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高效分离生物流化复合反应器(HSBFR)是在内循环三相生物流化床基础上改进的一种新型高效生物反应器。该反应器根据传统双筒结构内循环三相流化床存在的问题,采用了蜂窝断面结构,实现了好氧、缺氧反应区的一体化,并且完成了生物流化反应器与高效气浮分离器的耦合。通过改进使反应器实现了总体高径比的降低、单台反应器体积的增大和悬浮固体去除效果的提高。为了实现反应器中生物载体的分离,研究开发出了一种迷宫式载体分离器;为了降低反应器的气水比和运行能耗,优选了轻质、经济的橡胶颗粒载体。通过试验研究,获得了反应器气含率、液体循环速度和氧转移系数随反应器结构参数和操作参数的变化规律。通过理论分析,不仅推导出了HSBFR 反应器中升流区气含率与降流区气含率的关系,而且确定了影响液体循环速度的参数,主要参数有表观气速、反应器沿程和局部阻力系数、以及降流区与升流区面积比,并且得出液体循环速率与反应器高度的0.5次方成正比。通过停留时间分布曲线的测定,利用非等体积的CSTR 串联模型得出在试验范围内反应器相当于1.6 个CSTR 反应器串联。根据连续性方程,动量方程和能量方程,利用Fluent 软件对HSBFR 反应器进行了流动状况模拟。通过模拟计算获得了反应器升、降流区及局部区域的静压分布、气含率和液体循环速度的变化规律。分析了反应器高径比、降流区与升流区面积比及反应器底隙高度对反应器性能的影响,确定了反应器底隙高度的取值范围。对HSBFR 反应器中悬浮生长微生物和附着生长微生物共存关系的研究表明,提高负荷、减少悬浮状态MLSS 和降低反应器液体循环速度和气含率有利于生物膜厚度的增加。处理生活污水的研究表明,反应器去除容积负荷能达到平均值8.53 kgCOD/m3.d,反应器硝化效果随HRT 的延长而提高。好氧-缺氧HSBFR 反应器对TN 的去除主要受硝化效果的影响,反应器出水SS 在20mg/L 以内。反应器同步强化化学除磷,可以使反应器出水TP 低于1.0mg/L;化学除磷增加的运行费用为0.10-0.15 元/m3 污水。