下载
加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 egsb反应器的流态模拟研究

egsb反应器的流态模拟研究.doc

egsb反应器的流态模拟研究

我的爱初春来
2017-10-24 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《egsb反应器的流态模拟研究doc》,可适用于综合领域

egsb反应器的流态模拟研究专业资料EGSB反应器的流态模拟研究颜智勇胡勇有肖继波谢磊仲海涛(华南理工大学造纸与环境工程学院广东广州)摘要:用自来水加葡萄糖配成mgL的溶液模拟废水用强碱性阴离子树脂模拟生物颗粒污泥用注入空气的方式模拟反应器中产生的沼气的方法研究了颗粒污泥膨胀床反应器中的流态情况。结果表明:上升流速νup是影响EGSB反应器膨胀性能的主要参数ν小于mh时模拟的颗粒污泥不会流失ν为和mhupup时通过示踪剂浓度计算出的试验平均停留时间分别为min均小于各自的理论平均停留时间说明反应器中存在死区。在理论停留时间为min时反应器中的死区百分比分别为,,,离散数分别为。关键词:EGSB反应器流态研究污水处理颗粒污泥中图分类号:X文献标识码:A文章编号:()SimulationofFlowPatternsinEGSBReactorYANZhi,yongHUYong,youXIAOJi,hoXIELetZHONGHaitao(CollegeofPaper,EnvironmentalEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou,China)Abstract:TheflowpatternsinexpandedgranularsludgebedwasstudiedAmg,Lsolutionpreparedwithportablewaterandglucosewasusedtoslmubothewastewaterastrong,ahallneanlon,exchangeresinwasusedtosimulatethehlologlcalgranularsludgewhilethemethaneproducedintheEGSBreactorwassimulatedbyinjectingairTheresultindicatedthattheflowingupvelocityνwastheprimaryparameteraffectingtheexpandabilityoftheupEGSBreactorwhenνwaslowerthanm,hthesimulatedgranularsludgeupdidnotlowawaywhilewhenvu。wasIn,hm,handIn,hheexperlmelltalaverageresidencetimecalculatedagainsttheconcentrationofthetracerwasminminandmlnrespectivelyeachofwhlchwassmallerthanitsrespectivetheoreticalaverageresidencetimewhichIndicatedtheexlstenceofdeadzonesWhenthetheratlcalresidencetimewasmlnmlnandmlnthepercentagesofdeadzoneInthereactorwere,,and,andthedispersionnumberswereandrespectivelyKeyWords:EGSBreactorstudyofflowpatternswatewatertreatmentgranularsludgeEGSB用于处理高浓度有机废水已日益受到人们的重视。流态对任何一种生化反应器的性能都有重要的影响在EGSB反应器中固、液、气混合共存使得研究EGSB实际流态是非常困难的。在研究EGSB反应器内的水力学行为方面尽管作了不少努力但是结果仍然不能令人信服。本文模拟EGSB反应器中的环境(颗粒污泥、沼气和废水)通过不同水力条件的停留时间分布和流态观察方法来研究EGSB反应器中的流态行参考首选专业资料为为反应器的设计提供理论依据。试验材料与方法试验装置与流程模拟试验是在小试EGSB反应器中进行该装置有效容积L边长为m有效高度为m的有机玻璃柱体。该装置中安装有三层集气罩的三相分离器。放人反应器中的树脂质量为kg填充高度为m占有效容积的,。曝气头均匀放置在反应器的底部反应器内的温度控制在。