循環(huán)曝氣生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與其流體力學性能的研究【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　循環(huán)曝氣生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與其流體力學性能的研究</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級

2、 化學工程與工藝 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b&g

3、t;</p><p>　　目前，曝氣生物濾池已被用于煉廠堿渣廢水的處理和高濃度廢水的預(yù)處理。曝氣生物濾池CBAF具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小、不需要大量的污泥、高速過濾 、耐沖擊能力強、等優(yōu)點。流體力學性能對曝氣循環(huán)曝氣生物濾池生物處理效果影響很大，本文通過示蹤劑脈沖法研究結(jié)構(gòu)參數(shù)（曝氣面積與總面積比）、操作參數(shù)（氣液比）、填料等因素對CBAF流體力學性能（非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N和內(nèi)循環(huán)量）的影響。研究結(jié)果表

4、明在同一氣液比下，結(jié)構(gòu)尺寸（曝氣面積與總面積比）越小，所得的非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N越接近于1，即越接近于全混流；在一定結(jié)構(gòu)參數(shù)下，N隨著氣液比的增加總體是先變大再減小的趨勢；填料有利于提高返混，反應(yīng)器更加接近全混流。</p><p>　　關(guān)鍵詞：水污染；循環(huán)；廢水回用；流體力學性能；結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　Abstract</b></p>

5、<p>　　At present, the biological aerated filters have been used in refinery alkaline wastewater treatment and high concentration of wastewater pretreatment. Biological aerated filters CBAF with compact structure,

6、cover an area of an area small, don't need a lot of sludge, high-speed filtering, impact resistance ability, etc. Fluid mechanics performance of aeration circulation biological aerated filters greatly influenced the

7、biological treatment effect, this paper tracer pulse method research structur</p><p>　　keyword：Water pollution， recycling；wastewater reuse；fluid performance；structure</p><p><b>　　目錄</b&

8、gt;</p><p><b>　　第一章前言1</b></p><p>　　1.1研究的目的和意義1</p><p>　　1.2水資源及水環(huán)境現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.1水資源現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.2水污染現(xiàn)狀2</p><p>　　1.

9、2.3污水處理現(xiàn)狀3</p><p>　　1.2.4水資源的利用效率3</p><p>　　1.2.5水環(huán)境現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3污染水回用現(xiàn)狀4</p><p>　　1.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀4</p><p><b>　　第二章實驗部分7</b></p><

10、;p>　　2.1 曝氣生物濾池的結(jié)構(gòu)和工作原理7</p><p>　　2.1.1 工作原理7</p><p>　　2.1.2 CBAF的結(jié)構(gòu)8</p><p>　　2.2 實驗裝置和儀器和藥品8</p><p>　　2.2.1實驗儀器和藥品8</p><p>　　2.3實驗原理和方法9</p&g

11、t;<p>　　2.3.1操作步驟9</p><p>　　2.3.2數(shù)據(jù)處理10</p><p>　　第三章、結(jié)果與討論12</p><p>　　3.1、CBAF結(jié)構(gòu)對流體力學性能的影響12</p><p>　　3.2、操作條件對CBAF流體力學性能的影響13</p><p>　　3.3、填料對

12、CBAF流體力學性能的影響14</p><p>　　3.3.1未放置填料時的情況14</p><p>　　3.3.2放置填料的情況16</p><p>　　3.3結(jié)果的討論17</p><p>　　3.3.1結(jié)構(gòu)尺寸對CBAF的流體力學性能的影響17</p><p>　　3.3.2操作條件對CBAF的流體力學

13、性能的影響17</p><p>　　3.3.3填料對CBAF的流體力學性能的影響18</p><p><b>　　結(jié)論19</b></p><p><b>　　參考文獻20</b></p><p><b>　　致謝21</b></p><p>

14、<b>　　第一章前言</b></p><p>　　1.1研究的目的和意義</p><p>　　我國是一個缺水國家，再加上水資源的分布不平衡，某些煉油廠的水資源匱乏，在一定程度上已經(jīng)影響到企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展。若將其治理并回用于生產(chǎn)，對于節(jié)水減排、提高用水效率和保護環(huán)境具有重大的意義。</p><p>　　化工生產(chǎn)中常常會產(chǎn)生高濃度難處理廢水，例如

15、，石油煉制企業(yè)的堿渣廢水，廢水中含有大量對微生物有毒的含硫含酚等物質(zhì)，同時COD值可達20000mg/Kg以上，不能直接進入煉廠的污水處理系統(tǒng)。目前，大部分煉廠將該廢水用濕式氧化法預(yù)處理后再引入污水處理系統(tǒng)。濕式氧化法需要在溫度下進行（180℃以上，2MPa以上）和較高的壓力，操作成本較高；一部分企業(yè)使用了一種低成本的預(yù)處理方法，即循環(huán)曝氣生物濾池（CBAF）來預(yù)處理高濃度廢水。不同的工業(yè)廢水，由于其污染物組成、污染物濃度不同，利用循環(huán)

16、曝氣生物氧化技術(shù)來處理廢水時將存在一些問題。目前，循環(huán)曝氣生物濾池已用于煉廠堿渣廢水的預(yù)處理，但還未見用于煉廠高濃度焦化廢水的處理。CBAF的流體力學性能對CBAF生物處理效果具有指導性作用，但關(guān)于CBAF和流體力學性能的研究還未見報道。</p><p>　　近年來，隨著水資源的日益匾乏，節(jié)水減排已成為當前企業(yè)生產(chǎn)與管理面臨的重要任務(wù)。國家要求“ 十一五”期間石油和石化行業(yè)節(jié)約用水15×108t，工業(yè)水

17、的重復(fù)利用率要提高到95%以上，因此污水回用對解決限制企業(yè)發(fā)展的水源問題具有重要的現(xiàn)實意義[1-2]。</p><p>　　1.2水資源及水環(huán)境現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1水資源現(xiàn)狀</p><p>　　中國的水資源總儲量為2.8×10³億m3，占全世界水資源的6 % ，占世界第四位，然而由于人口眾多，因此人均占有量十分少 。中國世界上用

18、水量最多的國家之一，因此被聯(lián)合國列為水資源緊缺國家。全國有10個省區(qū)人均水資源占有量不足1000 m3，(人均水資源不足1000 m3為貧水國家，不足500 m3為絕對貧水國家)。僅2002年一年，全國淡水的使用量就是美國 1995年淡水使應(yīng)量的1. 2倍，大約占世界水資源的百分之13。據(jù)統(tǒng)計，自1949 —2002年，中國用水量增加了4000多億m3，可以看出大約每10年就要增加1000億m3，年平均增加約為100億m3。1980年以

