水处理反应器
MBR
MBR在生活污水处理中的应用学习了一段时间膜与水处理技术的课程对于膜技术这在与水处理的领域有一些的了解了.1 MBR的定义MBR（MembraneBiologicalReactor）即膜生物反应器，是应用于水处理中的膜生物处理技术，通过将膜分离技术和废水生物处理技术组合而成的系统。
MBR主要由生物反应器和膜组件两部分组成，此外还有池体、鼓风曝气系统、泵及管道阀门仪表等相关辅助组成部分。
MBR工艺的分类膜生物反应器主要是由膜组件和生物反应器两部分组成#根据膜组件与生物反应器的组合方式可将膜生物反应器分为以下三种类型:分置式膜生物反应器、一体式膜生物反应器和复合式膜生物反应器。
分置式膜生物反应器分置式膜生物反应器是指膜组件与生物反应器分开设置,相对独立,膜组件与生物反应器通过泵与管路相连接#分置式膜生物反应器 .该工艺膜组件和生物反应器各自分开,独立运行,因而相互干扰较小,易于调节控制,而且,膜组件置于生物反应器之外,更易于清洗更换#但其动力消耗较大,加压泵提供较高的压力,造成膜表面高速错流,延缓膜污染,这是其动力费用大的原因,每吨出水的能耗为2~10kWh,约是传统活性污泥法能耗的10~20倍,因此能耗较低的一体式膜生物反应器的研究逐渐得到了人们的重视。
一体式膜生物反应器起源于日本,主要用于处理生活污水,近年来,欧洲一些国家也热衷于它的研究和应用#一体式膜生物反应器是将膜组件直接安置在生物反应器内部,有时又称为淹没式膜生物反应器(SMBR),依靠重力或水泵抽吸产生的负压或真空泵作为出水动力#一体式膜生物反应器工艺流程如图2所示。
该工艺由于膜组件置于生物反应器之中,减少了处理系统的占地面积,而且该工艺用抽吸泵或真空泵抽吸出水,动力消耗费用远远低于分置式膜生物反应器,每吨出水的动力消耗约是分置式的1/10。
如果采用重力出水,则可完全节省这部分费用。
但由于膜组件浸没在生物反应器的混合液中,污染较快,而且清洗起来较为麻烦,需要将膜组件从反应器中取出。
水处理设备反应器的高负荷特点
水处理设备反应器的高负荷特点IC厌氧反应器处理污水的水处理设备的IC厌氧反应器是一种高效的多级内循环反应器，是第三代厌氧反应器的典型代表，与第二代厌氧反应器相比，它具有布水均匀，容积负荷高(可达15—30kgCOD/m3·d)运行稳定，抗冲击负荷能力强、投资省、占地面积少等优点。
已成功地应用于啤酒、造纸、食品加工等行业的污水处理中。
1、布水均匀-IC厌氧反应器由于采用分区、多点、单进水管流量控制等措施，使布水更加均匀。
2、容积负荷高-由于IC厌氧反应器内循环的作用，使第一厌氧反应室不仅有很高的生物量，很长的泥龄，并且有很大的升流速度，使该室内的颗粒污泥完全达到膨胀。
流化状态，有很高的传质速率，使泥水充分混合，从而大大地提高了生化反应速率和去除有机物能力，容积负荷可达15—30kgCOD/m3·d，膨胀区水流上升速度可达10—20m/h。
3、抗冲击能力强，出水效果好IC高效厌氧反应器实际是由下部的EGSB和上部的UASB反应器重叠串联而成。
反应器中的两级三相分离器使生物量得到有效滞留。
一级(底部)分离器分离沼气和水，二级分离器(顶部)分离颗粒污泥和水，由于大部分沼气已在一级分离器中得到分离，第二厌氧反应室中几乎不存在紊动，因此二级分离器可以不受高的气体流速的影响，能有效地分离出水中的颗粒污泥，使出水效果好。
