生物流化床知识总结

生物流化床的工作原理
生物流化床是一种常用于环境保护领域的生物处理技术，其工作原理是通过微
生物的附着和生长来降解有机废物。

生物流化床以其高效、低能耗的特点被广泛应用于废水处理、废气处理和固体废物降解等领域。

生物流化床的工作原理基于微生物的活性和生物附着。

床内充满了与废物相同
大小或稍大的生物颗粒物或其他支撑物质，微生物在此表面生长并附着。

当有机废物通过床层时，微生物利用其附着在支撑物上的酶来将废物降解成无害的产物，如二氧化碳和水。

生物流化床的实现依赖于流化床的工作原理。

流化床是将固体颗粒物与气流共
同悬浮在气体或液体介质中的一种技术。

在生物流化床中，介质和微生物的颗粒物随着流体的运动而流动，并不断与废物接触，从而促进了废物的降解过程。

在生物流化床中，关键参数包括溶解氧浓度、温度、pH值和床层混合等。

适
宜的环境条件可以保证微生物的生长和废物的有效降解。

此外，床层颗粒物的大小和密度也对流化床的工作效果产生影响，适当选择合适的颗粒物可以提高废物与微生物的接触频率，增强废物的降解效果。

生物流化床通过微生物的附着和生长实现废物降解，具有高效、低能耗等优点。

在环境保护领域，它被广泛应用于废水处理、废气处理和固体废物降解等方面，为改善环境质量做出了重要贡献。

生物流化床的类型及特点应用生物流化床处理废水日益得到国内外研究者的高度重视，这是由于该法具有如下特点[1]：带出体系的微生物较少；基质负荷较高时，污泥循环再生的生物量最小，不会因为生物量的累积而引起体系阻塞；生物量的浓度较高并可以调节；液一固接触面积较大；BOD容积负荷高；占地面积小。

用于处理废水的生物流化床，按其生物膜特性等因素可分为好氧生物流化床和厌氧生物流化床两大类，随着对流化床的不断研究与开发，当前已出现了许多新类型的流化床，本文总结了国内生物流化床的研究成果，以期对工程技术人员有所帮助。

1 好氧生物流化床1.1 好氧生物流化床的结构组成好氧生物流化床是以微粒状填料如砂、焦炭、活性炭、玻璃珠、多孔球等作为微生物载体，以一定流速将空气或纯氧通人床内，使载体处于流化状态，通过载体表面上不断生长的生物膜吸附、氧化并分解废水中的有机物，从而达到对废水中污染物的去除[2]。

好氧生物流化床按床内气、液、固三相的混合程度的不同，以及供氧方式及床体结构。

脱膜方式等的差别可分为两相生物流化床和三相生物流化床。

1.1.1 两相生物流化床两相生物流化床工艺流程见图1。

其特点是充氧过程与流化过程分开并完全依靠水流使载体流化。

在流化床外设充氧设备和脱膜设备，在流化床内只有液、固两相。

原废水先经充氧设备，可利用空气或纯氧为氧源使废水中溶解氧达饱和状态[3]。

1.1.2 三相生物流化床该反应器内气、液、固三相共存，污水充氧和载体流化同时进行，废水有机物在载体生物膜的作用下进行生物降解，空气的搅动使生物膜及时脱落，故不需脱膜装置。

但有小部分载体可能从床中带出，需回流载体。

三相生物流化床的技术关键之一，是防止气泡在床内合并成大气泡而影响充氧效率，为此可采用减压释放或射流曝气方式进行充氧或充气。

近期，国内环保设备企业开发较多的是内循环式生物流化床，其工艺流程如图2所示。

该流化床由反应区、脱气区和沉淀区组成，反应区由内筒和外筒两个同心圆柱组成，曝气装置在内筒底部，反应区内填充生物载体。

生物质的流化床利用生物质的流化床利用随着经济的发展,对能源的需求持续上升。

在化石燃料的利用过程中,人们很少考虑CO2的温室效应对环境的影响。

而化石燃料燃烧产生CO2尚无切实可行的解决办法,故减少化石燃料的使用是主要办法,也是我国能源与环境战略中一项十分重要的内容。

目前,各国都在开发各种新能源,试图使人类的能源利用走上可持续发展的道路,而生物质能的转化利用在整个新能源和可再生能源中占据着相当重要的地位。

1生物质燃料简介生物质是指通过光合作用产生的有机物,在地球上储量及其丰富,它是一种可再生资源,当它们被利用时,构成生物的基本元素(C、O、H、N等)又为新生生物所用,而储存在其化学键中的能量被释放出来或转化成其他形式的能量。

