新型反应器

A. 生物反应器和仿生的区别与联系

生物反应器、仿生都是模拟生物的功能或者结构。生物反应器主要是模拟其化学功能，仿生则多模拟生物结构和功能原理。

生物反应器：生物反应器是利用生物体所具有的生物功能，在体外或体内通过生化反应或生物自身的代谢获得目标产物的装置系统、细胞、组织器官等等。
生物反应器是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，它是一种生物功能模拟机，如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。在酒类、医药生产、有机污染物降解方面有重要应用。
生物反应器是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，是一种生物功能模拟机，如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。

生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多，仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。例如关于信息接受、信息传递、自动控制系统等，这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发。可举出的仿生学例子，如将海豚的体形或皮肤结构应用到潜艇设计原理上。仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科，而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较，进行研究和解释的一门学科。

仿生学是研究生物系统的结构和性质以为工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学。属于生物科学与技术科学之间的边缘学科。它涉及生物学、生物物理学、生物化学、物理学、控制论、工程学等学科领域。仿生技术通过对各种生物系统所具有的功能原理和作用机理作为生物模型进行研究，最后实现新的技术设计并制造出更好的新型仪器、机械等。

B. 化学反应工程新型反应介质有哪些有何特点

有三个方面化学反应工程的研究内容主要包括以下几个方面：①研究化学反应规律,建立反应动力学模型亦即对所研究的化学反应,以简化的或近似的数学表达式来表述反应速率和选择率与温度和浓度等的关系.这本来是物理化学的研究领域,但是化学反应工程工作者由于工业实践的需要,在这方面也进行了大量的工作.不同之处是,化学反应工程工作者着重于建立反应速率的定量关系式,而且地依赖于实验测定和数据关联.多年来,已发展了一整套动力学实验研究方法,其中包括各种实验用反应器的使用、实验数据的统计处理方法和实验规划方法等.②研究反应器的传递规律,建立反应器传递模型亦即对各类常用的反应器内的流动、传热和传质等过程进行理论和实验研究,并力求以数学式予以表达.由于传递过程只是物理的,所以研究时可以避免化学反应,用廉价的模拟物系（如空气、水、砂子等）代替实际反应物系进行实验.这种实验常称为冷态模拟实验,简称冷模实验.传递过程的规律可能因设备尺寸而异,冷模实验所采用的设备应是一系列不同尺寸的装置；为可靠起见,所用设备甚至还包括与工业规模相仿的大型实验装置.各类反应器内的传递过程大都比较复杂,有待更深入地去研究.③研究反应器内传递过程对反应结果的影响对一个特定反应器内进行的特定的化学反应过程,在其反应动力学模型和反应器传递模型都已确定的条件下,将这些数学模型与物料衡算、热量衡算等方程联立求解,就可以预测反应结果和反应器操作性能.由于实际工业反应过程的复杂性,至今尚不能对所有工业反应过程都建立可供实用的反应动力学模型和反应器传递模型.因此,进行化学反应工程的理论研究时,概括性地提出若干个典型的传递过程.例如：伴随着流动发生的各种不同的混合,如返混、微观混合、滴际混合等；反应过程中的传质和传热,包括反应相外传质和传热（传质和反应相继发生）和反应相内传质和传热(反应和传质同时进行).然后,对各个典型传递过程逐个地进行研究,忽略其他因素,单独地考察其对不同类型反应结果的影响.例如,对反应相外的传质,理论研究得出其判据为达姆科勒数Dα,并已导出当Dα取不同值时外部传质对反应结果的影响程度.同样,对反应相内的传质,也得出了相应的判据西勒模数φ.这些理论研究成果构成了本学科内容的重要组成部分.这些成果一般并不一定能够直接用于反应器的设计,但是对于分析判断却有重要的指导意义.

