带辐照改性填料的气升式内环流反应器的研究

摘要

本文在气升式内环流反应器的基础上，通过在内循环管内增设辐照改性填料，开发出了一种新型反应器，并对其混合特性及在模拟生活废水处理方面进行了实验研究。具体包括以下三部分内容： Ⅰ.在高能射线辐照下，在聚丙烯填料表面接枝了丙烯酸单体，并用红外光谱法得到了验证。填料的亲水性实验表明，接枝填料的亲水性能得到了很大的改善。 Ⅱ.从最基本的操作参数入手，在空气—水工况下，研究了气流量、液流量对反应器流动混和特性的影响，并根据观察到的实验现象和分析结果，将实验数据代入模型进行验证。经上述工作主要得出了以下结论： (1)用多釜串联和轴向扩散两种单参数模型对带辐照改性填料的气升式内环流反应器(RadiatedGraftingFillerAirliftInternalLoopReactor，简称RFAL)、气升式内环流反应器(AirliftInternalLoopReactor，简称AL)与鼓泡塔反应器(BubbleColumn，简称BC)进行模拟，其结果不能反映出这三种反应器流动混合特性的差别，而用组合模型和移位对数正态分布函数模型进行模拟，得出的模型参数值明显地反映出了系统流动混合特性的差别。 (2)移位对数正态分布函数模型的模拟值与实验值的吻合程度优于组合模型，更能反映出反应器内的流体流动混合特性。其模型参数计算结果能显著地反映出系统内流动混合性能的差别。 (3)本文提出的四参数模型模拟结果可知，相比于AL反应器，RFAL反应器内的完全混合区有了很大的提高，旁路流率有很大的减少。这是由于增设内循环管和填料加强了流动和静态混合的结果。 (4)四参数模型经验证得出的结果与双参数组合模型的模拟结果较为接近，虽然四参数模型反映的平推流区所占比例很小，但将系统内的流动混合情况分析得更为细致，能更好、更明显地反映出系统内的液相流动及混和特性。 (5)气流量越大，完全混合区体积分率和流量分率相应增大，平推流区分率则减少。 Ⅲ.带辐照改性填料气升式内环流反应器在采用间歇的方法处理模拟生活废水时，达到了较好的效果，且能适应各种COD浓度不同的进水。用该反应器对模拟生活废水进行了20多天的连续处理(连续进水，同时连续出水)，实验结果表明，COD去除率较高，出水COD波动小，反应器运行稳定。该反应器在进行连续处理高浓度废水时，能适应进水水质较大范围的变化，且随着生物膜量的增加和性能的稳定，对后一阶段浓度较高的进水其处理效果更佳。同时，本文还讨论了PH值和温度对反应器的影响。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪 论

1.1引言

1.2气升式环流反应器的特性研究

1.2.1结构特性研究

1.2.2液相特性

1.2.3气相特性

1.2.4相间传递特性

1.3反应器的载体研究

1.3.1生物载体研究

1.3.2填料载体研究

1.4气升式环流反应器的应用研究

1.4.1发酵方面

1.4.2生物细胞培养方面

1.4.3废水生物处理方面

1.5固定化细胞技术

1.5.1固定化细胞的制备方法

1.5.2固定化细胞载体的特性及研究状况

1.5.3用于废水生物处理的固定化细胞反应器

1.6本文研究内容

第二章 聚丙烯填料的辐照接枝

2.1研究概况

2.2实验部分

2.2.1实验所用填料

2.2.2实验试剂与药品

2.2.3实验仪器与设备

2.2.4实验方法

2.2.5实验步骤[77]

2.3结果与讨论

2.3.1定性观察法

2.3.2红外光谱仪法

2.3.3填料的亲水性实验

2.4本章小结

第三章 混和特性研究

3.1理论部分

3.1.1流体混合的概念及意义

3.1.2停留时间分布(RTD)

3.1.3停留时间分布的测定方法

3.1.4理想反应器的停留时间分布和流动模型

3.1.5非理想流动模型

3.2实验部分

3.2.1实验装置与流程

3.2.2实验介质

3.2.3实验试剂与药品

3.2.4实验仪器与设备

3.2.5实验方法

3.2.6实验步骤

3.2.7实验过程

3.3结果与讨论

3.3.1数据处理

3.3.2各参数模型之间的比较

3.3.3RFAL反应器和AL反应器的流动混合特性

3.3.4操作条件对RFAL反应器流动混合特性的影响

3.4本章小结

第四章 废水的生物处理

4.1理论部分

4.1.1微生物的性质

4.1.2生物处理

4.2实验部分

4.2.1实验装置与流程

4.2.2实验仪器及设备

4.2.3实验试剂

4.2.4实验所用废水

4.2.5水质分析方法

4.2.6实验步骤

4.3结果与讨论

4.3.1间歇处理废水的研究

4.3.2连续处理废水的研究

4.3.3 PH值对废水COD降解的影响

4.3.4温度对废水COD降解的影响

4.3.5影响反应器运行的因素

4.4本章小结

第五章结论与建议

5.1结论

5.2今后的研究方向和建议

参考文献

作者攻读硕士学位期间公开发表的论文

致 谢

附录一 化学需氧量的测定一一重铬酸钾法(CODcr)