毕业设计论文开题报告 1.docx

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毕业设计论文开题报告1

重要提示：

1．本电子文档标准格式中的各类说明（用蓝色字体表示）仅供参考，在参阅后请自行删除（包括本提示），黑色字体的内容全部保留。

2．本文档中日期的填写务必与“毕业设计任务书”中的工作进度计划相符。

毕业设计（论文）开题报告

专业：

生物工程

设计（论文）题目：

指导教师：

年月日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；

4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。

如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。

毕业设计（论文）开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文献综述

二十世纪二十年代FritzWinkle首先将流态化技术应用在煤的气化，并进行了流态化技术的试验研究。

流态化技术最早针对G-S流态化，后来发展到L-S和G-L-S流态化[1]。

研究表明：

流态化能够明显提高传质、传热速率，易处理大量颗粒和温度分布均匀等优点。

二十世纪七十年代污水处理利用流化态技术的这些优点产生了一种新的污水处理技术-生物流化床污水处理技术。

1973年JerisJohns等人研发的厌氧生物流化床对去除COD、NH3-N有显著的效果。

生物流化床工艺有以下特点:

带出体系的微生物较少；基质负荷较高时,污泥的循环再生的生物量最小；不会因为生物量的累积而引起体系阻塞；生物量的浓度较高并可以调节,同时液固接触面积较大；BOD容积负荷高,处理效果好；占地面积少,投资省。

生物流化床动力学研究是实现生物流化床在工业中应用的关键。

现阶段在污水处理中生物流化床还没有实现大规模的工业应用，已有的工程应用案例大多数是在经验的基础上进行设计的，缺乏理论的指导。

生物流化床设计及运行过程中涉及诸多的参数，如何使这些参数实现良好组合，及降低设备在运行过程中的能耗都是在生物流化床的动力学研究方向需要解决的问题。

流化床参数的测量技术对于流化床内流动的理论研究和实际应用都有很重要的作用，近年来出现的流化床测试技术，很大程度上促进流化床的理论和应用研究的进展。

流化床测试技术根据测试传感器是否侵入流场可分为两大类：

侵入式测试技术和非侵入式测试技术。

侵入式测试技术于可以方便快捷地实现局部特性参数的测量，侵入式测试所用传感器主要有针型探头、传热探头、超声探头和皮托管等。

利用侵入式测量技术能够测定气含率、气泡频率、气泡形状、局部液相速度、液相混合特性、流化床相含率、获得相含率的径向分布规律[2]。

但侵入式测试技术具有对流场有干扰、标定曲线具有不确定性、时空分辨率低等局限性，对流场有干扰是其最大局限。

非侵入式测试技术无此缺陷，非侵入式测试技术可以分为全局特性参数测试技术和局部特性参数测试技术[3]。

全局测量技术包括压力传感器技术、相示踪技术、辐射衰减技术（X射线、γ射线和中子吸收射线摄影技术等）、声波技术（次生波、可闻声波到超声波等）等，可以得到流化床的流型、压降、相含率、气泡尺寸分布、相混合特性等。

局部特性参数测试技术包括摄像技术、放射颗粒示踪技术、颗粒图像测试技术等，利用这些技术可以测定相含率、气泡的运动状况、颗粒流动速度、运动规律。

流化床内的各相含率及各相分布的研究对于了解流化床内部流化状况来说是很重要的参数。

流化床内整体及局部的相含率、各相的分布状况受到很多研究者的关注，也因此针对研究用的流化床设计了许多测试新技术。

张同旺[4]等将压差法与气−液相间滑移速度相结合，提出了利用压差法测量三相区局部相含率的新方法。

并考察了三相环流反应器中气含率和固含率随操作条件的变化规律得到气含率随表观气速的升高而增大，且随轴向位置的升高而增大；大颗粒具有破碎气泡的作用，能够增大反应器内的气含率；固含率随表观气速的增加而降低，且沿轴向变化较大。