C. uasb反应器与egsb反应器的区别有哪些

厌氧反应复器按发展过程来制讲有三代： 第一代厌氧反应器就是普通的厌氧接触工艺 第二代厌氧反应器有厌氧滤池（AF）、UASB、厌氧流化床（AFB）等工艺 第三代厌氧反应器有EGSB、IC、ABR等 另外还有新研发的ASBR、AMBR等新型厌氧反应器

D. 哪些反应器属于两相厌氧反应器

两相厌氧反应器本身就是厌氧反应器的一种。
两相厌氧法是一种新型的厌氧生物处理工艺，1971年Ghosh和Pohland首次提出两相两相发酵概念，即把产酸和产甲烷两阶段独立反应器在各自最佳环境条件并将两反应器串联形成两相厌氧发酵系统即两相厌氧流化床。
特点：1 产酸和产甲烷两阶段独立，提高各自反应速率。
2 酸化反应器有一定缓冲作用，缓解冲击负荷对后续产甲烷反应器的影响。
3 酸化反应器反应进程快，水力停留时间短，COD浓度可去除20％—25％,能够大大减轻产甲烷反应器的负荷。
4 负荷高，反应器容积小，基建费用低。
射流循环新型厌氧生物流化床反应器以该反应器（JLAFB)为酸化相(或称硫酸盐还原相)厌氧颗粒污泥流化床(AGSBF)为产甲烷相组成两相厌氧工艺处理高浓度硫酸盐有机废水

E. 生物反应器与仿生的区别、联系

生物反应器、仿生都是模拟生物的功能或者结构。生物反应器主要是模拟其化学功能，仿生则多模拟生物结构和功能原理。

生物反应器：生物反应器是利用生物体所具有的生物功能，在体外或体内通过生化反应或生物自身的代谢获得目标产物的装置系统、细胞、组织器官等等。
生物反应器是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，它是一种生物功能模拟机，如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。在酒类、医药生产、有机污染物降解方面有重要应用。
生物反应器是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，是一种生物功能模拟机，如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。

生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多，仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。例如关于信息接受、信息传递、自动控制系统等，这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发。可举出的仿生学例子，如将海豚的体形或皮肤结构应用到潜艇设计原理上。仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科，而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较，进行研究和解释的一门学科。

仿生学是研究生物系统的结构和性质以为工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学。属于生物科学与技术科学之间的边缘学科。它涉及生物学、生物物理学、生物化学、物理学、控制论、工程学等学科领域。仿生技术通过对各种生物系统所具有的功能原理和作用机理作为生物模型进行研究，最后实现新的技术设计并制造出更好的新型仪器、机械等。