19、后，全國總用水量的增長幅度略有下降，但年平均增長量仍有62億m3左右[3]。</p><p>　　據(jù)統(tǒng)計，中國目前每年受旱面積 200到260 km2左右 ，缺水總量約為400億立方米，使工業(yè)產(chǎn)值2000多億元得影響，糧食產(chǎn)量150 ～200億千克影響，缺水對環(huán)境有著嚴重的影響，對人的身心健康也有非常的明顯傷害。目前全國還有7000萬左右的人口面臨飲水困難的問題，由人口和水資源分布情況的數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以看出，我國水資

20、源和人口南北分配的差異非常明顯。長江流域及其以南地區(qū)水資源占全國的百分之81，人口卻占全國的 百分之54，耕地面積只占全國的1 /3； 北方水資源只占全國的百分之19，人口占全國的百分之46，耕地卻占全國耕地的百分之60以上。南北水資源的不平衡，而且高強度的人類活動和自然生態(tài)進一步破壞影響，北方的水資源進一步減少，而南方水資源卻進一步增加，這種趨勢在最近20年來尤其明顯。 [4]</p><p>　　1.2.2水

21、污染現(xiàn)狀</p><p>　　我國水環(huán)境存在的主要問題之一就是水污染。我國是一個水資源相對短缺的國家。我國的水環(huán)境形勢不容樂觀。隨著工業(yè)化進程的持續(xù)加快，水污染已然成為一個重點、難點問題，并且困擾著各級政和相關(guān)部門。尋找解決流水污染的新理論和新方法對于保證水資源的可持續(xù)利用具有現(xiàn)實意義。通過簡單采用行政命令來解決水污染的問題存在著明顯的缺陷。據(jù)聯(lián)合國全球規(guī)劃署預(yù)測，到2025年，全球?qū)⒂? / 3人口將要面臨中度

22、甚至于重度用水緊缺問題，其中包括中國、印度尼西亞和印度在內(nèi)的許多國家和地區(qū)，水資源短缺儼然成為限制社會經(jīng)濟發(fā)展的主要因素。</p><p>　　目前，我國國內(nèi)一些湖泊和河流的污染情況令人堪憂。根據(jù)《2002年中國環(huán)境狀況公報》，我國主要水系的水質(zhì)不能達到其功能的要求，七大水系741 個重點監(jiān)測斷面中，43.6%為劣五類水質(zhì)斷面， 2 9 . 1 %為一至三類水質(zhì)，30% 屬四至五類水質(zhì)。 </p>

23、<p>　　我國每天廢水、污水排放量約1億多噸，其中工業(yè)生產(chǎn)廢水占 60%，生活排放污水約占40%，其中還不包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)廢水排放。相比2005年，2006年全國工業(yè) COD 排放量下降了2.4%，但工業(yè) 廢氣排放量增加了3.1%。中部地區(qū)的主要污染物排放強度高于東部和東北地區(qū)，但明顯低西部地區(qū)[4、5] 。國家環(huán)?？偩止嫉臄?shù)據(jù)顯示，流經(jīng)城市的地表水河段有機物質(zhì)污染嚴重一些，城市居民日常排放的生活污水和工業(yè)廢水都含有不少的有機

24、物質(zhì)。其中大多工業(yè)廢水還含有毒有害的有機物，如合成農(nóng)藥和染料等，因此在我國大多數(shù)城市，河流都存在一定程度的有機污染，直接導致城市水質(zhì)下降和污水處理成本增加，最終威脅到城市居民的飲用水安全和身體健康，不僅嚴重影響了水資源，也對我國正在實施的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略帶來嚴重的負面影響。國家環(huán)?？偩终{(diào)查資料表明：按照綜合污染指數(shù)比較，七大水系污染程度由輕到重依次為：珠江、長江、松花江、淮河、黃河、遼河、海河。主要污染指標為氨氮含量、五日COD、高錳酸鹽

25、指數(shù)和石油類含量。七大水系407個重點監(jiān)測斷面中，I ～Ⅲ類水質(zhì)斷面占38.1％，屬Ⅳ的斷面占32.2％、屬劣 V 類水質(zhì)的斷面29.7％。其</p><p>　　1.2.3污水處理現(xiàn)狀</p><p>　　根據(jù)建設(shè)部 《2007年城市、縣城和村鎮(zhèn)建設(shè)統(tǒng)計公報》數(shù)據(jù)顯示，2007年末，我國已有1206座運行的污水處理廠，其中城市廠883座，323座為縣城污水處理廠。根據(jù)《中國水網(wǎng)年度系列報

26、告之四》統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，截止2008年6月5日，我國已運營1408座的污水處理廠，其中城市污水處理廠數(shù)量為1043 座，3 4 6 座縣級及以下污水處理廠。在一年的時間里，增加了202座污水處理廠，平均月增14 座，以城市污水處理廠增加為主伴。隨著“十一五” 規(guī)劃的逐步深入，各地區(qū)污水處理廠建設(shè)腳步也在加快，預(yù)計，截止到2010年底，我國至少將達到3000座污水處理廠。 </p><p>　　1.2.4水資源的利用

27、效率</p><p>　　農(nóng)田灌溉多沿用傳統(tǒng)方式，灌溉利用系數(shù)在0. 45左右，至少有一半的水被浪費。工業(yè)用水利用率也很低，中國GDP用水量在730 m3，發(fā)達國家的GDP用水量一般在50 m3 。水質(zhì)不容樂觀，2006年，中國廢水排放總量達到536. 8億t，其中工業(yè)廢水占排放總量的44. 7 % 。廢水排放居于前四位的行業(yè)依次為造紙、化工、電力和紡織，這四個行業(yè)排放的廢水占重點統(tǒng)計企業(yè)廢水排放量的53. 9

28、% [6]。</p><p>　　1.2.5水環(huán)境現(xiàn)狀</p><p>　　水污染物排放總量居高不下，導致水體污染相當嚴重。2005年，全國有一半的城市市區(qū)地下水遭到嚴重污染，一些地區(qū)甚至出現(xiàn)了“有河皆干、有水皆污”的現(xiàn)象。部分流域水資源的開發(fā)利用程度過高，也加劇了水污染趨勢的惡化。2006，在國家環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)實際監(jiān)測的745個地表水監(jiān)測斷面中，最劣等水質(zhì)占28 %的斷面。據(jù)《2006年中國

