋渦，而上升區(qū)和下降區(qū)則是平推流動。同時測試了實驗工況下的氣含率和氧體積傳質(zhì)系數(shù)。⑵針對短硝化-厭氧氨氧化工藝中短硝化難以實現(xiàn)的問題，在鼓泡式序批反應(yīng)器中進(jìn)

3、行了懸浮體系短程硝化實驗。批式實驗結(jié)果表明溶解氧濃度是影響短硝化的關(guān)鍵因素。當(dāng)溶解氧為7 mg/L左右時，系統(tǒng)中亞硝氮難以累積，而當(dāng)溶解氧為3 mg/L左右時，系統(tǒng)中亞硝氮實現(xiàn)了累積。為了深入研究短程硝化的控制措施，基于最小基質(zhì)濃度的概念建立了全混合懸浮體系短硝化控制數(shù)學(xué)模型并采用Matlab程序求解。計算結(jié)果表明僅通過改變基質(zhì)（氮和溶解氧）濃度或pH難以淘汰亞硝酸鹽氧化菌(NOB)，而利用自由氨和自由亞硝酸的抑制作用，短硝化變得容易實

4、現(xiàn)。生物膜短硝化控制機(jī)理與懸浮體系不同，采用生物膜反應(yīng)器模型對全混流硝化生物膜反應(yīng)器進(jìn)行了蒙特卡羅模擬，考察了溶解氧濃度、邊界層厚度、氨氮表面負(fù)荷、溫度和進(jìn)水氨氮濃度在反應(yīng)器啟動階段、NOB淘汰階段和長期運(yùn)行階段對短硝化的影響。模擬結(jié)果表明生物膜內(nèi)氨氮和溶解氧濃度的比值是影響生物膜短硝化的關(guān)鍵因素。⑶采用Matlab和Aquasim求解了氣升式生物膜反應(yīng)器不同條件下的混合時間、氧相間傳遞速率以及反應(yīng)特性?；旌蠒r間隨流速和擴(kuò)散系數(shù)的增大而