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曝气两相流中氧传质的研究

郭瑾珑  
【摘要】:活性污泥法是当前污水处理领域应用最为广泛的技术之一。活性污 泥处理系统的主要反应器─曝气池中的氧传质效率直接关系到污水处理 的费用和效率。本论文的研究目的在于,在己有研究成果的基础上,利 用两相流实验观测结果,建立考虑两相运动因素的传质方程,并对方程 加以改进,从而为合理设计、评价、控制曝气池的运行提供理论基础。 本论文主要进行了三个部分的研究:曝气池中气液两相流的实验研 究;鼓风扩散小气泡曝气区段的氧传质研究;微生物的呼吸作用对曝气 传质系数的影响。本论文的主要研究方法及结论概述如下: 根据课题研究的目的制做了实验仪器,对气液两相流流动情况进行了 实验研究。在对实验观测结果分析的基础上,初步论述了气泡在静止清水 中的产生、运动、破裂及合并情况,为后续研究奠定了基础。 针对小气泡鼓风扩散曝气池曝气区段的实际运行情况进行分析,给出 了一系列的简化和假定,并在此基础上进行理论推求,得到了清水小气泡 曝气系统的氧传质公式。该公式的建立使得曝气池中气液两相流运动各参 数与氧传质速率具体结合起来,为理论研究曝气池的运行情况奠定了基 础,为比较不同操作条件下各曝气系统的传质效率提供了计算方法。 通过对曝气池中污水、污泥絮凝体等混合液的分析,在回顾前人对传 质系数影响因素分析的基础上,详细讨论了曝气池中的微生物在两相流气 液界面上的吸附,得出了这种吸附作用是符合Langmuir吸附等温式各点 假定的结论。利用Anand 等人的实验结果,对于在污水曝气处理中,气 液界面上吸附的好氧微生物的呼吸作用对氧传质的影响作了较为详细地分 析。研究发现混合液中单位干重固体的氧吸收速率与氧传质系数增大率之 间的关系符合 Langmuir吸附等温式。 通过对曝气池运行情况分析及公式的理论推导,论文从物理角度对氧 传质速率方程式以及氧传质系数增大率方程式做了解释。


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