29、水資源公報》數(shù)據(jù)顯示淮河的開發(fā)利用率達到了54 %，黃河為60. 9 % ，海河更是達到了74. 9 % 。過度開發(fā)使得這些河流基本沒有生態(tài)流量，更嚴重的是這些河流在枯水期，從而大大降低了河流水體的自凈能力。近幾年水污染事故頻繁發(fā)生，2005年，全國共發(fā)生1406起環(huán)境污染的事故，其中有693起水污染事故，占全部環(huán)境污染事故的49. 2 %。2006年期間發(fā)生了842起環(huán)境污染事故，直接造成經(jīng)濟損失達到了1. 3億人民幣。</p&

30、gt;<p>　　中國環(huán)境監(jiān)測總站在2006 年期間對 113個環(huán)保重點城市月均監(jiān)測取水總量為15. 9億t，其中4. 4億t不達標，占總量的27. 7 % 。農(nóng)村的狀況就更為嚴重，據(jù)《中國首次農(nóng)村用水與環(huán)境衛(wèi)生現(xiàn)狀調(diào)查》的結(jié)果顯示農(nóng)村飲用水有44. 36 %沒能夠達到國際基本衛(wèi)生安全標準。</p><p>　　根據(jù)國家環(huán)保總局和國家統(tǒng)計局聯(lián)合發(fā)布《中國綠色國民經(jīng)濟核算研究報告》，2006 年全國因

31、環(huán)境污染 (包括水污染在內(nèi)) 造成的經(jīng)濟損失為5200多億元，約占當年國內(nèi)生產(chǎn)總值的4 %。水污染不僅造成了數(shù)額巨大的經(jīng)濟損失，更是直接危害了百姓的飲用水安全。全國仍有3億多的農(nóng)村人口飲用水不達標，其中因水污染造成9000多萬人飲用水不安全。</p><p>　　1.3污染水回用現(xiàn)狀</p><p>　　據(jù)統(tǒng)計，全國669個城市中，常年供水不足就有400個城市，其中嚴重缺水城市有110個。

32、水資源短缺問題的非常嚴重，直接影響了人民群眾的生活質(zhì)量，影響到社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。我國是一個水資源短缺的國家，人均水資源占有量僅為世界平均水平的1/4。我國城市生活污水和工業(yè)生產(chǎn)廢水處理回用技術(shù)發(fā)展與發(fā)達國家相比起步較晚。20世紀80年代末，隨著水資源緊缺的加劇和污水回用技術(shù)的越發(fā)成熟，污水回用的技術(shù)研究與實踐才得以快速的發(fā)展。目前約有3個已經(jīng)投產(chǎn)的城市污水回用工程，約為全國城市污水設(shè)計處理水量的1% 以上，回用工程規(guī)模在1.5

33、15;105 m³/d左右。</p><p>　　目前水資源短缺已成為制約我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要因素。根據(jù)“十五”計劃綱要的要求，到2005年為止我國城市污水處理率要達到45%。到2010年，我國能實現(xiàn)污水處理回用率60% 以上。預(yù)計到2020年，全國城市污水回用率預(yù)測可提高到65% 以上。</p><p>　　國家“七五”八五”期間完成的重大科技攻關(guān)項目“城市污水資源化研究“

34、相繼在北京等十余個重點城市建立了回用于市政景觀、工業(yè)冷卻水回用的示范工程，可以為我國提供污水回用技術(shù)和設(shè)計依據(jù)，并在一定成都上積累經(jīng)驗。</p><p>　　目前我國沒有針對污水回用的相關(guān)支持和政策。城市規(guī)劃部門對污水回用沒有詳細的規(guī)劃，相關(guān)主管部門也沒有相應(yīng)的工作要求、強有力的政策支持和有效的管理機制，使污水 回用得不到連續(xù)有效的貫徹實施。一種低成本的預(yù)處理方法，即循環(huán)曝氣生物濾池（CBAF）來預(yù)處理高濃度廢水

35、。不同的工業(yè)廢水，雖然由于污染物組成、污染物濃度不同，利用循環(huán)曝氣生物氧化（CBAF）技術(shù)來處理廢水時將存在一些問題，但是隨著可以發(fā)展，循環(huán)曝氣生物氧化（CBAF）技術(shù)將會成為一種新穎的污水處理技術(shù)[5、6]。</p><p>　　1.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　目前，世界煉油化工工業(yè)正面臨著環(huán)保法規(guī)日益嚴格的要求。化工生產(chǎn)中往往會產(chǎn)生高濃度難處理污水、廢水，在日本、歐美等國家應(yīng)

36、用廣泛是WAO，濕式空氣氧化( wet air oxidation，簡稱WAO) 一種有效的煉油堿渣廢水處理方法，即中、高壓空氣氧化法，是在中高壓和較高溫度條件下，利用氧和空氣將廢水中的有機物氧化成二氧化碳和水，從而達到去除污染物的目的；國內(nèi)煉油企業(yè)主要采用的中和法。中和法主要采用二氧化碳和硫酸中和， 廢水經(jīng)中和處理后排入含油污水處理場。</p><p>　　循環(huán)曝氣生物濾池作為水的需氧生物預(yù)處理方法之一。自80

37、 年代在歐洲建成第一座曝氣生物濾池污水處理廠以來，曝氣生物濾池已在歐美和日本等發(fā)達國家廣為流行。國內(nèi)除大連馬欄河污水處理廠采用外，在山東、上海等地也有應(yīng)用，只是處理量較小。日前，國內(nèi)采用曝氣生物濾池處理工藝處理規(guī)模最大的沈陽仙女河污水處理中心建成并投入使用。曝氣生物濾池處理工藝，是20世紀 80年代末90年代初在普通生物濾池的基礎(chǔ)上，借鑒給水濾池工藝而開發(fā)的污水處理新工藝。</p><p>　　近十幾年來，各種廢

38、水的生物氧化處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)，從各種改進的活性污泥法到各種生物膜法，如普通生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物硫化床、生物活性碳、生物接觸氧化以及曝氣生物濾池等。曝氣生物濾池（BAF）是在生物接觸氧化工藝的基礎(chǔ)上引入飲用水處理中過濾的思想而產(chǎn)生的一種需氧廢水處理技術(shù)，很明顯的特點是在一級強化處理的基礎(chǔ)上將生物生化和截流懸浮物聯(lián)合在一起，濾池后面不需要設(shè)立沉池，利用反沖洗再生來實現(xiàn)反應(yīng)池的周期運行。</p><p>　　相對于