具体流程如图。模拟废水从废水槽中泵人反应器底端液体从反应器顶部排出气体收集于三相分离器中然后进人水封罐水封罐有助于保持集气室里的气体压力防止浮渣堵塞出气孔。水封罐出来的气体通过一个带有刻度的储气罐来收集根据压出的水量计算出气体的量。试验材料颗粒污泥:用强碱性苯乙烯阴离子交换树脂来模拟颗粒污泥。它的湿真密度(×,×kg,m)与颗粒污泥密度(×,×kg,m)非常接近并且树脂的粒径(,mm)与文献报道的颗粒污泥粒径(,mm)相差不大所以选用该树脂模拟颗粒污泥具有较强的相似性。树脂颜色为淡黄色有利于观察流态情况真实厌氧颗粒污泥取自武汉某啤酒厂EGSB反应器。沼气:沼气用外加空气的方式来模拟。因空气和甲烷都难溶于水故收集空气的体积作为产甲烷的值是比较准确的(在实验前使空气在液体中过饱和)所以以空气模拟反应器中的沼气也具有较好的相似性。废水:据文献报道在时EGSB反应器中废水的粘度一般为mPas用自来水加葡萄糖在时配制成mgL的溶液粘度为mPas与反应器中的废水粘度相近。试验方法运用脉冲示踪剂法来研究流动模式和水力停留时间在反应器中的分布。即在反应器,,的进液口处瞬时注人示踪剂(LiSOHO)脉冲信号为mgL的示踪剂溶液用一个注射器吸取mL溶液迅速(,S被认为是瞬时的)注入到进料口处在出口处取样分析示踪剂浓度。在注人示踪后再立即注人适当的红色墨水来进行流态的观察。参考首选专业资料颗粒污泥及树脂的粒径测定采用湿式筛法示踪剂浓度采用原子吸收法进行分析。结果与分析颗粒污泥及树脂粒径分布采自EGSB反应器中的颗粒污泥是椭球形的而树脂是球形的。尽管如此实际颗粒污泥的直径仍可以通过采用树脂的等体积当量直径计算。采用标准筛对厌氧颗粒污泥及树脂的粒径进行筛分。结果见图、图。从图、图可知粒径在,mm之间的树脂占,以上而粒径在,mm之间的颗粒污泥占,以上。说明两者在粒径分布上具有较好的一致性。产气模拟产气用外加空气来模拟气量根据文献资料来确定。厌氧法在理论上每去除kgCOD可以产生m的纯甲烷气(、l×Pa下)设甲烷产量为理论产量的,沼气中含甲烷,废水的COD为mg,L每天处理废水L根据反应器稳定运行时处理容积负荷(以COD计)为kg,(md)COD去除率为,计算则平均产沼气量为L,h。布气系统采用微孔曝气头气泡直径在,lmm左右与实际反应器中的气泡接近。膨胀试验模拟研究进水表面上升流速ν和厌氧过程产生的沼气量Q是影响EGSB中颗粒污泥膨胀upgas程度进而影响反应器运行稳定性的重要参数因此研究ν和Q。与颗粒污泥膨胀upgas床膨胀率的关系对指导EGSB反应器的运行和放大具有重要的指导意义。l水力上升流速与膨胀率的关系水力上升流速与膨胀率关系见图。参考首选专业资料从图可知V越大膨胀率就越大当V在mh时颗粒膨胀较小膨胀率upup只有,而当V为m,h时膨胀率达到了,颗粒层界面接近三相分离up器底部此时的三相分离器顶端距出水口的距离为cm由此可知EGSB中如果用颗粒污泥接种适合采用较大的水力上升流速在此过程中观察到无论哪一种流速都出现清晰的固一液界面层。从该试验的个不同。、与所对应的膨胀率进行回归计算得:相关系数R为回归方程为:膨胀率(,)=,,查相关up系数临界值表得:R()=。本试验R,R()说明膨胀率与,之间的up线性关系非常显著所求得的回归方程是可信的。气量与膨胀率的关系如果不进水单进气随着Q的增大颗粒界面层反而减小颗粒界面层上至三gas相分离器之间出现一个颗粒悬浮区。这是因为随着Q的增大小颗粒在气泡的作用下gas脱离颗粒界面层越来越多致使悬浮区的颗粒越来越多呈模糊态颗粒和气泡经过三相分离器后气泡被收集颗粒在失去气泡的作用力下沿着三相分离器斜壁滑下进人颗粒悬浮区沉降区中基本没有颗粒物的存在。从图也可以看出在只有气体的情况下床层是减小的Q越大床层高度就越小。当然就不会出现床层膨胀的现象。gas当气量为L,h时床展高度降低也不过,说明气量对床层高度的影响比水力上升流速对床层高度的影响小很多因此在ν及Q共同作用下计算床层膨胀率时upgas往往可以忽略Q的影响而只考虑ν的影响就可以了。gasupν及Q共同作用下SV在高程上的分布upgasEGSB反应器应用于处理高浓度废水的关键在于保持高浓度的污泥量和良好的废水与微生物的混合程度。研究反应器中的颗粒污泥床层的动态变化对确定反应器一次性污参考首选专业资料泥接种量和反应器的高径比等参数有重要的指导意义。模拟气体流量需要根据实际工程中产气量来确定这样才具有模拟放大的意义。以反应器中稳定运行时的平均产气量为Lh来试验ν在up#m,h时研究反应器内各取样口处颗粒SV的分布情况。