同时IC厌氧工艺在高的COD容积负荷下，依据气体提升原理，利用沼气膨胀作功在无需外加能源的条件下实现了内循环污泥回流，使第一反应区的实际水量远远大于进水量，循环水量可达进水量的10—20倍，循环水稀释了进水，提高了反应器的抗冲击负荷能力和酸碱调节能力。
4、基建投资省、占地面积少-在处理相同废水时，IC厌氧反应器的容积负荷是普通UASB的3—4倍，所需的容积仅为UASB 的三分之一—四分之一，节省了基建投资。
臭氧发生器一、臭氧发生机功能：臭氧发生机产生的臭氧气体具有较强的氧化、催化等作用，对各类细菌和病毒都具有极强的杀灭作用。
UASB反应器
UASB反应器UASB反应器,污水处理设备,水处理设备一、UASB原理UASB反应器废水被尽可能均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。
厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。
在厌氧状态下产生的沼气(主要是甲烷和二氧化碳)引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。
在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。
上升到表面的污泥撞击三相反应器气体发射器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。
气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。
置于极其使单元缝隙之下的挡板的作用为气体发射器和防止沼气气泡进入沉淀区，否则将引起沉淀区的絮动，会阻碍颗粒沉淀。
包含一些剩余固体和污泥颗粒的液体经过分离器缝隙进入沉淀区。
由于分离器的斜壁沉淀区的过流面积在接近水面时增加，因此上升流速在接近排放点降低。
由于流速降低污泥絮体在沉淀区可以絮凝和沉淀。
累积在三相分离器上的污泥絮体在一定程度上将超过其保持在斜壁上的摩擦力，其将滑回反应区，这部分污泥又将与进水有机物发生反应。
二、UASB反应器的构成UASB反应器包括以下几个部分：进水和配水系统、反应器的池体和三相分离器。
在UASB反应器中最重要的设备是三相分离器，这一设备安装在反应器的顶部并将反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区。
为了在沉淀器中取得对上升流中污泥絮体/颗粒的满意的沉淀效果，三相分离器第一个主要的目的就是尽可能有效地分离从污泥床/层中产生的沼气，特别是在高负荷的情况下，在集气室下面反射板的作用是防止沼气通过集气室之间的缝隙逸出到沉淀室，另外挡板还有利于减少反应室内高由于反应器的高度推荐范围为4～6m，表2-1给出了5m高的反应器的尺寸选择的系列。
从原则上讲安排2m×5m的三相分离器的平面布置还可以有其他多种的平面配合形式如，宽度可以以2m为模数，而长度以10m为模数。
污水处理反应器
污水处理反应器引言概述：污水处理反应器是用于处理污水的设备，通过一系列的化学和生物反应，将污水中的有害物质转化为无害物质，以达到净化水体的目的。
本文将从反应器的类型、工作原理、应用领域、优缺点和未来发展等五个方面详细阐述污水处理反应器的相关内容。
一、反应器的类型1.1 生物反应器：利用微生物对污水中的有机物进行降解和转化，常见的有活性污泥法、固定床生物反应器等。
1.2 物理化学反应器：通过物理和化学的方法将污水中的有害物质去除，如吸附、沉淀、氧化等。