39、生物流化床，BAF能量消耗低，不太需要生物膜與載體顆粒的分離和載體顆粒的循環(huán)系統(tǒng)，運轉(zhuǎn)操作起來都比較簡單。與活性污泥法對比，BAF工藝具有基建投資不高、運行負荷高、能量消耗低、產(chǎn)品水質(zhì)高等優(yōu)點；與生物濾池對比，占地面積要小得多、不易發(fā)生堵塞；與生物接觸氧化法相比，生物比較膜薄，具有較高活性，并且不需要設(shè)置二沉池；由此可見，BAF從眾多生物處理法中脫穎而出。國外學者在BAF工藝處理污水技術(shù)方面做了大量研究調(diào)查工作，對其填料的選擇、硝化和反

40、硝化技術(shù)以及脫氨氮、除磷、動力學機理還有立體力學性能包括反沖洗的各個環(huán)節(jié)都做了深入的探索和研究[4~6]。</p><p>　　國內(nèi)在BAF工藝處理污水技術(shù)方面也同樣做了大量研究和考察，并結(jié)合我國企業(yè)具體污水排放情況和污水處理現(xiàn)狀對曝氣生物濾池結(jié)構(gòu)進行了一定程度上的改造。孫力平等通過去掉濾頭，增加沙礫層厚度并在沙礫層中放置充氣擴散管改進了BAF，在保證過濾效率的前提下，一定程度上完全防止了設(shè)備堵塞，由于空氣擴散點

41、的降低，使整個濾料層均處于有氧狀態(tài)，有利于生化氧化反應(yīng)進行。鄒偉國等研發(fā)了一種名為BIOSMEDI的曝氣生物濾池，它采用了脈沖空氣反沖洗的方式，氣水同向流動，已經(jīng)能夠用于處理輕微污染水，能較高效率除去有機物和氨氮及SS，反沖洗損耗水量少，運行管理簡單等優(yōu)點。</p><p>　　BAF預(yù)處理去除了源水中大部分可生物降解的有機物，一定程度上減少給水管網(wǎng)中細菌繁衍的可能性，增加食用水的生物穩(wěn)定性；BAF 預(yù)處理技術(shù)不

42、但可以可以直接去除水源中的污染物，還可以對接下來的常規(guī)給水處理工藝向有利的方向發(fā)展。BAF預(yù)處理技術(shù)減少了源水中的有機物以及氨氮的含量，可以適當減少消毒過程中消毒劑的投放量，減少消毒過程中產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物量，增加飲用水的安全系數(shù)。</p><p>　　自80 年代初就在德國越來越多地用于工業(yè)設(shè)施( 如化工廠、印刷廠以及油漆噴涂車間等) 排放的揮發(fā)性有 機化合物( VOCs ) 和有毒氣體的控制。目前這 種技術(shù)在歐

43、洲、日本和北美等地都有大量的研 究和實際應(yīng)用，其中應(yīng)用最廣的形式是生物過 濾器( Biofilter) 。利用異養(yǎng)型微生物生命代謝過程對多種有 機物和某些無機物的降解作用，可以有效地去除工業(yè)廢氣中的污染物。[7]</p><p>　　用生物過濾器處除含氯較多的有機物分子難生物降解外，一般的氣態(tài)污染物在生物過濾器中的降解速率約為 1 0～1 00g / (m 3 ·h ) 。生物過濾器對惡臭物質(zhì)的去除率可

44、達99 %，對 VOCs的去除率可達95 % 。生物過濾器適用范圍很廣， 用于化工廢氣處理是其重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。國外用生物過濾器處理技術(shù)已經(jīng)相當成熟有30多年的歷史特別是在難揮發(fā)性有機廢氣的研究和開發(fā)。目前在荷蘭、德國和美國的一些化工公司已建生物過濾器工業(yè)裝置有500多座。隨著歐洲各國的法規(guī)越來越嚴格限制VOCs 排放，截止1997年為止，歐洲大部分市場銷售額有多大到五千四百萬美元是利用生物過濾處理廢氣的技術(shù)產(chǎn)生的。在美國，為了滿足“大

45、氣清潔法”的要求許多化工公司對這項技術(shù)進行了大力研究開發(fā)和應(yīng)用。[8、9]</p><p>　　現(xiàn)在有能力提供完整技術(shù)服務(wù)和裝置設(shè)備的國外大型污水處理公司包括：C T B. V.、B G H、E V G H、H G b H、G T G H、H N G H、M C B. V.、B A G 等，主要以德國、荷蘭和美國的公司為核心。比如說荷蘭 C T 公司被稱為 B ( R) 的生物過濾處理系統(tǒng)，可用于處理含有乙

46、酸乙酯、甲苯、乙醇、異丙醇、乙酸丁酯以及丁醇的污染性氣體。</p><p>　　到1987年為止，荷蘭VAM廢物處理公司以及TNO 研究所研發(fā)的生物過濾填料Vamfil已用于30 多套生物過濾裝置。比如說已得到廣泛應(yīng)用的內(nèi)裝Vamfil過濾材料的生物過濾器BIOBOX就是荷蘭Comprimo公司，已經(jīng)在德國適應(yīng)于含環(huán)己酮、四氫呋喃、丁酮等廢氣的處理；而在荷蘭的鹿特丹已經(jīng)被用于一家塑料加工廠，處理其中含有甲苯、雙酚

47、A、苯酚和丙酮的廢氣。被美國的Monsanto 公司稱為Dyn a Zyme的生物過濾器的可用于去除廢氣中含有醇、醛、酮、甲苯、苯 乙烯、H2S 和硫醇等。其中含有惡臭物質(zhì)去除率大于 99 % ，VOCs 去除率也大于 95% 。</p><p>　　由于化工生產(chǎn)排放的廢氣量越來越大，歐美許多化學公司為滿足日趨嚴格的法規(guī)要求都已將生物過濾器用于廢氣的治理。1992年，美國Sp ring field ( M A)

48、聚合物生產(chǎn)工廠和Tren -ton ( MI ) 聚合物生產(chǎn)工廠兩個工廠都有情況相似大的VOCs 質(zhì)量濃度在400～700mg / m 3 左右，含有的污染物主要為乙醇、醛類和醚類。用噴水使廢氣飽和在進入生物過濾器之前，溫度一般嚴格停留在30 ～35℃，在生物過濾器中的停留時間為100s。過濾材料是由堆肥與木屑的混合物組成，其中含水量嚴格控制在50% ～70 % ，一般要求略高于最佳范圍的40 % ～60 % 左右。維護生物過濾器的一個