设出水口为从上往下每间##距cm设置一个取样口共设置个。l取样口在三相分离器上部其它取样口在三相分离器的下面。结果见图。由图可知从各个取样口取出颗粒SV来看随着上升流速的增大各个取样口##处颗粒SV就越大。当水力上升流速为m,h时取样口的SV都很小几乎为说明三相分离器的分离效果非常好。而在m,h时出水口有小的颗粒流失出水的SV为,。说明上升流速大于m,h反应器内的颗粒会被出水带走这在实际废水处理中是很不利的。因此在EGSB反应器设计中水力上升流速应控制在m,h以下。水力混合特性通过脉冲示踪剂法图描绘了不同水力停留时间的C,θ曲线。为了对不同水力停留时间的各混合情况进行比较将试验数据(取倍理论停留时间)进行归一即引人无因次浓度C(C,C,CC是以反应器容积为基础的初始示踪剂浓度)和无因次时t间θ(θ=t,tt是试验平均停留时间)并作图。试验数据经过归一化后再利用式()和()计算出t和σ。t参考首选专业资料式()和()中t为第i次取样时间距开始取样的时间间隔t为第ii次取样时间距开始取样的时间间隔C为第i次取样的出口水流中示踪剂的浓度。Ci为第il次取样的出口水流中示踪剂的浓度。从图可以看出所有平均停留时间都低于理论值这说明反应器中的死区确实存在在试验阶段可以观察到颗粒床层一些区域没有红色墨水或颜色很浅。死区的比例见表。表EGSB死区百分率及离散数上验编号t,minV,,tminσDdHRTt当t为min时死区百分率占了,而在t为minmin时死区HRTHRT百分率只有,,,说明增大水力负荷可以减小反应器内的死区提高反应器的有效体积。因此在实际工程中可以通过增加水力负荷来减少反应器的死区容积。在试验过程中可以看到随着t的减小反应器内的返混现象却增强了这可以通过离HRT散数D(无因次)的增大反映出来。对于理想推流式反应器D,不存在返混现象参考首选专业资料对于理想完全混合式反应器D=反混极大。实际的反应器都介于理想推流式和完全混合式之间即,D,。离散数D由停留时间分布函数E()确定。根据理论推导,,求出D:从图可以看出C,θ曲线偏斜度较大说明离散数大式()中的第二项可以略去由式(l)和式()分别求出t和σt从而算出离散数D的值。计算的结果列于表中。当t分别为minmin和min时D分别为和HRT。该试验结果D在,。可见EGSB反应器介于理想推流式和完全混合式之间。随着t的减小EGSB中返混现象更明显。HRT反应器中流体的行为在试验期间通过注人红色墨水的方法来观察反应器中的流态用以证明液相的路径气体的形成以及颗粒沿着反应器的运动。在模拟时气体大多数形成在污泥床里面且大多数气泡附着在颗粒上井上升到反应器的顶部被三相分离器收集气体在沉降区的量可以忽略一些颗粒由于粘着气泡在浮力的作用下也上升到反应器的顶部它们进人三相分离器可以很明显的观察到气泡分离并直接进人气室而颗粒则沉降下来。几个死区和短流现象也可以观察到这种情况主要是在大的气泡形成时偶尔在反应器进水口处形成。结论通过流态实验得出以下结论:模拟的颗粒粒径与真实厌氧颗粒污泥粒径有较好的一致性两者都在,mm之间占总颗粒的,以上。水力上升流速是影响颗粒床层膨胀率的主要因素。膨胀率与水力上升流速之间的关系可定量的表示为:膨胀率(,),V,。当气量在Lh水力up上升流速大于m,h时出现颗粒流失的现象。示踪试验表明t为minmin和min时死区容积占反应器有效容HRT积的,,,tHRT减小死区就减小。试验得到的离散数D在,之间表明反应器介于理想推流式和完全混合式之间在本试验条件下随着tHRT的减小返混现象加剧混合效果好。EGSB内存在死区偶尔有短流现象。参考文献:贺延龄废水的厌氧生物处理加」北京:中国轻工业出版杜ECPires,WSHanisch,MANAndradeAnoriginalprocedureforphysicalsimulationofupflowanaerobicsludgeblanketreactorsJBioprocessandBiosystemsEngineering():,周棋胡纪革顾夏声升流式厌氧污泥层反应器水力混合特性研究J环境科学学报():,许保玖龙腾锐当代给水与废水处理原理(第二版)M北京:高等教育出版社作者简介:颜智勇(,)男湖南宁乡人在读博士主要从事水环境和水处理技术方面的研究电话()zhyyan,sohucom参考首选专业资料参考首选

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/10

egsb反应器的流态模拟研究

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利