1.3 组合反应器：将生物反应器和物理化学反应器结合起来，以提高处理效果，如MBR反应器、生物滤池反应器等。
二、反应器的工作原理2.1 生物反应器的工作原理：通过微生物的降解作用将有机物转化为无机物，同时产生沉淀物和气体。
2.2 物理化学反应器的工作原理：利用物理和化学的方法将污水中的有害物质与介质进行分离或转化，如吸附剂吸附、沉淀剂沉淀等。
2.3 组合反应器的工作原理：将生物反应器和物理化学反应器相结合，通过微生物和物理化学方法的协同作用，达到更好的处理效果。
三、反应器的应用领域3.1 市政污水处理：用于处理城市污水，减少对水环境的污染。
3.2 工业废水处理：适用于工业生产过程中产生的废水，去除其中的有害物质，达到排放标准。
3.3 农村污水处理：解决农村地区污水处理难题，改善农田灌溉水质。
四、反应器的优缺点4.1 优点：高效处理污水，减少水体污染；可根据不同污水特性进行调整和优化；操作简单，维护成本低。
4.2 缺点：投资成本较高；对操作人员要求较高；部分反应器需要耗能。
五、反应器的未来发展5.1 提高处理效率：通过改进反应器结构和工艺，提高处理效率，降低能耗。
5.2 探索新型反应器：研发新型反应器，如膜反应器、电化学反应器等，以提高处理效果。
5.3 智能化管理：利用物联网、大数据等技术，实现反应器的智能化管理，提高运行效率和监控能力。
总结：污水处理反应器在水处理领域起着重要作用，不仅能够净化水体，还能够有效降低水环境污染。
水处理中的膜生物反应器简介
产 率或 处理 能力 ， 程 能耗 低 、 率 高 。 过 效 目前 ． 处 理 中 的 膜 生 物 反 应 器 多 用 于污 水 处 水 理 （ 量 用 于 表 面 水 ） 与 传 统 的 活 性 污 泥 法 少 ．
（ ＣＡＳ 比 ． 于膜 反 应 器 取 代 了 二 级 澄 清 池 ． 可 Ｐ） 由 这 使 污 混 停 留 时 间 （ ＲＴ） 水 力 停 留 时 问 （ Ｓ 和 ＨＲＴ） 分
接作 为 市政 用 水 或 进 一 步 处 理 作 各 种 工 业 用 水 。
１ 分 类 和 工 作 原 理
水 处 理 中 的膜 生物 反应 器 是 由生 物 反 应 器 与 微
滤 、 滤 、 滤 或 反 渗 透 膜 系 统 组 成 。 而 可 分 为 微 超 纳 因 滤 膜 生 物 反 应器 ， 滤 膜 生 物 反 应 器 … … 。 超
生 物 反 应 器 是 以 微 生 物 细 胞 或 酶 作 为 催化 剂或 可 产 生 催 化 剂 ， 行 生化 反应 和 转 化 的 装 置 ， 生 物 进 膜
幔 泡 于反 应 器 中 ， 反应 器 下 方 有 曝 气 装 置 。 空 压 机 将 送 来 的空 气 形 成 上 浮 的 微 气 泡 ， 曝 气 的 同 时 ． 使 在 又 膜 表 面 产 生 一 剪 切 应 力 ， 于膜 表 面 除 污 ． 过 液 在 利 透 抽 吸 泵 的 负压 下 流 出 膜 组 件
高 从 蜡
（ 家海洋局杭州水处理技术研究开发中心 ． 江 杭州 国 浙 ３０１） １ｌ２ ＿
中 图分 类 号 ： ＴＱ０ ８ ８ ２ ．
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ０３ ７ （ ０２ ０ ０ ００ １ ０ —７ ０ ２ ０ ） １０ ６ ３ 浸 没 式 膜 生 物 反 应 器 （Ｍ Ｂ 中 ． 组 件 直 接 Ｓ Ｒ） 膜
第二章 水处理反应器理论解读
Rr
?