49、關(guān)鍵是保持濾床濕度。因為未在濾床頂部安裝噴水頭，水分大部分來自雨水和溫暖廢氣的冷凝水，所以只有在長期干燥季節(jié)才用采用噴水保溫。經(jīng)過檢測，污染物在該生物過濾器中的生物沉降速率為15 ～25g/ ( m 3 · h )，VOCs 去除率達到了 90% ～95% ， VOCs在廢氣的質(zhì)量濃度降到了20～70mg / m3。</p><p>　　現(xiàn)階段已經(jīng)有人在生物接觸氧化技術(shù)和曝氣生物濾池技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)了一

50、種隔離曝氣生物濾池（Isolated Biological Aeration Filter），他們采用了隔離曝氣技術(shù)（Isolated Aeration Method，IAM），。IAM將BAF分為反應(yīng)區(qū)和曝氣區(qū)，通過曝氣形成內(nèi)循環(huán)流，因此又稱循環(huán)式曝氣生物濾池（Circulated Biological Aeration Filter，CBAF）。該技術(shù)的特點在于：①采用高性能生物填料，如黏土拉西環(huán)和陶粒，具有較大的比表面積和總孔容積

51、，抗機械磨損強度高，表面粗糙，化學穩(wěn)定性強。②采用獨具特色的隔離式曝氣技術(shù)，在污水沿曝氣器管道提升同時還能提供曝氣以及內(nèi)循環(huán)的推動力，然后經(jīng)過生物床，形成大流量內(nèi)循環(huán)。因為這樣的特點既增加了污染物質(zhì)在水相與生物相間的傳質(zhì)速率，也使污染物在濾料層內(nèi)流動分布的更均勻，有效提高了反應(yīng)器的容積效率，從而改善了傳統(tǒng)曝氣方式對濾料的沖擊和沖刷，非常有效地防止硫細菌、酚細菌等微生物的脫落和損失時，成功的保證了生物膜的完整性。隔離曝氣生物濾池（氧化技術(shù)

52、）已成功用于煉廠輕度廢水回用、煉廠汽提廢水處理、煉廠堿</p><p>　　隔離曝氣生物濾池（氧化技術(shù)）能有效處理高含硫、含酚等惡臭堿渣廢水，且成本相對較低，預(yù)處理后的堿渣廢水惡臭消除，因此，循環(huán)曝氣生物濾池（氧化技術(shù)）是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ母邼舛葟U水處理技術(shù)。目前，還未有將曝氣生物濾池（氧化技術(shù)）結(jié)構(gòu)、操作參數(shù)和流體力學性能關(guān)系的研究報道。本文就循環(huán)曝氣生物濾池的結(jié)構(gòu)（內(nèi)外圓桶的面積比）、操作參數(shù)（氣液比、有無填

53、料）對流體力學性能影響進行研究，尋找適宜CBAF結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)，以較低能耗達到高效處理高濃度廢水[10、11、12、13]。</p><p><b>　　第二章實驗部分</b></p><p>　　2.1 曝氣生物濾池的結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　　2.1.1 工作原理</p><p>　　循環(huán)曝氣生物濾池是普通曝

54、氣生物濾池的另一種形式，英文形式為Biological aerated filter 簡稱CBAF，也可看成是生物接觸生化法的一種特殊形式[15]，即為提供微生物膜生長的載體而在生物反應(yīng)器內(nèi)裝填高比表面積的顆粒填料。本次實驗的CBAF采用內(nèi)循環(huán)形式，在內(nèi)桶污水由下向上，外桶由上向下流過濾料層，在內(nèi)桶下部通氣曝氣，使空氣與污水同向接觸，水中的有毒有害的有機物質(zhì)與填料表面的生物膜發(fā)生生化硝化反應(yīng)，污染物質(zhì)在生物膜中被硝化。同時，由于濾料的截

55、留作用，一些粒狀物質(zhì)被清除，水質(zhì)得以改善。</p><p>　　利用內(nèi)外圓桶密度差產(chǎn)生的推動力來實現(xiàn)內(nèi)循環(huán)。由于內(nèi)桶為氣液混合物密度小于術(shù)uid額密度，所以在同一高點的內(nèi)外圓桶產(chǎn)生的靜壓力差不同，當推動力大于或等于阻力時，就能形成內(nèi)循環(huán)，并使液體能夠達到充分返混，最好達到全混流。</p><p>　　整個生物處理系統(tǒng)可分為內(nèi)桶和外桶，填料放置在外桶。當生物濾池系統(tǒng)運行一段時間以后，會濾出一

56、定量的固體雜質(zhì)并產(chǎn)生脫落的生物膜。為保證生物膜的活性，避免濾池堵塞，必須定時對系統(tǒng)進行反沖洗。曝氣生物濾池CBAF具有構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小、生物處理后不需要二沉池、不需要大量的污泥，回流 、高速過濾 、自動化程度高等優(yōu)點[15]。</p><p>　　2.1.2 CBAF的結(jié)構(gòu)</p><p>　　如圖2-1為循環(huán)曝氣生物濾池（CBAF）的結(jié)構(gòu)簡圖。實驗時，在進料口之前以較短的時間注

57、入200ml的示蹤劑，同時開始在出口測量出口的電導率，并保存在電腦中。實驗主體裝置高180cm，填料高度為125cm，內(nèi)桶高度為165cm，墊石層高10cm。</p><p>　　圖2-1：CBAF結(jié)構(gòu)簡圖</p><p>　　2.2 實驗裝置和儀器和藥品</p><p>　　2.2.1實驗儀器和藥品</p><p><b>　　表

58、2-1實驗儀器</b></p><p>　　表2-3實驗藥品及材料</p><p>　　2.3實驗原理和方法</p><p>　　實驗采用脈沖法測定循環(huán)生物濾池CBAF反應(yīng)停留時間分布，通過計算得出非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N，來確定CBAF在不同操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)下的返混程度。結(jié)構(gòu)參數(shù)為內(nèi)外圓桶的面積比，操作參數(shù)為氣液比和是否放置填料，通過改變氣體流

59、量來實現(xiàn)氣液比的控制，可以通過測量內(nèi)循環(huán)量反映操作參數(shù)對非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N的影響。</p><p>　　實驗要點是在一個短時間內(nèi)把示蹤劑注入到進料流中，然后立即又恢復(fù)原來的進料。也就是給進料一個示蹤脈沖訊號，與之同時開始測定出口的響應(yīng)曲線，即出口示蹤劑濃度隨時間的變化關(guān)系，然后根據(jù)所得的數(shù)據(jù)就算出CBAF的非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N，最后列表、畫圖，從CBAF結(jié)構(gòu)參數(shù)、氣液比、非理想反應(yīng)器多級混合

