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生物膜气升式反应器的研究

作　者: 于斌
导　师: 干爱华
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 污水处理生物膜气升式反应器生物载体活性炭改性重木降解动力学
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

传统生物处理工艺目前仍然是应用最广的最有效的污水处理技术,但也存在占地多、投资高、运行费用高、能耗高的弊端。近年来国内外出现的生物处理新工艺中,悬浮载体生物膜反应器SCBR占有十分重要的地位。本论文在对悬浮载体生物膜反应器特征综合分析的基础之上,选择最具发展潜力的生物膜气升式反应器BASR进行了系统的分析并研究开发了的一种新型的生物载体。首先探讨了BASR反应器启动的影响因素,对于本文设计的反应器有一个最佳的载体(活性炭)投加量值Vc=3%可以达到很好的反应器启动效果;水力停留时间(HRT)越短,越有利于载体挂膜,HRT=1h为最佳停留时间;容积负荷有利于载体挂膜和反应器启动,本反应器较佳的启动入水负荷14.4kgCOD/(m3·d);在载体投加的方式上,创新的提出在反应器启动时投加已挂膜成熟的载体有助于裸载体的挂膜,实验证明这种投加方式可以大大缩短启动时间;另外,废水的处理效果好坏不能作为该反应器成功启动的标志,应把生物膜平均厚度稳定作为挂膜成熟的标志。其次,本文的另一个创新是用天津大学校内枯树的根茎经过适当的改性处理研制了一种新型的重木载体,通过实验证明该载体挂膜的效果和降解废水效果好于活性炭。建立了BASR反应器有机物降解动力学模型,推算出了反应器对COD降解速度R及进水基质浓度Si和出水基质浓度Se的表达式,该模型与实验结果符合得较好。

全文目录

中文摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
前言  7-8
第一章文献综述  8-25
  1.1 悬浮载体生物膜反应器综述  8-10
    1.1.1 生物反应器的定义  8
    1.1.2 生物反应器的分类  8-9
    1.1.3 悬浮载体生物膜反应器特征分析  9-10
  1.2 生物膜气升式反应器的发展现状  10-18
    1.2.1 生物膜气升式反应器  10-11
    1.2.2 生物膜气升式反应器的特点  11-12
    1.2.3 生物膜气升式反应器的研究现状  12-18
  1.3 生物载体  18-21
  1.4 悬浮载体  21-23
    1.4.1 悬浮载体性能的影响因索  21
    1.4.2 悬浮载体生物膜法的特点  21-22
    1.4.3 悬浮载体在污水生物处理中的应用  22-23
  1.5 本文的研究意义及主要研究任务  23-25
    1.5.1 本文的研究目的与意义  23
    1.5.2 本文主要研究任务  23-25
第二章生物膜气升式反应器中生物膜的分析  25-31
  2.1 实验装置与方法  25-27
  2.2 分析方法  27-31
第三章反应器的启动研究  31-45
  3.1 水力停留时间对反应器启动的影响  31-34
  3.2 载体投加量对反应器启动的影响  34-39
    3.2.1 载体投加量对气含率的影响  34-35
    3.2.2 载体投加量对反应器启动的影响  35-39
  3.3 启动有机负荷对反应器启动的影响  39-41
  3.4 载体投加方式对反应器启动的影响  41-43
    3.4.1 实验方法  42
    3.4.2 实验结果和讨论  42-43
  3.5 本章小结  43-45
第四章生物载体的选取和研制  45-50
  4.1 生物载体挂膜的影响因素  45
  4.2 固定化载体的制备  45-48
    4.2.1 实验材料和制备方法  46
    4.2.2 检测方法  46
    4.2.3 结果与讨论  46-48
  4.3 重木载体的研制  48-49
    4.3.1 实验材料和方法  48
    4.3.2 结果与讨论  48-49
  4.4 小结  49-50
第五章反应器数学模型分析  50-57
  5.1 数学模型的建立  50-54
    5.1.1 基本假定  50-51
    5.1.2 生物膜内有机物浓度分布  51-52
    5.1.3 反应器模型  52-54
  5.2 参数计算  54-56
    5.2.1 本征反应动力学系数k的测定  54
    5.2.2 生物膜干密度ρf的测定  54
    5.2.3 生物膜扩散系数Df的计算  54-55
    5.2.4 液膜扩散层厚度L的计算  55
    5.2.5 反应器内的生物膜表面积计算  55-56
    5.2.6 模型验证  56
    5.2.7 模型误差讨论  56
  5.3 本章小结  56-57
第六章结论  57-58
  6.1 结论  57
  6.2 建议  57-58
参考文献  58-63
附录  63-66
发表论文和科研情况说明  66-67
致谢  67

生物膜气升式反应器的研究

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