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生物流化池反应器(MBBR)是将传统活性污泥法和生物膜法相结合并引入流态化技术应用于水处理的一种新型生物膜水处理工艺。它具有处理效率高、容积负荷大、抗冲击能力强、设备紧凑占地少等优点。论文依托国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07422003),以生物流化池反应器为研究对象,对人工模拟微污染水进行预处理研究,并对试验填料流化状态及流化池设计优化进行了研究。本论文首先以两级串联生物流化池反应器为研究对象,研究了流化池反应器自然挂膜和接种挂膜启动方式对比,并通过改变填充比、曝气强度和水力停留时间,考察不同条件下,MBBR对微污染水中有机物和氨氮的去除效果,提出了反应器最佳运行条件。试验结果表明：(1)两种挂膜方式启动过程中,在温度为25±5℃,从CODCr和氨氮的去除效果上看,MBBR1和MBBR2均在16天左右完成挂膜启动,不添加接种污泥不会造成挂膜启动时间的延长,采用自然挂膜生物膜相比接种挂膜厚；(2)常温下,水力停留时间2h,曝气强度5m3/m2时,处理效果最佳。氨氮和CODMn的去除率分别达到96%和70%,出水氨氮低于0.5mg/L,符合国家饮用水卫生标准要求；(3)低温条件下(T=6-10℃),CODMn和氨氮的去除效果明显下降。氨氮去除率由96%下降到70%,CODMn去除率由70%下降到40%。(4)低温条件下,反应器停止运行,重新启动需要6天左右。常温下,反应器的重新启动时间只需4天。为了进一步研究影响生物流化池反应器去除效果的因素,本文又对四种不同粒径悬浮填料流化状态,以及通过CFD软件模拟流化池内部气液两相流动优化流化池设计运行条件进行了研究。研究结果表明：(1)通过给填料配重,增大填料密度,可以有效改善填料流化效果；填料密度越接近于水,流化越容易。(2)流化实验结果表明,10mm柱状填料流化效果良好,所需曝气强度小,且在预处理微污染水实验中能有效去除有机物和氨氮,可以在水厂生物预处理工艺中推广使用。(3)可以考虑开发一种新型填料,填料密度选择在0.96-0.98g/cm3左右比较适合。(4)通过Fluent软件模拟曝气生物流化池中气液两相之间的相互作用。比较了不同纵横比、不同孔径、不同曝气速度流化池内气液两相的流速分布,对比数值模拟结果,发现曝气速度越大,曝气孔径越大,紊动强度和环流强度越大,有利于流化传质,提高去除率。(5)可以运用Fluent软件模拟反应器运行情况来解决设计和运行过程中遇到的问题。