可谓取之不尽,用之不竭。

和煤相比它具有含碳量少、挥发分高、密度小、含硫量低、含氮量低的特点。

我国是一个农业国家,生物质种类多,数量巨大,较常见的有薪材、稻壳、秸杆、锯末、甘蔗渣、生活垃圾等。

据统计，我国农作物秸杆可收集量约为每年4.5亿t,折合标准煤1.8亿t;稻壳5000万t,折合标准煤2000万t;林业加工过程产生的木质废弃物约2400万m3,折合标准煤150万t;各种天然薪材的合理提供量为1.4亿t,折合标准煤0.74亿t。

但与我国一次能源中的化石燃料的消费量相比,生物质能所占份额并不大,生物质占1998年一次能源比重约16%,而在商业用能结构中却不到1%。

许多生物质在农村以直接燃烧的方式被低效率利用或直接丢弃,不仅浪费了宝贵的能源资源,同时也对环境造成了一定的污染。

显然,如此巨量的能源如能充分加以利用,完全可以在很大程度上满足人类的能源需要。

生物质在传统的层状燃烧技术中转化利用存在种种的不足,而流化床燃烧技术作为一种新型清洁高效燃烧技术,具有燃烧效率高、燃料适应性广和有害气体排放量少等优点。

中国、美国、德国、瑞典等许多国家非常注重流化床生物质能源化利用技术的开发和研究。

美国从1979年就开始采用直接燃烧生物质燃料发电,近几年大力研制采用循环流化床技术的生物质能源化利用路线。

流化床技术浅解一、何为流化床？二、流化床现象；三、气固相流化床的特性1、流化床的返混2、沟流和节涌四、流化床的水力学特性1、流化床的压力降2、流化起始速度3、带走速度4、操作气流速度五、流化床的反应器结构六、乙烯聚合的流化床及流化床料位控制一、将固体颗粒均匀地堆在有开孔底地容器内，形成一床层，若流体自上而下通过，颗粒并不运动。

此种床层称为固定床，如流体自下而上通过床层，低流速时，情况与固定床无异，流速加大则颗粒活动使床层膨胀，流速进一步加大时，颗粒会彼此离开而在流体中活动，流速愈大，则活动愈剧烈，并在床层内各处方向运动。