60、模型參數(shù)N的關(guān)系，判斷哪個結(jié)構(gòu)下，在最低能耗時，能達到較好的返混效果。本實驗通過量筒直接測量CBAF的內(nèi)循環(huán)量。</p><p>　　N = 1/σ²=t²/σ²，N表示非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N，N是一個虛擬的值，從物理意義上說，N是人們把一個非理想反應(yīng)器想象成N個CSRT的串聯(lián)；σ²則是通過實驗測定并計算得到，0<σ²<1。若N=2意味著這個反

61、應(yīng)器的停留時間分布與2個全混釜串聯(lián)結(jié)果相當。N值越接近于1，表示反應(yīng)器越接近于全混流。</p><p><b>　　2.3.1操作步驟</b></p><p>　　1、通電：開啟電源開關(guān)，將電導棒預(yù)熱，以備測量。開電腦，打開“管事循環(huán)反應(yīng)器數(shù)據(jù)采集”軟件，準備開始。</p><p>　　2 、通水：首先要放空，開啟進料泵，讓水注滿管道，緩慢打開

62、放空閥，有水柱噴出及放空成功，其次使水注滿反應(yīng)器，并從出水口穩(wěn)定流出，此時調(diào)節(jié)進水流量為100L/h，保持流量穩(wěn)定。</p><p>　　3、關(guān)閉進料泵，將配置好的食鹽溶液加入鹽水池內(nèi)，再次開啟進料泵。</p><p>　　4、開啟空氣壓水機，開始通氣，調(diào)節(jié)氣體流量在（0.5、0.72、1.1、2.0、3.1）這五個數(shù)值中的一個，并保持穩(wěn)定。</p><p>　　5

63、、運行設(shè)備10-30分鐘，直至出水口流量與進水流量相等，這時表明系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定，此時迅速注入示蹤劑，即點擊軟件上“注入鹽溶液”圖標，自動進行數(shù)據(jù)采集，每次采集時間需要4—6小時（每次點擊時間相同以保證每次示蹤劑進料相同，但不可以太長，否則液體會倒流使實驗失敗）。</p><p>　　6、當電腦記錄顯示的曲線在10分鐘內(nèi)覺察不到變化時，即認為終點已到，點擊“停止”，并立即保存數(shù)據(jù)。</p><p&

64、gt;　　7、此時利用自己設(shè)計的內(nèi)循環(huán)裝置、兩桶和秒表測量此氣液比下的內(nèi)循環(huán)量。</p><p>　　8、改變條件，即改變循環(huán)比R，（保持液體流量不變，通過調(diào)節(jié)氣體流量來實現(xiàn)）重復(fù)上述操作。</p><p>　　9、放入填料時，在一次實驗結(jié)束后，要清洗一次設(shè)備，才能進行下一次實驗。</p><p>　　10、實驗結(jié)束，關(guān)閉自來水閥門，再依次關(guān)閉流量計、水泵、電導儀、

65、總電源；將儀器還原。</p><p><b>　　2.3.2數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　實驗數(shù)據(jù)處理采用列表法，實驗中將數(shù)據(jù)列成表格，可以簡明地表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系，便于檢查測量結(jié)果和運算是否合理，有助于發(fā)現(xiàn)和分析問題，而且可以通過列表做出圖像，有利于各因素對CBAF影響的分析。實驗研究結(jié)構(gòu)參數(shù)（曝氣面積與總面積比）、操作參數(shù)（氣液比）、是否有填料等因

66、素對CBAF流體力學性能的影響。列表法其優(yōu)點是，使大量數(shù)據(jù)表達清晰醒目，條理化，易于檢查數(shù)據(jù)和發(fā)現(xiàn)問題，避免差錯，同時有助于反映出物理量之間的對應(yīng)關(guān)系。列表時應(yīng)注意：①表格要直接地反映有關(guān)物理量之間的關(guān)系，一般把自變量寫在前邊，因變量緊接著寫在后面，便于分析。②表格要清楚地反映測量的次數(shù)，測得的物理量的名稱及單位，計算的物理量的名稱及單位。物理量的單位可寫在標題欄內(nèi)，一般不在數(shù)值欄內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)。③表中所列數(shù)據(jù)要正確反映測量值的有效數(shù)字。&

67、lt;/p><p>　　利用計算機記錄數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，利用計算機進行數(shù)據(jù)的圖象處理。實驗使用Excel軟件進行數(shù)據(jù)的記錄和處理。在Excel可以直接應(yīng)用公式法處理數(shù)據(jù)，將實驗測得的數(shù)據(jù)代入公式，經(jīng)運算得到所求物理量的數(shù)值的方法。實驗產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)需要進行處理，為了求得非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N，需要求出停留時間t的加權(quán)平均值，同時能簡明有效地反映這些大量數(shù)據(jù)。非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N不但需要了解數(shù)據(jù)的平均

68、值，還要出停留時間t的離散程度，即方差，離散特征參數(shù)數(shù)據(jù)的離散程度往往可以為我們提供很多信息，如實驗結(jié)果的可靠性等。 </p><p>　　實驗進水流量100升/小時，從開始計時到結(jié)束，每隔5秒鐘記錄一個點，計算CBAF反應(yīng)器的非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N，由數(shù)據(jù)記錄可以直接讀出及電導率的數(shù)值（由電導率與濃度之間存在的線型關(guān)系），故可以直接對電導率進行復(fù)化辛普森積分，求出平均時間和方差，并以此可以求出非理想反應(yīng)

69、器多級混合模型參數(shù)N。以放入填料后，氣液比為7.2時測得的電導率數(shù)據(jù)為例。</p><p>　　圖2-2放入填料、曝氣面積與總面積比為0.0363，氣液比為7.2時測得的電導率變化的值，由圖2-2可以看出點導率的激勵曲線，先增大后減小，再增大減小直至回到原點。實驗所得電導率曲線變化趨勢與圖2-2基本一致。</p><p>　　圖2-2放入填料、曝氣面積與總面積比為0.0363，氣液比為7.

