第1章 生物流化床的发展与应用 1
1.1 生物流化床的发展沿革 1
1.1.1 流化床的基本条件 2
1.1.2 理论与方法 4
1.2 流化床技术在水处理中的应用 9
1.2.1 流化床的早期应用 10
1.2.2 生物流化床的发展与应用 15
第2章 三相生物流化床的流化原理 22
2.1 三相流化床中的流化机理和气相特性 22
2.1.1 初始流化 22
2.1.2 气体扩散的一般特性 23
2.1.3 大颗粒流化床体中的气体分散 25
2.1.4 液-气间传质系数 28
2.2 三相流化床流体力学的总体行为 30
2.2.1 压力降 30
2.2.2 流型 32
2.2.3 初始流化 34
2.2.4 压力脉动 37
2.3 三相流化床的相含率 38
2.3.1 总固含率及其经验关联 38
2.3.2 总含气率 44
2.3.3 自由空间区的固含率 47
2.3.4 自由空间区的气含率 47
2.3.5 颗粒可润湿性的影响 48
2.4 三相流化床中的混合特性 49
2.4.1 描述反应器液相流态特征的模型 49
2.4.2 液龄分布曲线的测定 51
2.5 多尺度的能量最小化方法应用于气-液-固三相流化床的模型研究 54
2.5.1 引言 54
2.5.2 模型组成 54
2.5.3 模型验证 58
第3章 内循环三相生物流化床及其特性 63
3.1 内循环三相生物流化床的液相流态特征 63
3.1.1 ITFB液相流态特征的研究概况 63
3.1.2 液体循环速度、循环时间和混合时间 64
3.1.3 液体循环速度理论分析 66
3.2 内循环三相生物流化床的气含率特征 69
3.2.1 总平均气含率 69
3.2.2 载体性质对总平均气含率的影响 69
3.2.3 升降流区面积比对总平均气含率的影响 69
3.2.4 εgt、εr和εd关系分析 70
3.2.5 依据两相drift-flux的模型 71
3.2.6 依据流体力学的模型 71
3.2.7 气相含率εg的测定方法 72
3.2.8 升流区与降流区气含率关系理论分析 73
3.2.9 气含率与反应器其他性能参数的关系 74
3.3 内循环三相生物流化床的氧转移特性 76
3.3.1 氧转移基本规律及特性参数 76
3.3.2 充氧速度的测定方法 78
3.3.3 影响反应器充氧效率的因素 78
3.3.4 反应器充氧特性模型描述 80
3.4 内循环三相生物流化床的改进设计 81
3.4.1 流化床应用中存在的问题 81
3.4.2 反应器结构分析 82
3.4.3 反应器的气-液-固三相分离 83
3.4.4 好氧HSBCR反应器开发 84
3.4.5 好氧-缺氧HSBCR反应器开发 87
3.4.6 迷宫型载体分离器的研究 90
3.4.7 HSBCR反应器氧转移特性 91
3.5 关于美国环境保护署对流化床生物处理工艺的研究及思考 93
3.5.1 背景 93
3.5.2 试验 94
第4章 流化床的生物载体 104
4.1 生物载体材料及其特性 104
4.1.1 概述 104
4.1.2 载体颗粒的类型 105
4.2 附着生物膜及其厚度与微生物量的计算 109
4.2.1 载体颗粒的性质 109
4.2.2 具有稳定生物量的流化床反应器 115
4.3 微生物的固定与载体材料的选择 125
4.3.1 微生物的固定方法 125
4.3.2 固定化微生物载体 126
4.3.3 载体材料的选择方法 128
4.4 内循环生物流化床反应器载体流化规律 129
4.4.1 载体循环流化的基本规律 129
4.4.2 载体流化规律的测定方法 131
4.4.3 影响载体流化的因素分析 132
第5章 运用CFD对生物流化反应器的数值模拟研究 135
5.1 CFD技术和Fluent软件介绍 135
5.1.1 CFD技术概况 135
5.1.2 Fluent软件的主要特点 136