F. 求一加氢反应器制作金属材料！

哪就用1 1/4Cr-0.5Mo的材料吧，不过它是否产生在2 1/4的材料之前就不知道了。

G. 请简述我国厌氧反应器填埋场的原理

厌氧反应器为厌氧处理技术而设置的专门反应器。
厌氧消化技术在世界各地广泛应用，大部分处理城市生活有机垃圾的厂处理量在2500t/a以上。
厌氧过程实质是一系列复杂的生化反应，其中的底物、各类中间产物、最终产物以及各种群的微生物之间相互作用，形成一个复杂的微生态系统，类似于宏观生态中的食物链关系，各类微生物间通过营养底物和代谢产物形成共生关系(symbiotic)或共营养关系(symtrophic)。因此，反应器作为提供微生物生长繁殖的微型生态系统，各类微生物的平稳生长、物质和能量流动的高效顺畅是保持该系统持续稳定的必要条件。如何培养和保持相关类微生物的平衡生长已经成为新型反应器的设计思路。
UASB反应器
工作原理：上流式厌氧污泥床反应器(UASB)是传统的厌氧反应器之一。三相分离器是UASB反应器的核心部件，它可以再水流湍动的情况下将气 体、水和污泥分离。废水经反应器底部的配水系统进入，在反应器内与絮状厌氧污泥充分接触，通过厌氧微生物的讲解，废水中的有 机污泥物大部分转化为沼气，小部分转化为污泥，沼气、水、泥混合物通过三相分离器得于分离。技术特点：运行稳定、操作简单、可用絮状污泥、产生沼气、较低的高度、投资省。适用场合：广泛应用于食品、啤酒饮料、制浆造纸、化工和市政等废水的处理。
EGSB反应器
工作原理：EGSB厌氧反应器是在UASB厌氧反应器的基础上发展起来的新型反应器，EGSB反应器充分利用了厌氧颗粒污泥技术，通过外循环为反 应器提供充分的上升流速，保持颗粒污泥床的膨胀和反应器内部的混和。TWT通过改进和优化EGSB的内外部结构，提供了效率，降低 了能耗，增强了运行的稳定性，有效防止了颗粒污泥的流失。技术特点：污泥浓度高 高负荷 高去除率 抗冲击负荷能力强 占地面积小 造价低适用场合： 适用于淀粉废水、酒精废水和其他轻工食品等高浓度有机废水的处理普卫欣来自美国 防雾霾 J D 。
TWT-IC反应器
工作原理：TWT-IC反应器是继UASB、EGSB之后的新型厌氧反应器，需要处理的废水使用高效的配水系统由反应器底部泵入反应器，与反应器内 的厌氧颗粒污泥混合。在反应器下部主处理区，绝大部分有机物质被转化为甲烷和二氧化碳。这些混合其他(沼气)由下部的三相分 离收集。产生的”气提“带动水流通过上升管进入反应器顶部的气液分离器。沼气从这个分离器中溢出反应器，水流经过下降管回 到反应器的底部。技术特点：稳定的出水水质 有机负荷高 占地小 水力停留时间短 耗碱少适用场合：造纸、啤酒、柠檬酸、酒精等行业。

H. 什么是厌氧折流板反应器ABR工艺

厌氧折流反应器因具有结构简单、污泥截留能力强、稳定性高、对高浓度有机废水特别是对有毒、难降解废水处理中有特殊的作用，因而引起了人们的关注。厌氧折流反应器因其特殊结构，其优点见下表：

