填料塔中生物质的有氧生长
表1.2列出了几种附着生长生物反应器。其中，使用最广泛的是填料塔它含有生长在固定支架上的微生物，废水在支架上以薄片的形式流动。最近安装的包装塔使用塑料介质作为固定支撑。目前使用的有两种类型，随机包装，通常是直径约5厘米、长约5厘米的圆柱体，以及束介质，由形成具有垂直表面的自支撑模块的薄片组成。介质被放置在一个容器结构中，该容器结构为随机包装提供物理支撑，但仅用于防止飞溅和最大限度地减少对束介质的风影响。澄清的废水通过分配系统均匀地分布在介质的顶部，该分配系统可以是旋转的或固定的。固定喷嘴可以连续或间歇性地排放，在这种情况下，它们具有类似于旋转分配器的液压特性。经过处理的废水以薄片的形式通过介质后，被收集到地下排水系统中，该系统向大气开放，允许空气在塔内自由流动。从那里，它流到重力沉降器去除生物质。
当含有有机物、氮或其他电子供体的废水流过填料塔时，微生物消耗基质并附着在介质上作为生物膜生长。流过生物膜的水流对其施加剪切力，通过去除基质消耗产生的细胞来保持其厚度相对恒定。在排放处理过的废水之前，悬浮的生物量然后通过重力沉降去除。在某些情况下，从塔流出的污水被再循环回塔顶，以控制通过塔的流速并影响底物的浓度。再循环流量一般是澄清的流出物，但并不总是如此。
虽然填料塔在机械上比大多数悬浮生长系统简单，但由于许多原因，它更难以建模。首先，电子供体和电子受体都必须被运输到生物膜中进行反应，如第15章所述。这意味着底物去除的模型要复杂得多。其次，尽管在大多数模型中，流动通常被假定为薄片状，但实际上，在所有介质类型上，流动模式都相当复杂。第三，不同类型的细菌必须在生物膜中竞争养分和空间，如第15.4节所讨论的，而不是像悬浮生长培养中那样均匀分布。第四，生物膜不会均匀地分布在所有的介质上;相反，分布将取决于流体的流动模式和底物在其中的浓度。这使得填充塔的性能比悬浮生长系统的性能更具随机性。然而，像悬挂生长系统的大多数模型一样，大多数填料塔模型往往是确定性的。
由于前段所述的各种因素，目前还不存在与国际水质协会(IAWQ)活性污泥模型(ASM) no . 1和no . 2悬浮生长过程相媲美的生物膜过程的共识模型。存在以第15章讨论的方式来解释运输和反应的模型，但它们通常局限于单一的限制性营养物，并认为流体流动是没有混合的薄片。在另一个极端，有些模型试图解释流体在填料塔中流动的复杂性，但它们对输送和反应使用了极限情况解，从而限制了模型的通用性，如第15.2.4节所述。因此，目前不可能使用机械建模来研究填料塔的理论性能，其置信度与第二部分中用于研究悬浮生长系统的建模相同。尽管如此，只要从定性而不是定量的角度来看，我们可以从将水力状态理想化为薄膜流的模型中学到很多东西。因此，我们将在此使用这样一个模型来了解某些因素如何影响填料塔性能，然后将考虑模型中未包含的其他重要方面。
继续阅读:填料塔中衬底去除模型
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