表观气速较高时，固含率沿轴向近似呈S形分布。

中国科学院过程研究所研制的PV-4A型光纤速度密度测量仪可以对流化床中不同轴、径向位置在不同表观液速和颗粒循环速率下的颗粒含率、颗粒速度进行测量[5]。

生物流化床在整个流化过程中涉及到了诸多的参数：

与液相相关的参数如流体的粘度、最小流化速度等，与颗粒相相关的参数如颗粒速度、颗粒在轴向和径向的分布状况、颗粒的返混状况、颗粒的受力状况等，在G-L-S三相流化床中还涉及到了气含率，氧传递系数。

正是如此决定了流化床动力学研究的复杂性，其中有些参数可以通过上述的测量方法得出，但有些参数要通过现有的理论来计算或通过试验得出。

初始流化速度是指流速达到某一值时，液体与载体摩擦曳力足以支撑整个床层颗粒的重量，颗粒开始微小运动，床层由固定床转化为流态化，此时流体的速度称之为初始流态化速度。

液-固流化系统中颗粒的初始流化速度是生物流化床的重要参数，其算法也是多种多样多达几十种。

初始流化速度大体可以分成三种算法[6-7]：

第一种是以Ergun公式为基础，引入经验系数加以修正。

第二种以流体力学关系为基础。

第三种是应用纯经验公式。

其中，第一种算法是应用最多一种，陈罕等[8]比较了一些算法的优缺点，并根据Ergun公式提出了球形颗粒与非球形颗粒的初始流化速度，与所进行的试验所得的结果一致。

颗粒流的规律中载体是研究的重点，颗粒本身在流动中受到多个力如曳力、重力、附加质量力、Basset力、Magnus力、Saffman力等[9]。

许多研究者对整个流化过程进行了研究，对在不同的操作条件下的流动状况进行了比较，加深了对生物流化床内多相流的认识，也为生物流化床的工业放大提供了依据。

聂向峰[10]等利用水和玻璃珠研究了循环流化床的流动特性，试验表明颗粒固含率和颗粒速度径向分布均为抛物线分布，轴向平均固含率分布总体为下浓上稀的波动形式分布，颗粒在提升管中的流动表现出加速-减速-再加速直至充分发展的过程。

XuJing[11]等研究了颗粒特性（颗粒密度、颗粒大小、颗粒粒度）对流化过程的影响，试验表明较重的颗粒不论是在轴向或径向都比较轻的载体密度要大，颗粒大小对流化状况的影响在流化床底部更加明显，颗粒的形状越规则颗粒在流化床中密度越大。

生物流化床在污水处理中已经有广泛的应用，在生活污水、工业污水处理方面都显示出了很好效果，生物流化床技术较传统的活性污泥法，明显的缩短的水力停留时间，提到了污水处理的效果。

方春玉[12]等用厌氧生物流化床在温度为37±2℃，pH为7．3～8．0，污泥接种量为30%（按反应器容积比计）和活性炭100ml的条件下处理啤酒废水，结果表明，反应器对废水COD和氨氮去除率分别达85%和33%，大大减轻了后续处理单元的负荷。

杜文鹏[13]等利用厌氧生物流化床在温度为32±2℃，pH为7.2,床层膨胀率为36%回流比1∶7，水力停留时间8h的条件下，对进水COD为6000mg/L的白酒废水进行处理，废水COD去除率可达80%，表明厌氧生物流化床适合白酒废水的处理。

郭勇等对垃圾渗滤液进行处理，结果表明，厌氧生物流化床在停留时间为5.5h进水

COD为2675．4～4289.1mg/L，NH3-N平均浓度为357．8mg/L的条48%;

出水氨氮的平均浓度为211．8mg/L，平均去除率为39．2%，说明该反应器对垃圾渗滤液有较好的氨氧化脱氮能力。

李平[15]等采用厌氧/好氧生物流化床处理垃圾渗滤液，结果表明，垃圾渗滤液经过处理后，可生化性提高了49．1%，当进水COD及NH4+-N浓度分别为5000、280mg/L左右时，系统出水主要指标达到GB16889-1997一级排放标准.

