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3悬浮载体有效比表面积
悬浮载体投加量以表面负荷作为设计参数,由其计算出的结果为表面积,选择不同类型的悬浮载体,因有效比表面积不同,必然会有不同的载体量。可见,有效比表面积的准确确定具有重要意义。
比表面积与有效比表面积的差别在于,有效比表面积考虑了微生物实际传质及富集状态。载体在反应器中运动,会相互摩擦撞击,在载体外缘微生物难以挂膜,这部分不能作为有效比表面积。同时,理论上,悬浮载体内部可不断细分,比表面积可以不断做大,但若对应的表面积不能实现基质的良好传递,这部分也不能作为有效表面积。
在《行业标准》中确定了采用理论计算法确定载体的有效比表面积。理论计算法,即计算单个载体的有效比表面积,按几何尺寸分块计算,再根据最小堆积个数进行有效比表面积的测算。如SPR-Ⅰ悬浮载体,尺寸为25 cm×10cm,自然堆积单方个数>116 000 个,单个载体有效表面积经分块计算总和>3 900 mm2,有效比表面积>450 m2/m3。实践中,由于载体细微尺寸的测定对最终结果影响较大,应注意各部分的准确测量,以实际测量结果为准。同时《行业标准》中,并未明确最小堆积个数的测算方法,实际操作中可以采用人工计数法或称重法。SPR-Ⅰ最小堆积个数共测定16次,在0.975置信水平下,载体数量为(116 629±203) 个;同时进行了称重法测定,在0.975置信水平下,载体数量为(116 695±480) 个,两种方法并无显著性差别。人工计数法相对准确,但工作量较大,实践中不易实现;称重法,随机抽取一批载体样本,测定单个载体平均质量,根据单方自然堆积载体总质量,计算出载体个数,虽易于实现,但应考虑抽取载体样本的代表性,防止抽样误差。
同时,《行业标准》对典型载体的规格尺寸、图样及有效比表面积做出了界定,为有效比表面积的确定提供了依据,与图样相同或类似的载体,可直接参照图样确定有效比表面积;未包含在图样中的载体,可选择接近的1~2种图样类比,确定有效比表面积区间,判定相关计算的准确性。同时可采用挂膜培养硝化速率测定法作为有效比表面积准确性的验证方法。该方法根据容积负荷及已知的有效比表面积参数,推算待检测载体的有效比表面积。取SPR-Ⅰ、SPR-Ⅱ、SPR-Ⅲ、A载体、B载体5种载体,以SPR-Ⅰ为参比,5种载体各取30 L,在500 L反应器内混合培养挂膜,培养30 d,将5种载体分开,分别在100 L反应器内测定硝化速率,因载体在相同条件下培养,假定表面负荷相同,以SPR-Ⅰ容积负荷及有效比表面积作为基础,测算其他载体的有效比表面积。挂膜与硝化速率测定方法参考《行业标准》,结果如图2及表5所示。
图2 不同类型悬浮载体硝化速率测定
表5 不同类型悬浮载体有效比表面积测定
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