V(?0 ? ?e) ? ? ts
第三节 污水的均化
工业企业的污水量一日内多变， 24小时的流量 不同，污水处理流程要求水量水质不变，需均化 调节。
? 水质均和 －水量负荷不变，水质变化，以水质变 化为曲线，求体积，需要搅拌设施。
? 水量调节 －水质负荷不变，水量变化，以水量变 化为曲线，设计池体积，不需要搅拌。
积 累
600
400
200
0
0
6
12
18
24
时间/h
调节池的最小容积： V=V-+V+
式中：V- ，V+分别为最大负偏差和最大正偏差
二、容积计算
1．排放的水质水量具有周期性变化 t=n 时
（1）池容积
（2）出水浓度
t
w ? ? qi i? 1
t
? C m ? ciq i/w i? 1
qi－均和周期逐时变化流量 。
第二章 反应器理论基础与污水 的均化
第一节 反应器理论基础 第二节 反应效率比较 第三节 污水的均化
第一节 反应器理论基础
一、 反应器分类 按反应器内物料的形态可以分为 均相反应
器和多相反应器。 按反应器的操作情况分为间歇式反应器和
连续式反应器。连续反应器可分为活塞流反应 器和恒流搅拌反应器。
1、间歇式反应器（ CMB）：
通常把反应器的容积 V除以流量Q所得的值称为停留 时间，也称 平均停留时间 。
停留时间分布函数 E（t）：测定出口物料里示踪物 的浓度随时间的变化。
各种反应器停留时间分布函数
E(t)
E(t)
τ
t
间歇式反应器
τ
t
活塞流反应器
水处理中的新型工艺技术
水处理中的新型工艺技术随着人口的不断增长和环境污染的加剧，水资源短缺和水污染日益严重，如何高效地处理废水并回收水资源，成为了全球共同关注的问题。
在水处理领域，新型工艺技术的出现给人们带来了新的希望。
一、生物反应器生物反应器是一种能够在一定程度上模拟自然界中生物降解废物的设备，常用于污水处理行业中。
传统的生物反应器需添加大量的氧气，而且操作过程中不能保证处理效果的稳定和高效。
而新型的生物反应器应用了生物膜技术，利用生物体自身附着于载体表面，生长成生物膜，形成有效降解废物的微生物群落。
生物膜技术具有运行稳定、降解效率高等颇具优势。
二、电化学技术电化学技术是一种利用电流处理废水的技术，实现了有效去除难降解的污染物，并可回收部分金属资源。
常用的电化学技术包括电化学氧化、电化学还原、电吸附和电沉积等。
这些技术并不需要运用大量的氧气，而是利用电化学反应中电子传递和离子迁移的过程来处理污水。
电化学技术具有处理效率高、处理过程中无二次污染等优点。
三、膜分离技术膜分离技术是一种利用能量驱动力分离物质的技术，常用于水和废水的处理。
膜分离技术的原理是利用半透膜对污染物进行筛选和分离，能有效地去除废水中的悬浮物、胶体、细菌、离子等难以去除的污染物。
膜分离技术具有选择性好、稳定性高等优点。
四、生物载体技术生物载体技术是一种能够将微生物等生物体固定在某种载体上的技术，将生物体与自然或合成的支撑材料相结合，形成为生物载体材料。
生物载体材料能够提供良好的环境支持和大量的生物附着面积，使废水中的微生物成为生物载体表面微生物附着的一部分，实现了对废水的高效处理和回收。
生物载体技术具有操作简单、降解效率高等优点。
五、深度氧化技术深度氧化技术是一种利用化学氧化作用将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水的高效技术。
深度氧化技术实现了污染物的完全矿化，有机物几乎可以被氧化成无害的化合物和盐类。
深度氧化技术具有高度处理效率、处理质量高等特点。
结语新型工艺技术的出现和应用，为水处理行业带来了全新的发展机遇。
什么是膜生物反应器
什么是膜生物反应器
膜生物反应器（MBR）是一种活性污泥法与膜分离工艺相结合的新型水处理技术，主要分为一体式、分置式、射流曝气、无泡曝气等形式。
膜生物反应器的优点主要包括∶
①有机物的去除率高，出水中的悬浮物含量极低，出水水质稳定可靠。
②膜的截留作用避免了活性污泥的流失，反应器内的污泥浓度较高，从而降低了反应器的污泥负荷，提高了容积负荷，耐冲击负荷能力较强。