70、2時測得的電導率變化圖</p><p>　　E（t） 停留時間分布密度函數(shù)</p><p>　　F（t） 停留時間分布函數(shù) </p><p>　　C 示蹤劑濃度</p><p>　　t? 平均停留時間</p><p>　　σ t 平均停留時間方差</p>

71、;<p>　　⊿t 時間間隔</p><p>　　N 多級混合非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N</p><p>　　σ2 無量綱方差</p><p>　　對于離散型測定值，有一般用無因次來表征停留時間分布的數(shù)學特征，其中θ= t/ tm 為對比時間，θ是度量隨機變量與均值的偏離程度，為無因次化方差σ2 ，其

72、值一般介于最終1和∞之間，通過一些列的計算得到所需要的多級混合非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N。N表示非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N，N是一個虛擬的值，從物理意義上說，N是人們把一個非理想反應(yīng)器想象成N個CSRT的串聯(lián)；。若N=2意味著這個反應(yīng)器的停留時間分布與2個全混釜串聯(lián)結(jié)果相當。N值越接近于1，表示反應(yīng)器越接近于全混流。N值在0和1之間[14]。</p><p><b>　　第三章、結(jié)果與討論<

73、;/b></p><p>　　3.1、CBAF結(jié)構(gòu)對流體力學性能的影響</p><p>　　放置填料時，在一定氣液比下，結(jié)構(gòu)參數(shù)對CBAF的影響，由實驗數(shù)據(jù)列表畫圖得表3-1和圖3-1；</p><p>　　表3-1在一定氣液比下，結(jié)構(gòu)參數(shù)和內(nèi)循環(huán)量的值</p><p>　　圖3-1氣液比、結(jié)構(gòu)參數(shù)和內(nèi)循環(huán)量的關(guān)系—放置填料</p

74、><p>　　從圖3-1中可以發(fā)現(xiàn)，在放置填料時，在一定氣液比下，內(nèi)循環(huán)量隨結(jié)構(gòu)參數(shù)（內(nèi)外圓桶的面積比）增大總體上呈現(xiàn)減小的趨勢，但在0.0363~0.0693 減小趨勢明顯，在0.0693~0.1556之間減小趨勢比較緩慢，拐點集中在0.0509~0.0693之間。同時可以看出，在同一氣液比下，結(jié)構(gòu)參數(shù)（內(nèi)外圓桶的面積比）越小其內(nèi)循環(huán)量越大。</p><p>　　3.2、操作條件對CBAF流

75、體力學性能的影響</p><p>　　在一定氣液比下結(jié)構(gòu)參數(shù)對CBAF的影響，由實驗數(shù)據(jù)列表畫圖得表3-2和圖3-2；</p><p>　　表3-2放置填料時，在一定氣液比下多級混合模型參數(shù)N和曝氣面積與總面積比的值</p><p>　　圖3-2放置填料時，在一定氣液比下多級混合模型參數(shù)N和曝氣面積與總面積比的關(guān)系</p><p>　　從圖3

76、-2中可以看出在放置填料時，非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N隨結(jié)構(gòu)參數(shù)（內(nèi)外圓桶的面積比）增大整體呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢；在氣液比為11、20時，非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N更接近于1，即越接近全混流。</p><p>　　3.3、填料對CBAF流體力學性能的影響</p><p>　　3.3.1未放置填料時的情況</p><p>　　在未放置填料時，結(jié)構(gòu)尺寸對CBA

77、F多級混合模型參數(shù)N的影響，由實驗數(shù)據(jù)列表畫圖得表3-3和圖3-3；</p><p>　　表3-3在確定的氣液比下，結(jié)構(gòu)尺寸與CBAF非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N值</p><p>　　圖3-3：未放置填料，確定氣液比為下，CBAF多級混合模型參數(shù)N與曝氣面積與總面積比的關(guān)系</p><p>　　從圖3-2中可以看出在未放置填料時，非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N隨

78、結(jié)構(gòu)參數(shù)（內(nèi)外圓桶的面積比）增大產(chǎn)生波浪形變化，總體的趨勢是先增后減，但非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N隨結(jié)構(gòu)參數(shù)（內(nèi)外圓桶的面積比）變化缺乏規(guī)律。</p><p>　　在未放置填料時，在一定結(jié)構(gòu)參數(shù)（內(nèi)外圓桶的面積比）下，操作條件對CBAF的影響，由實驗數(shù)據(jù)列表畫圖得表3-2和圖3-2；</p><p>　　表3-2：在未放置填料時，在一定氣液比下，內(nèi)循環(huán)量和結(jié)構(gòu)參數(shù)的值</p>

79、;<p>　　圖3-2：在未放置填料時，在一定氣液比下，內(nèi)循環(huán)量和曝氣面積與總面積比的關(guān)系</p><p>　　從圖3-2中可以發(fā)現(xiàn)，在未放置填料時，在一定氣液比下，內(nèi)循環(huán)量隨結(jié)構(gòu)參數(shù)（內(nèi)外圓桶的面積比）增大總體上呈現(xiàn)減小的趨勢，但在0.0363~0.0693 減小趨勢明顯，在0.0693~0.1556之間減小趨勢比較緩慢，拐點集中在0.0509~0.0693之間。同時可以看出，在同一氣液比下，結(jié)構(gòu)

80、參數(shù)（內(nèi)外圓桶的面積比）越小其內(nèi)循環(huán)量越大。</p><p>　　3.3.2放置填料的情況</p><p>　　放置填料時，在一定氣液比下，結(jié)構(gòu)參數(shù)對CBAF的影響，由實驗數(shù)據(jù)列表畫圖得表3-4和圖3-4；</p><p>　　表3-4在一定氣液比下，結(jié)構(gòu)參數(shù)和內(nèi)循環(huán)量的值</p><p>　　圖3-4放置填料時，在一定氣液比下內(nèi)循環(huán)量和曝氣

81、面積與總面積比的關(guān)系</p><p>　　從圖3-4中可以發(fā)現(xiàn)，在放置填料時，在一定氣液比下，內(nèi)循環(huán)量隨結(jié)構(gòu)參數(shù)（內(nèi)外圓桶的面積比）增大總體上呈現(xiàn)減小的趨勢，但在0.0363~0.0693 減小趨勢明顯，在0.0693~0.1556之間減小趨勢比較緩慢，拐點集中在0.0509~0.0693之間。同時可以看出，在同一氣液比下，結(jié)構(gòu)參數(shù)（內(nèi)外圓桶的面積比）越小其內(nèi)循環(huán)量越大。</p><p>

82、<b>　　3.3結(jié)果的討論</b></p><p>　　3.3.1結(jié)構(gòu)尺寸對CBAF的流體力學性能的影響</p><p>　　在未放置填料的情況下，通過上述圖3-1，可以發(fā)現(xiàn)非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N隨結(jié)構(gòu)參數(shù)（內(nèi)外圓桶的面積比）變化缺乏規(guī)律。通過對實驗現(xiàn)象進行分析可以得到；在未放置填料的情況下，CBAF運行缺乏穩(wěn)定，液面波動大、頻繁，特別是在曝氣量增加到最大時

