厌氧悬浮床反应器的膨胀模型研究 - 环境工程学报.pdf

第２卷　第 ３期 环 境 工 程 学 报 Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．３ ２００８年 ３月 ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｒ．２００８ 厌氧悬浮床反应器的膨胀模型研究 １ ２ １ １ 王凯军 　贺延龄 　江　翰 　阎　中 （１北京市环境保护科学研究院，北京 １０００３７；２西安交通大学，西安 ７１００４９） 摘　要　从反应器理论上对高效厌氧反应器流动状态进行研究和分析，提出在化工过程理论中固定床和流化床之间 实际上还存在着一个过渡区，生物反应器在过渡区的行为是以往研究的空白。经过对反应器过渡区流动状态细致研究，提 出悬浮床反应器的概念。进而对生物颗粒沉降、悬浮床反应器膨胀率等基本特性进行了数学模型的研究，并通过实验予以 验证。从实验角度证实厌氧悬浮床反应器的流态状态的优越性。 关键词　悬浮床反应器　颗粒污泥　膨胀模型 中图分类号　Ｘ７０３３　　文献标识码　Ａ　　文章编号　１６７３９１０８（２００８）０３０２８９０５ Ｓｔｕｄｙｏｆｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｅｘｐａｎｄｍｏｄｅｌｆｏｒｓｕｓｐｅｎｄｅｄｇｒａｎｕｌａｒ ｓｌｕｄｇｅｂｅｄｒｅａｃｔｏｒ １ ２ １ １ ＷａｎｇＫａｉｊｕｎ　ＨｅＹａｎｌｉｎｇ　ＪｉａｎｇＨａｎ　ＹａｎＺｈｏｎｇ （１ＢｅｉｊｉｎｇＭｕｎｉｃｉｐａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３７；２Ｘｉ’ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４９） Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎｏｆｈｉｇｈｒａｔｅａｎａｅｒｏｂｉｃｒｅａｃｔｏｒｗａｓｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓａｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｅｘｐａｎｄｂｅｄｒｅａｃｔｏｒａｎｄｔｈｅｆｌｕｉｄｉｚａｔｉｏｎｂｅｄｒｅａｃｔｏｒ．Ｔｈｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｂｉｏｒｅａｃｔｏｒｉｎｔｈｉｓｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｉｓａ ｂｌａｎｋｒｅｇｉｏｎｏｆｓｔｕｄｙ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄｅｔａｉｌｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎｉｎｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｏｒ，ｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄｂｅｄｒｅａｃｔｏｒｈａｄｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ａｍｏｄｅｌｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｂｉｏｇｒａｎｕｌａｒａｎｄｔｈｅ ｅｘｐａｎｄｒａｔｅｏｆｓｕｓｐｅｎｄｅｄｇｒａｎｕｌａｒｓｌｕｄｇｅｂｅｄ（ＳＧＳＢ）ｒｅａｃｔｏｒａｎｄｓｏｏｎｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ａｎｄｉｔｗａｓｐｒｏｖｅｄｂｙｅｘ ｐｅｒｉｍｅｎｔ．ＴｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎｉｎＳＧＳＢｒｅａｃｔｏｒｗｅｒｅｐｒｏｖｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｓｕｓｐｅｎｄｅｄｇｒａｎｕｌａｒｓｌｕｄｇｅｂｅｄｒｅａｃｔｏｒ；ｇｒａｎｕｌａｒｓｌｕｄｇｅ；ｅｘｐａｎｄｍｏｄｅｌ １　厌氧颗粒污泥悬浮床概念的提出 在所有现代高效厌氧反应器，如厌氧流化床、厌 氧颗粒污泥膨胀床（ＥＧＳＢ）和内循环反应器（ＩＣ）等 反应器中，对于反应器中的生物介质，特别是颗粒污 泥运动状态一直缺乏研究。对反应器内生物介质运 动状态缺乏科学的界定，影响了高效反应器的开 ［１］ 发 。 具有载体床体的反应器的复杂流动状态可以用 图１　颗粒床层的简化模型 简化压降模型研究，床层中不规则的通道可简化成 Ｆｉｇ１　Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌｏｆｇｒａｎｕｌｅｂｅｄ 长度为Ｌ的一组平行细管，并规定：细管的内表面 ｅ λ———颗粒摩擦系数； 积等于床层颗粒的全部表面；细管