③由于膜的固液分离作用，活性污泥被完全截留在反应器内，实现了污泥停留时间和水力停留时间的分别控制。
由于污泥龄很长，生物反应器起到了“污泥好氧稳定池”的作用，剩余污泥量很少，且可直接脱水处理。
较长的污泥龄还有利于硝化菌的生长，提高了系统的硝化能力。
④较大的曝气量使活性污泥有很好的分散性，大大提高了活性污泥的比表面积。
反应器内独特的水力循环措施，有利于污水和活性污泥的充分接触，提高了处理效率，同时还有利于难降解有机物的彻底分解。
⑤膜生物反应器工艺省去了二沉池，并取代了三级处理的全部工艺，减少占地面积，节省了基建投资。
⑥膜生物反应器的结构简单，易于实现自动控制，操作管理方便。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
反应推动力 随反应器轴 向长度逐渐 降低
反应推动力不 变，等于出口 处反应推动力
非理想流动模型
• 偏离平推流的情况
第一节 流动模型概述
漩涡运动：涡流、 湍动、碰撞填料
截面上流 速不均匀
沟流、短路：填料或 催化剂装填不均匀
非理想流动模型
• 偏离全混流的情况
第一节 流动模型概述
死角
短路
搅拌造成 的再循环
第二节 理想流动反应器 3-3 间歇反应器
特点: 1 由于剧烈搅拌，反应器内物料浓度达到分子尺度 上的均匀，且反应器内浓度处处相等，因而排除 了物质传递对反应的影响； 具有足够强的传热条件，温度始终相等，无需考 虑器内的热量传递问题； 物料同时加入并同时停止反应，所有物料具有相 同的反应时间。
2 3
二. 基本公式：
第二节理想流动反应器
V0CA0 dxA rAdVR
1. k与xA的关系 2. V0与xA的关系
VR V0C A0
x Af
0
dxA rA
等温时k为常数 等分子反应？变分子反应？
3. 等容过程
x Af dx VR A C A0 0 V0 rA
与间歇反应器的公式相同
假设：反应物料以稳定流量流入反应器，在反 应器中平行地像气缸活塞一样向前移动 特点：沿着物料的流动方向，物料的温度、浓度 不断变化，而垂直于物料流动方向的任一 截面上物料的所有参数，如温度、浓度、 压力、流速都相同，因此，所有物料质点 在反应器中具有相同的停留时间，反应器 中不存在返混。
第三章 理想流动反应器
一. 特点：
1. 连续定态下，各个截面上的各种参数 只是位置的函数，不随时间而变化； 2. 径向速度均匀，径向也不存在浓度分 布； 3. 反应物料具有相同的停留时间。
二. 基本公式：
第二节理想流动反应器
0 流入量 = 流出量 + 反应量 + 累积量
V0CA0 (1 xA ) V0CA0 (1 xA dxA ) rAdVR
第二节 理想流动反应器
• 实际操作时间=反应时间(t) + 辅助时间 (t’)
反应体积VR是指反应物料在反应器中所占的体积
VR=V(t+t’)
1/rA —xA
t/CA0
1/rA —CA
t
间歇反应器中的单反应
第二节 理想流动反应器
反应速率
dCA t C A0 rA
CA
t C A0
x Af
特点： 反应物料间歇加入与取出，反应物料的温 度和浓度等操作参数随时间而变，不随空 间位置而变，所有物料质点在反应器内经 历相同的反应时间
第三章 理想流动反应器
第一节 流动模型概述
• 平推流反应器
Flow Reactor (PFR)
Piston
活塞流模型或理想置换模型
This type of units is illustrated in the following figure. This reactor consists of a tube inside which the reaction medium flows. This makes it the simplest structure conceivable for a continuous operation system. The heat exchange necessary to add heat to the system or to remove it generally occurs across the tube wall.