83、，有些水滴幾乎可以跳設(shè)備，水聲也比較大，而測量口位置在液面附近，因此測量所得的數(shù)據(jù)存在偏差，不能真實反映CBAF裝置內(nèi)真實的返混情況。</p><p>　　在放置填料的情況下，圖3-3分析可以得出，在同一氣液比下，結(jié)構(gòu)尺寸（曝氣面積與總面積比）越小，所得的非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N越小，即越接近于全混流。因為在同一氣液比下，內(nèi)桶越小，氣速越快，即推動力越大，使返混更加充分。</p><p&

84、gt;　　從理論分析，雷諾數(shù)用Re表示，由化工出版社出版的化工原理第三版第一章得到雷諾數(shù)的表達式（1）:</p><p>　　其中d表示當量直徑，表示液體的密度，u表示液體的流速，μ表示流體的粘度。</p><p>　　在相同條件下，當曝氣面積與總面積比越小，d=d外—d內(nèi) 越大，密度不變，而內(nèi)筒氣液混合密度變小，推動力以及內(nèi)循環(huán)量增加所以u變大，因此Re也就越大，說明在液體在反應(yīng)器內(nèi)更接

85、近全混流。</p><p>　　3.3.2操作條件對CBAF的流體力學性能的影響</p><p>　　在未放置填料的情況下，由圖3-1可以得出在氣液比為5時，非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N在1.575-1.786之間；氣液比為7.2時，非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N在1.515-1.684之間；氣液比為11時，非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N在1.441-1.567之間；氣液比為20時，非理

86、想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N在1.385-1.562之間；氣液比為31時，非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N在1.433-1.724之間；從理論上來說，隨著氣液比的增加非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N應(yīng)該呈減小的趨勢，但實際測得的數(shù)據(jù)并不是這樣的規(guī)律。這是由于系統(tǒng)不穩(wěn)定因素使得數(shù)據(jù)存在偏差。</p><p>　　從對圖33、圖3-4分析可以得出，放置填料后，在同一結(jié)構(gòu)尺寸下，非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N隨著氣液比的增加

87、總體是先變大再減小的趨勢，最小值基本上在氣液比為7.2~20之間。這也可以從內(nèi)循環(huán)量看出，隨著氣液比的增加內(nèi)循環(huán)量呈增長趨勢，但是在氣液比為7.2~20之間出現(xiàn)拐點，在拐點以前增加趨勢遠大于拐點以后。</p><p>　　由公式（1）得，在相同條件下，當氣液比越大，d不變，密度不變，而內(nèi)筒氣液混合密度變小，推動力以及內(nèi)循環(huán)量增加所以u變大，因此Re也就越大，說明在液體在反應(yīng)器內(nèi)更接近全混流。</p>

88、<p>　　3.3.3填料對CBAF的流體力學性能的影響</p><p>　　由圖3-4和圖3-2比較可以得出，放入填料后，在同一結(jié)構(gòu)、氣液比下所測得內(nèi)循環(huán)量總體上都要比沒放置填料時測得的內(nèi)循環(huán)量要?。贿@是由于放入填料后了流體流動的阻力增加，所以推動力相對減小，內(nèi)循環(huán)量減小。比較圖3-1和圖3-3，可以看出沒有放置填料測得的數(shù)據(jù)波動大，缺乏穩(wěn)定，總不難看出，放入填料后，在同一條件下所得的非理想反應(yīng)器多

89、級混合模型參數(shù)N都要比不放入填料要小。通過對實驗現(xiàn)象觀察，可以發(fā)現(xiàn)未放置填料時，內(nèi)桶所產(chǎn)生的水柱比較高，落下的水不規(guī)則的分散，水面波動較大，測量口距離內(nèi)桶較近，而且水伴隨著大量的氣泡，聚集的測量口附近，因此可以造成局部水域電導率較高；同時由于氣泡的原因出水管里每隔一段時間都需要排除氣體，否則會影響出水流量。返混不充分或則所得的數(shù)據(jù)足以真實反應(yīng)CBAF反應(yīng)器的真實情況。相對放置填料之后所測得的數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，系統(tǒng)也比沒放填料時穩(wěn)定。<

90、/p><p>　　實際運行是需要放入填料的。放入填料，相當于放入“靜態(tài)混合器”使兩種液體充分混合。靜態(tài)混合過程是因為液體在CBAF流動，由于內(nèi)循環(huán)和阻力的作用，因此流體一會向左流動，一會向右流動，不斷變化流動混合機方向，同時將中心流體推向周邊，但同時又將周邊流體慢慢擠向中心，最終形成良好的軸向和橫向混合效果。不但如此，液體在CBAF形成的循環(huán)流動作用在一些組件連接處的接口上亦會發(fā)生混合，這種完美的徑向環(huán)流混合作用，使

91、物料獲得充分的返混?？傊湃胩盍嫌欣谔岣呶锪显贑BAF的返混程度。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　1、結(jié)構(gòu)參數(shù)對CBAF流體力學性能的影響，在未放置填料的情況下，發(fā)現(xiàn)非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N隨結(jié)構(gòu)參數(shù)（內(nèi)外圓桶的面積比）變化缺乏規(guī)律；放置填料，在同一氣液比下，結(jié)構(gòu)尺寸（曝氣面積與總面積比）越小，所得的非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)

92、N越小，即越接近于全混流。</p><p>　　2、操作參數(shù)對CBAF流體力學性能的影響，在未放置填料的情況下，從理論上來說，隨著氣液比的增加非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N應(yīng)該呈減小的趨勢，但實際測得的數(shù)據(jù)并不是這樣的規(guī)律，這是由于系統(tǒng)不穩(wěn)定因素使得數(shù)據(jù)存在偏差；放置填料后，在同一結(jié)構(gòu)尺寸下，非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N隨著氣液比的增加總體是先變大再減小的趨勢，適宜的氣液比應(yīng)該在7.2-20之間。</p&

93、gt;<p>　　3、有無填料對對CBAF流體力學性能的影響，放入填料在同一結(jié)構(gòu)、氣液比下所測得內(nèi)循環(huán)量總體上都要比沒放置填料時測得的內(nèi)循環(huán)量要??；放入填料后在同一條件下所得的非理想反應(yīng)器多級混合模型參數(shù)N都要比不放入填料要小；放置填料之后所測得的數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，系統(tǒng)也比沒放填料時穩(wěn)定；總之放入填料有利于提高返混，反應(yīng)器更加接近全混流。</p><p><b>　　參考文獻</b>

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