5.2 CFD模拟方程 138
5.2.1 混合物连续性方程 138
5.2.2 混合物动量方程 139
5.2.3 混合物能量方程 139
5.2.4 相对（滑移）速度和漂移速度 139
5.2.5 第二相的体积分数方程 140
5.3 反应器形式及模拟条件 140
5.3.1 实际反应器基本尺寸要求 140
5.3.2 反应器形式 141
5.3.3 基本假设 141
5.4 HSBCR反应器内流动状况的模拟 143
5.4.1 模拟反应器尺寸及参数 143
5.4.2 反应器内静压力分布 144
5.4.3 反应器内液体循环速度分布 146
5.4.4 反应器内气含率分布 148
5.5 不同结构参数HSBCR反应器的模拟 150
5.5.1 高径比对反应器水力学的影响 151
5.5.2 降流区与升流区面积比对反应器水力学的影响 154
5.5.3 底隙高度对反应器水力学的影响 156
5.6 不同形式气体分布器对HSBCR反应器的影响 158
5.6.1 气体分布器形式及安装位置 158
5.6.2 静压力分布 159
5.6.3 气含率分布 160
5.6.4 液体循环速度 161
第6章 高效分离生物流化复合反应器处理生活污水 163
6.1 HSBCR反应器中的附着相微生物与悬浮相微生物 163
6.1.1 试验装置与测试方法 163
6.1.2 进水容积负荷对生物膜生长的影响 165
6.1.3 MLSS浓度对生物膜生长的影响 166
6.1.4 反应器流态对生物膜生长的影响 167
6.2 好氧HSBCR反应器处理生活污水 168
6.3 一体化好氧-缺氧HSBCR反应器处理生活污水 170
6.3.1 装置及处理流程 171
6.3.2 气浮装置的运行参数 173
6.3.3 处理生活污水的效果分析 178
6.3.4 反应器的化学强化除磷 187
第7章 生物流化反应器处理含氮废水 192
7.1 高浓度氨氮废水的脱氮处理 192
7.1.1 引言 192
7.1.2 反应器设计 192
7.1.3 驯化和固定化 192
7.1.4 合成废水 193
7.1.5 温度对NOx-N去除率的影响 194
7.1.6 pH对NOx-N去除率的影响 194
7.1.7 C/N比对NOx-N去除率的影响 195
7.1.8 HRT对NOx-N去除率的影响 196
7.1.9 气体流速对NOx-N去除率的影响 196
7.1.10 最佳操作条件下连续生物过程效果 196
7.1.11 最佳操作条件下NOxx-N和COD的局部分布 197
7.2 生物流化反应器中硝化与反硝化的结合 198
7.2.1 引言 198
7.2.2 生物膜反应器中硝化反硝化作用 199
7.2.3 异养细菌层对反硝化速率的影响 201
7.2.4 以亚硝酸盐作为脱氮过程中间产物 202
7.2.5 有害中间产物的形成 203
7.3 新型气升式高效脱氮反应器CIRCOX？ 204
7.3.1 引言 204
7.3.2 试验过程 206
7.3.3 反应器的性能 207
7.3.4 系统评价 211
7.4 气升式生物流化反应器中水力停留时间对硝化作用的影响 211
7.4.1 引言 211
7.4.2 试验过程 212
7.4.3 水力停留时间对硝化作用的影响 213
7.5 金属回收工业废水的生物脱氮 215
7.5.1 引言 215
7.5.2 试验过程 216
7.5.3 脱氮效果 217
7.5.4 数学分析 219
第8章 生物流化反应器处理工业废水 224
8.1 处理丙烯酸废水的中试 224
8.1.1 试验概况 224
8.1.2 试验结果分析与讨论 225
8.1.3 流化床出水的好氧后处理 232
8.1.4 处理丙烯酸废水的建议方案 234
8.2 处理石化废水的试验研究 235
8.2.1 试验概况 235
8.2.2 试验结果分析与讨论 236