3. 记住零级反应、一级反应、二级反应的积 分式（浓度和转化率）
4. 能够利用反应器流动模型方程计算反应体 积和所需反应时间。
作业：3-2，3-4，3-5
计算温度变化 计算压力变化
the mass balance equation the energy balance equation the momentum balance equation
反应器设计的基本方程 物料衡算方程
第一节 流动模型概述
某组分流入量=某组分流出量+某组分反应消耗量+某组分累积量
0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
dxA rA
rA=kCA
C A0 kt ln CA
1 1 kt C A C A0
1 kt ln 1 xA
rA=kCA2
xA C A0 kt 1 xA
间歇反应器中的单反应
第二节 理想流动反应器
间歇反应器中的单反应
第二节 理想流动反应器
1. k的影响
k增大(温度升高）→t减少→反应体积减小
第三章 理想流动反应器
河北科技大学化学与制药工程学院
College of Chemical and Pharmaceutical Engineering Hebei University of Science and Technology
第三章 理想流动反应器
反应器选型、 设计和优化
数学 模型
流动 模型
VR
V0C A0 x Af (rA ) f
进口中已有A
VR
V0C A0 ( xAf x A0 ) (rA ) f
3-5 全混流反应器
第二节理想流动反应器
全混流反应器τ的图解积分
平推流反应器与全混流反应器的比较
三种理想反应器的特点及其基本方程的建立
要求： 1. 掌握三种理想反应器的基本概念、特点； 2. 掌握建立基本设计方程的方法；
第一节 流动模型概述
• 全混流反应器
Continued Stirred Tank Reactor (CSTR)
连 续 搅 拌 槽 式 反 应 器 或 理 想 混 合 反 应 器
This reactor essentially comprises a tank equipped with a stirring system, a feed pipe and a withdrawal pipe. It is assumed that, at any point of such a unit, the intensive variables, such as concentrations and temperature, have the same value. The same unit is also provided with continuous reactant feed and continuous withdrawal to remove the reaction mixture containing the reaction products.
This unit can be depicted as shown in the right figure, with the following essential components:
a) A vessel capable of containing a volume V of reaction fluid.
2. 反应浓度 的影响
零级反应：t与初浓度CA0正比 一级反应：t与初浓度CA0无关 二级反应：t与初浓度CA0反比
零级反应：残余浓度随t直线下降
3. 残余浓度 一级反应：残余浓度随t逐渐下降 二级反应：残余浓度随t慢慢下降
反应后期的速度很小；反应机理的变化
3-4 平推流反应器
第二节理想流动反应器
反应单元
流入
反应消耗 累积
流出
反应器
反应单元
流入量
0 √ √ √
流出量
0 √ √ √
反应量
√ √ √ √
累积量
√ 0 0 √
间歇式 平推流(稳态)
整个反应器 微元长度
全混釜(稳态) 整个反应器 非稳态
反应器设计的基本方程 热量衡算方程
第一节 流动模型概述
带入的热焓=带出的热焓+反应热+热量的累积+传给环境的热量
n t A0 V
dn A dx n A0 A ( n A n A0 (1 x A )) dt dt
0
x Af
0
x Af dx dxA A C A0 0 rA rA
t C A0
x Af
CA dxA dCA C A0 rA rA
等容过程，液相反应
间歇反应器的数学描述
b) A surface unable for heat exchange. c) A stirring system to mix the reactants at the start of the operation if required, and to facilitate heat transfer with the heat exchange surface.
非理想流动模型
第一节 流动模型概述
• 流动状况对化学反应的影响 ----- 由物料停留时间不同所造成 短路、沟流 停留时间减少 转化率降低
死区、 再循环
停留时 间过长
A+B→P：有效反应体积减少 A+B→P→S 产物P减少
→ 停留时间的不均
3-2 反应器设计的基本方程 反应器设计的基本内容
第一节 流动模型概述
假设：反应物料以稳定流量流入反应器，在反 应器中，刚进入的新鲜物料与存留在反应 器中的物料瞬间达到完全混合。 特点：反应器中所有空间位置的物料参数都是均 匀的，而且等于反应器出口处的物料性质， 物料质点在反应器中的停留时间参差不齐， 有的很长，有的很短，形成一个停留时间 分布。
第三章 理想流动反应器
第一节 流动模型概述
•年龄
反应物料质点从进入反应器算起已经停留的时间； 是对仍留在反应器中的物料质点而言的。