SBBR与SBR氧传质特性比较
序批式生物膜反应器(Sequencing Biofilm Batch Reactors)简称SBBR,又称膜SBR(BSBR),是在SBR的基础上发展起来的一种改良工艺。由于其工艺简单,基建、运行费用低,处理效果好,因而受到了国内外水处理专家的广泛关注。笔者通过SBBR与SBR反应器的清水充氧试验,对两个反应器的氧传质特性进行了对比研究,以期为SBBR工艺的放大设计和工程应用提供理论基础。
1 试验原理
空气中的氧向水中转移的过程通常用双膜理论来描述,可用公式(1)表示:
dC/dt=Kla(C*-Ct) (1)
式中:Ct—t时(min)溶解氧的质量浓度,mg/L;
C*—饱和溶解氧的质量浓度,mg/L;
KLa—传质系数,min-1。
令C0及Ct分别代表t=0及t=t时水中溶解氧的质量浓度,由式(1)得:
进行积分并整理得:
lg[(C*-C0)/(C*-Ct)]=(Kla/2.303)t (3)
由公式(3)即可求得KLa。
本试验采用特性参数(KLa)20和氧转移效率EO2来评价SBBR与SBR的氧传质特性。
氧转移效率EO2可以用公式(4)来 计算 :
EO2=VKla(C*-C)/(Qg×ρO2) (4)
式中:V—反应器容积,m3;
Qg—曝气强度,m3/s;
由于试验条件的限制,每次测量的温度不同,必须进行温度修正,将(KLa)t,统一到(KLa)20,温度修正可用公式(5)[2]:
(KLa)20=(KLa)t/1.02t-20 (5)
式中:t—反应器内介质温度,℃;
2 试验装直
试验装置为两有机玻璃圆柱,内径220mm,高1400mm,总容积53.2 L,有效容积45.6 L,其中一反应器内装YCDT立体弹性填料。生活污水间歇进入反应器,周期运行。控制器可控制进水、厌氧、好氧、排水、闲置、排泥等操作过程。试验所用生物填料为YCDT型立体弹性填料。该填料是一种将耐腐蚀、耐温、耐老化的拉毛丝条穿插固着在耐腐蚀、高强度的中心绳上,使丝条呈立体辐射状态均匀排列的悬挂式立体弹性填料,填料单元直径为180mm,丝条直径0.35mm,比表面积为50~300m2/m3,孔隙率大于99%。
3 试验方法
进行传质特性研究时,采用了平行对比试验方法、,即设置两个同型号反应器,反应器一加挂填料(SBBR)而另一反应器未挂填料(SBR),在相同的操作控制条件下,研究两者氧传质的异同。具体操作步骤如下:
① 将反应器内注满清水,并启动空气压缩机,调节转子流量计将进气量控制在选定值上。
② 向反应器内投加还原剂Na2S03和催化剂CoCl2进行脱氧。Na2S03投加量按1 mg/L溶解氧加10mg/L计算。CoCl2投加量为2mg/L。大约1min后溶解氧测定仪指针置零,表明反应气内溶解氧为零。
③ 为了纠正每次测量的零点计时误差,每次测量统一在溶解氧测定表盘指数升至0.1mg/L时作为充氧过程的计时零点。
④ 反应器内溶解氧大约每增加1mg/L,就记录下所对应的时间,直至反应器内溶解氧接近饱和。
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