[发明专利]一种流化状态对微生物聚集体微观传质及生化反应过程的测量方法及装置

说明书

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种流化状态对微生物聚集体微观传质及生化反应过程的测量方法及装置。通过对微生物聚集体反应区进行压力调控，模拟微生物聚集体流化过程中流化颗粒运动因高度差引发的周期性静压波动，为微生物聚集体中微观传质行为及生化反应过程提供近似环境，可定量解析流化状态对微生物聚集体微观传质及生化反应过程的影响。本发明方法可以有效量化研究微生物聚集体中分子扩散与对流扩散等微观传质行为及生化反应过程。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种流化状态对微生物聚集体微观传质及生化反应过程的测量方法及装置。

背景技术

在水污染控制过程中，生物处理是核心技术手段，而生物处理过程中，微生物聚集体以废水中的有机污染物作为营养源进行新陈代谢，逐级释放能量，最终使废水中的污染物无害化，释放到自然环境中。

微生物聚集体在消化废水中的污染物时存在着“肺呼吸”现象：废水经微生物聚集体中的孔道结构进入微生物聚集体内部，从而被进一步消化并产生气体。污染物被继续消化时，附着在微生物聚集体的气泡将会长大，内部压强进一步升高(可能出现微生物聚集体上浮的现象，进入流化状态)，当气泡大到一定程度时，气泡脱离微生物聚集体，由于液压的存在废水将再次进入微生物聚集体内部，反复上述过程直到污染物被去除。

由“肺呼吸”作用可知，微生物聚集体处理废水中的关键步骤是废水与微生物聚集体之间的传质作用。这种传质作用主要分为分子扩散、对流传质。

分子扩散是指由于分子的无规则热运动而形成的物质传递现象，本质上是由于物理量沿梯度运输。

对流传质本质是一种宏观上的物质运动，有两种方式引发对流运动：一种是强制对流，直接加压力或边界移动，让流体发生运动，可能是层流，也可能是湍流；另一种是自然对流，是由于流体间的密度差造成流体间浮力不同的运动。

无论是分子扩散还是对流传质，迄今为止都没有相关的检测方案。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种流化状态对微生物聚集体微观传质及生化反应过程的测量方法及装置，可以有效量化研究微生物聚集体中分子扩散与对流扩散等微观传质行为及生化反应过程。

一种流化状态对微生物聚集体微观传质及生化反应过程的测量方法，通过对微生物聚集体反应区进行压力调控，模拟微生物聚集体流化过程中流化颗粒运动因高度差引发的周期性静压波动，为微生物聚集体中微观传质行为及生化反应过程提供近似环境，可定量解析流化状态对微生物聚集体微观传质及生化反应过程的影响。

当微生物聚集体消化污染物进行产气时减小外部压强，从而使气泡更容易排出；当气泡排出后增大外部压强，将废水再次压入微生物聚集体，从而模拟“肺呼吸”作用，从而得到可控可靠的流化微生物聚集体传质行为测试方法。

进一步地，所述压力调控范围在0.1MPa-0.6MPa。

进一步地，所述微生物聚集体是厌氧颗粒污泥、好氧颗粒污泥、微生物填料中的一种或多种。

进一步地，所述生化反应过程是产甲烷、反硝化、厌氧氨氧化微生物代谢过程中的一种。

进一步地，所述微观传质行为包括液相与微生物聚集体之间的分子扩散或对流扩散。

进一步地，所述分子扩散是指在静止状态下，废水中的分子通过扩散作用，进入微生物聚集体进而被代谢；所述对流扩散是在加压状态下，废水被压入微生物聚集体进而被代谢。

本发明还提供上述流化状态对微生物聚集体微观传质及生化反应过程的测量方法的装置，包括加热装置、主体反应区和压强控制装置；

所述加热装置包括依次连接的进水管、加热控制器、出水管Ⅰ；