工艺构造生物体操作设计简单污泥无特殊沉降要求HRT短无运动部件污泥产率低可间歇运行无需机械混合泥龄长耐冲击负荷能力强

（续）-1工艺构造生物体操作建设费用低无需用填料或沉淀池抗有毒能力强不易堵塞不需三相分离器可长时间不排泥

I. 植物细胞培养反应器的类型及其特点

植物细胞培养具有周期长、细胞抗剪切能力弱、易团聚等特点；同时，植物细胞规模培养的目的是生产天然产物，而这些天然产物均为细胞生长代谢物。所以，植物细胞培养反应器的设计，不仅要考虑有利于细胞生长，同时还要考虑有利于产物的积累和分离。总体上讲，适合植物细胞的反应器应该具有适宜的氧传递、良好的流动性和较低的剪切力。根据不同植物细胞生长和代谢产物积累的特点，目前已研究设计出多种类型的反应器用于植物细胞培养。
反应器的选择取决于生产细胞的浓度、通气量以及所提供的营养成分的分散程度。根据通气和搅拌系统的类型可将生物反应器分为以下几类： 机械搅拌式生物反应器有较大的操作范围，混合程度高，适应性广，在大规模生产中广泛使用。搅拌罐中产生的剪切力大，容易损伤细胞，直接影响细胞的生长和代谢，特别对于次级产物生成影响极大。搅拌转速越高，产生剪切力越大，对植物细胞伤害越大。对于有些对剪切力敏感的细胞，传统的机械搅拌罐不适用。为此，对搅拌罐进行了改进，包括改变搅拌形式、叶轮结构与类型、空气分布器等，力求减少产生的剪切力，同时满足供氧与混合的要求。
Kaman等采用带有1个双螺旋带状叶轮(helicalribbonimpeller)和3个表面挡板的搅拌罐，证明适于剪切力敏感的高密度细胞培养。Jolicoeur等进行了类似的研究，在反应器中得到与摇瓶相同的高浓度生物量。钟建江等通过培养紫苏细胞进行比较，发现带以微孔金属丝网作为空气分布器的三叶螺旋桨反应器(MRP)能提供较小的剪切力和良好的供氧及混合状态，优于六平叶涡轮桨反应器，并认为在高浓度细胞培养时，MRP型反应器将显示更大的优越性。离心式叶轮反应器(centrifugalimpellerbioreactor)与细胞升式反应器(cell-liftbioreactor)相比具有较高升液能力，较低剪切力，较短混合时间，在高浓度下具有高得多的溶解氧系数，表明有用于剪切力敏感的生物系统的巨大潜力。另有方框型桨式搅拌、蝶型涡轮搅拌等不同形式的机械搅拌罐用于植物细胞培养的生产和研究，结果证明不同叶轮产生剪切力大小顺序为涡轮状叶轮>平叶轮>螺旋状叶轮。一种升流式生物反应器(lift-streambioreactor)利用罐中心一根连有多孔板的杆上下移动达到搅拌的目的，可用于培养剪切力敏感细胞。 相对于传统搅拌式反应器，非搅拌式反应器所产生的剪切力较小，结构简单，因此被认为适合植物细胞培养，其主要类型有鼓泡式反应器、气升式反应器和转鼓式反应器等。
通过对培养紫苏细胞的生物反应器比较发现鼓泡式反应器优于机械搅拌式反应器。但由于鼓泡式反应器对氧的利用率较低，如果用较大通气量，则产生的剪切力会损伤细胞。研究表明，喷大气泡时，湍流剪切力是抑制细胞生长和损害细胞的重要原因。较大气泡或较高气速导致较高剪切力，从而对植物细胞有害。
气升式反应器广泛应用于植物细胞培养的研究和生产。通过胡萝卜细胞培养研究发现，比较搅拌罐、气体喷射罐和带通气管的气升式反应器，最高细胞浓度和最短倍增时间可从气升罐中得到。气升式反应器用于多种植物细胞悬浮培养或固定化细胞培养，但其操作弹性较小，低气速时，尤其H/D大，高密度培养时，混合性能欠佳。过量供气，过高的氧浓度反而会影响细胞的生长和次生代谢产物的合成。将气升式发酵罐与慢速搅拌结合使用可弥补低气速时混合性差的弱点，采用分段的气升管，也有利于氧的利用与混合。
转鼓式反应器用于烟草细胞悬浮培养的研究发现，与有一个通风管的气升式反应器相比，相同条件下转鼓式反应器中生长速率高，其氧的传递及剪切力对细胞的伤害水平方面均优于气升式反应器。 许多植物细胞培养过程中需要光照，往往考虑在普通反应器基础上增加光照系统，但在实际中存在很多问题，如光源的安装、保护，光的传递，还有光照系统对反应器供气、混合的影响等。小规模实验往往采用外部光照，反应器表面有透明的照明区，光源固定在反应器外部周围。但大规模生产时透光窗的设置，内部培养物对光的均匀接受等问题难以解决，因此许多人对采用内部光源的反应器进行了研究。
Mori等发明的反应器将多个透明圆柱体平行安装在反应器罐内，光源放置在透明圆柱体中，供给CO2的气体交换器在罐内两个圆柱之间。Ogbonna等研制了一种用于大规模培养光合细胞的新型内部光照搅拌式光生物反应器，它由每个单元都包含光源的多个单元组成。大的光生物反应器通过增加单元数目得到。每个单元中心固定一个玻璃管，光源插入其中，由搅拌桨实现混合，该搅拌浆设计成旋转时不接触玻璃管，玻璃管同时作为挡板，该反应器在低转速下仍有较高混合程度，而且剪切力较小。由于发光体并非机械固定在反应器上，且通过玻璃管与发酵液分离，因此反应器可高压灭菌，而发光体在冷却后插入玻璃管。Yamamurak等研究固定CO2的光反应器，特别之处在于搅拌器具有发光作用。 根据植物细胞的特性，许多有别于传统微生物反应器的新型反应器正用于植物细胞的研究生产，如各种固定化植物细胞反应器和膜反应器等。Dubuis等用新型环回式流化床反应器(loopfluidizedbedreactor)进行coffeaarabica培养，测定了生长和产物合成的动力学参数，认为该反应器操作方便，消除了气体直接喷射引起的剪切力，易于测定放大所需的参数，适合中试和工业化生产。Nagai等用固定床反应器培养固定化烟草细胞，生长速率与摇瓶相同，胞内合成与摇瓶无明显区别。
Tyler等报道了一种植物细胞表面固定化培养系统，避免了传统搅拌罐悬浮培养中的流体流动力或剪切力问题，并促进植物细胞凝聚的特性，使次级代谢产物合成和积累增加，而且该系统培养基交换简单，次级产物提取容易。Lang也研究了植物细胞膜反应器，将细胞固定在膜上3mm厚一层，培养基在膜下封闭回路循环流动，营养透过膜扩散至细胞层，次级代谢物分泌透过膜扩散至培养基。
Humphrey对植物细胞培养微孔膜通气反应器进行了研究，分析了氧传递，为需要小剪切力的植物细胞培养的膜通气反应器提供设计依据，设计应考虑的因素包括管的长度、直径和膜厚度，进气的组成和压力，细胞生长培养阶段等。