参考文献

[1]KunilD,LevenspielO.FluidizationEngineering.2nd.ed[M].Boston:

Butterworth,1991.

[2]刘明言,杨扬,薛娟萍等.气液固三相流化床反应器测试技术[J].过程工程学报，2005,5

（2）:

217-222.

[3]BoyerC,DuquenneAM,WildG.Measuringtechniquesingas−liquidandgas−liquid−solidreactors[J].Chem.Eng.Sci,2002,57（16）:

3185−3215.

[4]张同旺,高继贤,王铁峰等.三相环流反应器中的局部相含率[J].过程工程学报2005,5（5）:

485-489.

[5]YanChao-yu,LuChun-xi,LanXing-yinget.al.Hydrodynamicsinairliftloopsectionofpetroleumcokecombustor[J].PowderTechnology.2009.（192）:

143-151.

[6]GrahamBWallis.OneDimensionalTwo-PhaseFlow[M].NewYork:

McGrawHill,1969.

[7]MolerusO,WirthKE.HeatTransferinFluidizedBeds[M].London:

ChapmanandHall,1977.

[8]陈罕,周昆颖,张卫义.液固流态化系统固体颗粒特性研究

（1）:

颗粒的初始流态化速度Vmf[J].北京化工大学学报,2006,33

（1）:

94-97.

[9]刘大有.两相流体动力学[M].北京：

高等教育出版社,1993

[10]聂向峰，卢春喜，蓝兴英.高密度液固循环流化床流动特性研究及数值模拟[J].化工学报,2008,59（6）：

1366-1376.

[11]XuJing,ZhuJ.Effectsofparticlepropertiesonflowstructureina2-Dcirculatingfluidizedbed:

Solidsconcentrationdistributionandflowdevelopment[J].ChemicalEngineeringScience,2011,66（21）:

5064-5076.

[12]方春玉,周健，张会展．处理啤酒废水的AFB反应器启动研究［J］．酿酒，2006，

33（5）:

85－88．

[13]杜文鹏，周健，周建丁．厌氧流化床处理白酒废水运行参数的研究［J］．环境工程学报，2010，4（6）:

1346－1348．

[14]郭勇，伍勇，杨平．生物流化床厌氧氨氧化脱氮处理垃圾渗滤液的研究［J］．环境污染治理技术与设备，2004，5（8）:

19－22．

[15]李平，韦朝海，吴超飞．厌氧/好氧生物流化床耦合处理垃圾渗滤液的新工艺研究［J］．高校化学工程学报，2002，16（3）:

345－350．

毕业设计（论文）开题报告

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

1.载体在生物流化床中起着至关重要的作用，载体的比重、粒径、孔隙率、强度、生物亲和性等都对生物流化床有重要的影响，找出合适比重、强度高、生物亲和性好的载体是生物流化床研究的重要任务。

2.通过实验室中现有的不同尺寸的流化床，研究液固两相流及气液固三相流流动规律，测量不同表观速度对载体流化状况的影响，改善现有流化床的结构，优化生物流化床的布水布气结构，改善生物流化床的流动效果，研究生物流化床放大过程中的非线性放大的问题。

3.在前期研究成果的基础上，首先利用生物流化床进行小规模的处理生活污水及石化废水的研究。

了解生物流化床较传统的活性污泥法在处理废水方面的优势，掌握生物流化床在污水处理过程中的操作参数，为中试规模生物流化床的调试奠定基础。

同时通过流化床实际应用于污水的研究对流化床结构存在的问题进行总结分析，为流化床工业规模的应用奠定基础

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指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

对生物流化床在污水处理中的应用进行了仔细的学习，较好的理解了生物流化床研究的重点，对生物流化床现在存在的问题有清晰的认识

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

该课题有一定的研究深度，以生物流化床的基础多相流研究为基础并进行实际处理污水的研究两者相互相成，课题设置较合理。

通过课题的研究能为生物流化床在污水处理提供一定的借鉴意义，有利于提高该同学的科研能力。

指导教师：

年月日

所在专业审查意见：

负责人：

年月日