终端雷诺数

最后更新于2022年12月17日星期六|氧气的需求

图18.5“J显示了三种关系，并将它们与Schiller et al.(参考24)的清洁球形粒子的关系进行了比较。方程如表18.1所示。从图中可以明显看出两点。首先，生物膜的生长增加了相对于具有等效终端雷诺数的清洁颗粒的阻力系数，即等效直径和密度。第二，关系

表18.1图18.5所示生物颗粒阻力系数与末端沉降速度的关系式

方程的来源

C|， = 17.1 Re， " ' Hermanowicz and Ganczarczyk "

C，， = 36.66 Re， " Mulcahv and Shieh1"

C " = 24 Re， + 21.55 Re， "ils Ro and nethling "

三项研究对生物膜的研究结果都不相同，这表明生物膜生长对C”的影响可能是个案特异性的。

图18.6~J显示了以直径0.5 mm的沙粒(p，， = 2.65 g/crrT)为载体颗粒的生物膜生长对生物制品终端沉降速度的影响。这些值由公式18.2计算，用公式18.8中的生物颗粒密度ph代替pr和生物颗粒直径d。”

光滑、密度相等的球体

球形bioparticles

光滑、密度相等的球体

球形bioparticles

非球形生物制品(psi和phi = 1.1)

2 3 4 5 6

生物膜相对厚度(db/dp)

从式18.7中代替d，，。C，，的值由Ro和Neethling:J的相关性计算得到，如图18.5所示。图中有三点很明显。首先，随着生物膜厚度的增加，生物颗粒的末端沉降速度降低;由于终端沉降速度与颗粒的直径成正比(见式18.2)，生物膜厚度增加导致终端沉降速度的降低是由于生物颗粒有效密度的降低(见式18.8)。其次，随着生物膜厚度的增加，最终会达到一个点，在这个点上，再增加也没有什么影响。在该区域，直径增加的影响大约等于密度减少的影响。第三，生物颗粒的沉降速度总是低于具有等效直径和密度的光滑球体。这是由于生物膜对阻力系数的影响。后一点适用于较大范围的载体颗粒尺寸和密度，以及较大范围的生物膜厚度，其效果是生物颗粒的沉降速度始终在相同直径的等效密度光滑球体速度的55 - 60%之间。 4

颗粒密度的影响如图18.7”所示，生物膜的生长对阻力系数与终端雷诺数之间的关系没有影响。换句话说，它假设干净的载体颗粒具有与生物膜相同的表面特征。由此可见，生物膜生长可以提高低密度载体颗粒的沉降速度。事实上，这种抵消作用密度变化直径可以使含有低密度载体颗粒的生物颗粒的沉降速度随着颗粒的增大而发生复杂的变化，特别是在考虑对阻力系数的影响时。这可能对fbbr中生物颗粒的迁移产生重大影响。

孔隙度与膨胀。由于生物膜的生长改变了颗粒的最终沉降速度，它也改变了颗粒的流态化特性。其中一个影响是与给定的表面速度相关的孔隙度。根据Richardson-Zaki方程(Eq. 18.6)，如果表面速度保持不变，改变颗粒的最终沉降速度，则床层的孔隙率将发生变化。这将改变流化床的高度，如式18.3所示。另一个影响是参考床的高度。直径越大的粒子所占的空间就越大。因此，参考床层高度会变大，这将导致扩展床层高度也会增加。由于球体的体积与其直径的立方成正比，生物颗粒的参考层高度H ki的值可以通过以下方式与载体颗粒的质量相关:

可将此方程代入式18.3，得到含有生物制品的流化床高度:

Richardson-Zaki方程(Eq. 18.6)已被证明适用于生物制品，尽管系数n与雷诺数或伽利略数之间的相关性不同于清洁颗粒。“一个工作良好的

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