8.2.3 流化床出水的气浮效果 242
8.3 厌氧生物反应器—好氧流化床工艺处理抗生素制药废水 243
8.3.1 试验概况 243
8.3.2 试验结果分析与讨论 244
8.3.3 流化床出水的混凝效果 248
8.4 流化床处理油漆废水的中试 249
8.4.1 试验目的与研究内容 249
8.4.2 试验流程 249
8.4.3 流化床处理油漆废水的试验 250
8.4.4 流化床运行中存在与遗留的问题 257
8.4.5 推荐流化床处理油漆废水工艺流程 259
8.4.6 运行费用分析 259
8.5 低密度生物质载体三相流化床处理炼油厂废水 261
8.5.1 应用流化床生物反应器处理废水研究 261
8.5.2 试验与处理效果 262
第9章 内循环三相流化床的设备型式及结构设计 270
9.1 内循环三相生物流化床设计概述 270
9.1.1 反应区的设计 270
9.1.2 三相分离器的设计 274
9.1.3 辅助结构的设计 277
9.2 高效分离生物流化反应器（HSBFR）设计概述 278
9.2.1 高效分离生物流化反应器的特点 278
9.2.2 反应区设计 280
9.2.3 载体分离器设计 285
9.2.4 气浮分离器设计 285
9.2.5 高效分离生物流化反应器放大设计中的注意事项 285
第10章 生物流化床处理生活污水的工程应用 287
10.1 常州某污水处理工程 287
10.1.1 工程简介 287
10.1.2 污水处理工艺及设计参数 287
10.1.3 污水处理运行效果 287
10.2 宜兴市周铁镇污水处理厂 289
10.2.1 工程简介 289
10.2.2 污水处理工艺及设计参数 291
10.2.3 污水处理效果 295
10.3 永嘉县上塘镇中心城区污水处理站 296
10.3.1 工程简介 296
10.3.2 污水处理工艺及设计参数 297
10.3.3 污水处理站土建与设备表 300
10.3.4 污水处理的效果 301
10.4 深圳市蛇口海关污水处理站工程 302
10.4.1 工程简介 302
10.4.2 污水处理工艺及设计参数 302
10.4.3 主要构筑物及设备 304
10.4.4 平面布置 307
10.5 四川高县污水处理厂工程 308
10.5.1 工程简介 308
10.5.2 污水处理工艺及设计参数 308
10.5.3 单体构筑物设计及设备 309
10.5.4 污水厂平面布置 313
第11章 生物流化床处理工业废水的工程应用 315
11.1 天津市中央药业有限公司制药废水处理站 315
11.1.1 项目概况 315
11.1.2 处理工艺 315
11.1.3 污水处理站的土建与设备表 317
11.2 北京南顺油脂厂废水处理站 318
11.2.1 工程简介 318
11.2.2 油脂生产废水 319
11.2.3 废水处理工艺及设计参数 320
11.2.4 废水处理运行效果 322
11.3 浙江龙盛集团废水处理工程 326
11.3.1 浙江龙盛集团废水处理工程概况 326
11.3.2 设计水质与水量 326
11.3.3 设计标准 327
11.3.4 工艺流程 327
11.3.5 浙江龙盛集团污水处理厂部分实景图 327
11.4 厌氧和好氧生物流化反应器处理Enschede市高胜啤酒厂废水 329
11.4.1 设计背景 329
11.4.2 主要技术 329
11.4.3 运行结果 333
11.5 生物流化床反应器处理Paulaner啤酒厂及Hulshof制革厂废水 338
11.5.1 引言 338
11.5.2 Paulaner啤酒厂 338
11.5.3 Paulaner啤酒厂的运行结果 340
11.5.4 Hulshof皇家制革厂 342
11.5.5 Hulshof皇家制革厂废水处理系统的运行结果 343
参考文献 345