MABR內(nèi)流場對生物膜性能的影響及反應(yīng)器優(yōu)化研究.pdf

1、本文基于計算流體力學(CFD)的方法對膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)內(nèi)流場流態(tài)進行數(shù)值模擬研究，分析反應(yīng)器構(gòu)造形式對反應(yīng)器內(nèi)流場及傳質(zhì)過程的影響;其次考察工藝參數(shù)對反應(yīng)器同步除碳脫氮性能的影響，優(yōu)化操作條件進一步提升反應(yīng)器的脫氮性能;最后研究了反應(yīng)器內(nèi)流場特性對MABR生物膜的影響，為MABR的實際應(yīng)用提供理論支持。
　　首先考察反應(yīng)器進水方式、填充方式、填充密度、長徑比和循環(huán)流速對MABR反應(yīng)器殼程流場特性及傳質(zhì)性能的影響。研究

2、結(jié)果表明:當反應(yīng)器采用側(cè)方進水、長徑比為3.36、填充密度為30％、均勻填充時，反應(yīng)器內(nèi)截面流速的穩(wěn)定區(qū)域較長，整體流速分布均勻穩(wěn)定，并能促進生物膜的均衡發(fā)展。采用三維電磁測速儀對實體模型進行流場測量，得到反應(yīng)器內(nèi)流場速度與模擬值接近，誤差小于10％;當循環(huán)流量為7.62 L·min-1時，反應(yīng)器截面平均流速可以維持在0.026 m·s-1，并且進口最大流速低于0.20 m·s-1，不會導致生物膜的脫落，該穩(wěn)定的流場分布符合MABR內(nèi)部

3、的速度場分布需求。
　　隨后，根據(jù)反應(yīng)器模擬優(yōu)化的結(jié)果，搭建實體模型對模擬生活污水進行了除碳脫氮研究。研究分析了pH、碳氮比(C/N)、氮負荷等運行參數(shù)對系統(tǒng)運行性能的影響。結(jié)果表明:C/N比為5左右比較適宜，此時反應(yīng)器氨氮、總氮、COD最高去除率分別可以達到87％、75％和91％;反應(yīng)器在中性或微堿性(pH=7.2-7.5)條件下運行時，總氮的最高去除率達到74％左右。氨氮去除速率隨進水負荷的增加呈遞增趨勢，最大氨氮去除負荷為0

4、.117g·(L·d)-1。同時實驗考察了不同膜材質(zhì)的MABR運行性能，通過對比疏水性微孔聚丙烯(PP)與聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜，發(fā)現(xiàn)PP膜組件對于新環(huán)境的適應(yīng)能力和初期運行效果相對偏低;通過掃描電鏡發(fā)現(xiàn)，PP膜與PVDF膜均存在膜污染問題。
　　最后考察了反應(yīng)器內(nèi)流場對局部生物膜特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)高速區(qū)和中速區(qū)曝氣膜纖維上附著微生物量遠高于死區(qū);通過分子生物學方法測定，高速區(qū)主要進行厭氧氨氧化和短程硝化-反硝