利用CT技术研究高负荷生物滴滤床生物质累积过程与控制机理

由于过剩生物质累积而造成的堵塞、沟流等问题是高负荷生物滴滤工艺研究和应用所面临的主要难题之一，但目前尚缺乏有效的滴滤床层内部生物质分布、积累和堵塞情况的非破坏性探测手段，对于生物质累积与清除过程的机理研究也不充分。本研究拟将CT技术引入滴滤床层内部探测领域，建立生物质浓度、生物质分布均匀性、生物膜厚度、床层空隙度、空隙尺寸和空隙分布均匀性等床层特性参数的CT测定方法。研究以净化甲苯的生物滴滤器为对象，利用CT探测技术建立生物质积累程度指标体系，阐明高负荷滴滤床层生物质积累过程机理，以及生物质控制与清除方法的作用机理，优化创新过剩生物质控制技术。本研究所开发的CT探测技术，对于丰富和发展滴滤床层非破坏性探测技术具有重要意义；生物质累积和清除过程机理的研究，将为更友好的过剩生物质清除技术开发奠定基础，对于解决滴滤器过剩生物质积累问题具有重要意义。

过剩生物质累积而造成的堵塞、沟流等问题是高负荷生物滴滤工艺研究和应用所面临的主要难题之一，但目前尚缺乏有效的滴滤床层非破坏性探测手段，对于生物质累积与清除过程的机理研究也不充分。本研究以净化甲苯的生物滴滤器为对象，将CT技术引入滴滤床层内部探测领域，初步建立生物质体积、生物质分布均匀性、生物膜厚度、床层空隙度、空隙尺寸和空隙分布均匀性等床层特性参数的CT测定方法；并研究高负荷滴滤床层生物质积累过程，不同填料滴滤床的生物质控制与清除方法。.研究表明采用CT技术可直观地显示出滴滤床层的内部结构，CT扫描对微升物的活性影响很小；对聚丙烯阶梯环、聚丙烯多面小球、陶瓷拉西环和天然竹环四种填料的对比研究表明，陶瓷拉西环最适宜作为CT探测的滴滤床填料；根据推导出的计算公式确定陶瓷拉西环床层窗宽为2800 Hu、窗位为400 Hu，此时能够清晰地区分出滴滤床层内空隙、生物质和填料；通过PCVCDVW和IPP软件对CT图像的进一步识别和分析计算，可以得出表征生物质积累的参数，如床层生物质体积、生物质分布均匀性、床层空隙率、空隙尺寸和空隙分布均匀性等床层特性参数。.长期运行表明，陶瓷和竹制拉西环容易发生滴滤床层堵塞和沟流问题，聚丙烯阶梯环和聚丙烯多面小球填料不容易发生堵塞现象；陶瓷拉西环滴滤器运行前床层总空隙率为52.31%，运行169 d后床层总空隙率为17.10%，平均1m3填料担载生物质体积为0.739 m3；在发生堵塞与沟流的滴滤床层内部，空隙率的纵向分布相对均匀，但同一水平面的空隙大小差别较大，且分布不均，不少填料内部被生物质填满，影响了滴滤器去除能力的提升。.进气量由2 m3/h逐步增加到10 m3/h，可疏通滴滤床孔隙，对生物质有清除效果；滴滤床层循环液冲洗短期试验表明，当喷淋密度大于6.7 L/(m2•min)时才能清除过剩生物质、降低床侧压降，否则反而促进生物质累积；长期试验表明，当喷淋密度为9.4 L/(m2•min)时，每天至少连续喷淋2 h以上，才能有效清除过剩生物质、降低床层压降，但循环液冲洗方法并不能有效解决床层沟流问题。.本研究对于丰富和发展滴滤床层非破坏性探测技术具有重要意义；而研究生物质累积和清除的过程机理，将为更友好的过剩生物质清除技术开发奠定基础，对于解决滴滤器过剩生物质积累问题具有重要意义。