最后一种情况称为固体流化态，流化态后颗粒床层称为流化床。

有许多化工过程要在固体与流体所构成的体系中进行传热、传质和化学反应。

在流化床中，流态化了地颗粒表面则全部爆露于湍动剧烈的流体之中，从而得到更充分的利用。

绝热的混合作用使床层趋于一致。

避免了固定床中出现的温度梯度和局部过热现象，提高了平均操作温度。

流态化操作的缺点使动力消耗大，设备磨损大，颗粒易碎，均混使得出口处作为产品的物料夹杂了所加入的原料。

二、流化现象当流体通过颗粒物料层时，随着流体速度的不同，会出现不同的现象。

流体从设备下方流入，通过分布板而进入颗粒物料层。

流速低时，颗粒层中的颗粒静止不动，流体从颗粒间的缝隙通过。

此时，属固定床状态。

随流速增加，在固定层范围内，床层的空袭率不变，床高不变。

如果流体的流速继续升高至某一数值时，床层中颗粒开始运动，空隙率增大，可以看到一些颗粒在某些不位振动或游动，此种状态称为膨胀层，其床高于固定床。

若流速再增加，则床层内全部颗粒全处于运动状态，颗粒与流体间的摩擦力与其重量相平衡，颗粒间的挤压力抵消，全部颗粒悬浮与流体之中。

此时的床层称为临界流化床。

相应的床层空隙率称为临界床层空隙率εmf。

对于流化床讲，这是最小的空隙率。

达到临界状态的流体速度叫做起流速度U mf，称临界流化速度，也可教最小流化速度。

生物流化床技术简介在废水生物处理工艺中，生物流化床技术是一种新型的生物膜法工艺，是继流化床技术在化工领域广泛应用后于20世纪70年代初发展起来的。

其载体在流化床内呈流化状态，使固（生物膜）、液（废水）、气（空气）3相之间得到充分接触，颗粒之间剧烈碰撞，生物膜表面不断更新，微生物始终处于生长旺盛阶段。

该技术使生化池各处理段中保持高浓度的生物量，传质效率极高，从而使废水的基质降解速度快，水力停留时间短，运转负荷比一般活性污泥法高5~10倍，耐冲击负荷能力强。

早在上个世纪30年代就有人提出在悬浮床、膨胀床或流化床中采用将活细胞固定在颗粒载体上的办法来处理废水的设想。

但直到60年代后期，这一设想都未能在废水生物处理的工业化过程中付诸实施。

1971年Robertl等人对废水生物处理水作深度净化时，发现被活性炭吸附的有机物大都能被微生物所分解，这为发展具有生物膜法和活性污泥法两者优点的生物流化床技术提供了试验基础。

从那以后，美国、英国、日本等国对生物流化床技术进行了大量的研究试验工作。

1973年美国Jeris Johns等人成功开发了厌氧生物流化床技术，用于去除BOD5和NH3-N的硝化处理，同年申请了专利。

1975年，美国Ecolotrol公司开发了HY-FIO生物流化床工艺，用于废水的二、三级处理。

美国Dorr-Oliver公司在流化床的实用性方面做了许多研究，尤其是充氧器与进水分布系统上取得了很大的进展。

Dorr-Oliver设计的Oxitron反应器，在床底部的锥体部分采用喷嘴造成一种强有力的喷射床作为流化床的分布器。

英国水研究中心和美国水研究中心又分别对充氧方式进行改进，并成功地用于厌氧-好氧两段流化床对废水进行全面的二级处理，包括有机碳的去除和脱氮。

日本于70年代中期进行此方面的研究，它着眼于中小型工厂的废水处理，采用空气曝气，装置的构型和脱膜方式与欧美不同。

例如，三菱公司研制的流动循环曝气反应器，把曝气、脱膜、循环合成一体。

生物流化床
定义：
生物流化床是指为提高生物膜法的处理效率，以砂（或无烟煤、活性炭等）作填料并作为生物膜载体，废水自下向上流过砂床使载体层呈流动状态，从而在单位时间加大生物膜同废水的接触面积和充分供氧，并利用填料沸腾状态强化废水生物处理过程的构筑物。

优点：
生物流化床与其他的生物反应器相比具有下列优点：1.单位体积内的生物量大。

2.强化了物质的作用，加速了有机物从污水中向微生物细胞的传递过程。

3.不会因为生物量的累积而引起体系阻塞。

4.BOD容积负荷高，处理效果好。

5.占地面积少，投资省。

因此生物流化床有理想的高效率，低成本和装置小型化的废水处理设备，在城市污水处理和工业废水领域有广泛的应用前景。

应用：
膜生物流化床工艺（ＭＢＦＢ）以生物流化床为基础，以粉末活性炭为载体，结合膜生物反应器工艺的固液分离技术，使反应器集活性炭的物理吸附、微生物降解和膜的高效分离作用为一体，使水体中难以降解的小分子有机物与在曝气条件下处于流化状态的活性炭粉末进行充分地传质、混合，被吸附、富集在活性炭表面，使活性炭表面形成局部污染物浓缩区域；粉末活性炭同时也为微生物繁殖提供了特殊的表面，其多孔的表面吸附了大量微生物菌群，特别是以目标污染物为代谢底物的微生物菌群；同时，粉末活性碳对水体中溶解氧有很强的吸附能力，在高溶解氧条件下，微生物对富集在活性炭表面小分子有机物进行氧化分解，然后利用陶瓷膜分离系统将水和吸附了有机物的粉末活性炭等悬浮颗粒分开，通过错流过滤，进一步净化污水，使其达到中水回用标准。

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生物质流化床锅炉工作原理1. 什么是生物质流化床锅炉？嘿，大家好！今天我们来聊聊生物质流化床锅炉，这个名字听上去有点儿高大上，其实就是把一些植物的残渣、废料变成能量的神奇机器。

想象一下，你在厨房里处理那些多余的蔬菜皮，居然能把它们变成热量，这可是环保又省钱的好办法！生物质锅炉的工作原理就像是把这些废物变成了“燃料黄金”，不仅能减少垃圾，还能发电、供热，真是一举两得，划算得不得了。

1.1 生物质是什么？说到生物质，咱们得先明白它是什么。

简单来说，生物质就是来自于植物和动物的有机物。

比如说，稻草、木屑、动物粪便等等，都是典型的生物质。

这些东西本来就被我们丢弃，结果在生物质锅炉里，它们竟然摇身一变，变成了宝贵的能量。

就像是“废物利用”，让我们在环保的同时，顺便发个小财。

1.2 流化床的秘密那么，什么是“流化床”呢？这可不是个难懂的概念。

流化床就像是一场热闹的舞会，颗粒物在锅炉里随着气流的冲击“舞动”起来。

想象一下，在锅炉的底部，燃烧空气被强烈地吹上来，这些颗粒物就会在空气的推动下，像在跳舞一样，漂浮起来。

这种状态就叫流化，流化床锅炉正是利用这种原理，使得燃料能充分燃烧，效率高得不得了。

2. 生物质流化床锅炉的工作过程好啦，接下来我们来聊聊生物质流化床锅炉的工作过程。

其实，这个过程也不复杂，咱们可以一步一步来。

2.1 加载燃料首先，得把生物质燃料准备好，比如说木屑、稻壳、甚至是秸秆。

然后，把这些燃料放进锅炉的储料箱，像是在装点心，越丰富越好！接着，打开阀门，燃料就会被送入流化床。

此时，锅炉的底部已经开始加热，空气也被强力送入。

2.2 燃烧过程接下来，咱们进入了最精彩的环节——燃烧！当这些生物质在热空气的吹动下，开始剧烈燃烧的时候，整锅炉就像是点燃了的烟花，光芒四射。

燃烧过程中，释放出来的热量不仅让锅炉内部温度蹭蹭往上涨，还能把水加热，产生蒸汽，给我们带来温暖和动力。

就好像是给锅炉加了“能量饮料”，让它充满活力。

生物流化床流态化原理和工艺⑴流化床载体流态化的原理当液体以很小的速度流经载体床层时，载体处于静止不动的状态，床层的高度也基本维持不变，这时的床层称固定床。

当流速增大到某一数值，此时压降的数值等于载体床层的浮重，流化床中的载体颗粒就由静止开始向上运动，床层也由固定状态开始膨胀。

如果流速继续增大，则床层进一步膨胀，直到载体颗粒之间互不接触，悬浮在流体中，这一状态称为初始流态化，如果再继续增大流速，载体颗粒床会进一步膨胀，但是压降却不再增加，此时对应的流速称为临界流化速度。

在生物流化床的设计中，临界流化速度是一个重要的校核参数，必须保证设计的流体上升流速大于临界流化速度。

由于载体颗粒的大小影响以及流化过程中气体的.参与，会使流化状态的确定方法不同，临界流化速度要采用对应的计算方法或试验方法得到。

另外，当流化床底部进入污水而使床断面流速等于临界流化速度时，滤床开始松动，载体开始流化，当进水量不断增加而使床断面流速大于临界流化速度时，滤床高度不断增加，载体流化程度加大，当滤床内载体颗粒不再为床底所承托而为液体流动对载体产生的上托力所承托，即在载体的下沉力和流体的上托力平衡时，整个滤床内颗粒出现流化状态。

如果流速继续增加，使载体颗粒之间的空隙增大一定程度后，载体颗粒会随着水流从流化床中流出，此时的流体速度称为冲出速度。

在流化床的操作应控制流体的流速介于临界流化速度和冲出速度之间。

载体床中的流体速度与载体间的孔隙率之间密切相关，二者之间的关系确定了膨胀的行为，这也是流化床工艺设计的关键。

⑵生物流床的工艺类型按照使载体流化的动力来源的不同，生物流化床一般可分为以液流为动力的两相流化床和以气流为动力的三相流化床两大类。

①两相生物流化床两相流化床是以液流为动力使载体流化，在反应器内只有作为污水的液相和作为载体上附着生物膜的固相相互接触。

两相流化床主要由床体、载体、布水装置及脱膜装置等组成。

以氧气(或空气)为氧源的液固两相流化床的流程为：废水与回流水在充氧设备中与氧混合，然后进入流化床进行生物氧化反应，再由床顶排出。