J. 请问什么叫sbr技术和sbr反应器

1.1 SBR工艺简介
SBR是序批式活性污泥法（ Batch Reactor Activated Sludge Process）的字母缩写。其最初是由英国学者Ardern和Lockett于1914年提出的，但是鉴于当时曝气器易堵塞，自动控制水平低，运行操作管理复杂等原因，很快就被连续式活性污泥法取代。直至20世纪70年代，随着各种新型曝气器、浮动式出水堰（滗水器）和自动控制监测的硬件设备和软件技术的开发，特别是计算机和工业自控技术的不断完善，对污水处理过程进行自动操作已成为可能，SBR工艺以它独特的优点受到广泛关注，并迅速得到发展和应用，现在世界上已有数百座SBR污水处理厂在成功运行。美国国家环境保护署（EPA）认为SBR工艺是一种低投资、低操作成本及维修费用、高效益的环境治理技术。
SBR属于活性污泥法的一种，其反应机制及去除污染物的机理与传统的活性污泥法基本相同，只是运行操作方式有很大区别。它是以时间顺序来分割流程各单元，整个过程对于单个操作单元而言是间歇进行的。典型SBR集曝气、沉淀于一池，不需设置二沉池及污泥回流设备。在该系统中，反应池在一定时间间隔内充满污水，以间歇处理方式运行，处理后混合液进行沉淀，借助专用的排水设备排除上清液，沉淀的生物污泥则留于池内，用于再次与污水混合处理污水，这样依次反复运行，构成了序批式处理工艺。典型的SBR系统分为进水、反应、沉淀、排水与闲置五个阶段运行，见图1-1。

图1-1 SBR基本运行模式

SBR工艺具有以下几个主要的优点：
1. 处理构筑物很少，一个SBR反应器集曝气、沉淀于一体，省去了初沉池、二沉池和回流污泥泵房。因此，大大节约了处理构筑物的占地面积、构筑物间的连接管道及流体输送设备，一般可降低工程总投资的10%～20%。
2. 由于其间歇进水，时间长短、水量多少均可调节，因此对水量水质的变化具有较强的适应性，不需另设调节池。
3. 占地少，比传统活性污泥法少占地30％-50％，是目前各种污水处理工艺中占地最省的工艺之一。
4. 可脱氮除磷。通过调节曝气时间和间歇时间，使污水在反应池中处于交替好氧、缺氧和厌氧状态，为工艺脱氮除磷创造了条件。同时，这种环境条件的变化也可以有效抑制丝状菌的生长，减少污泥膨胀的影响。
5. 污水处理厂刚建成运行时，流量一般比设计值低，SBR可以根据水量水质的需要，增减运行池体的数量，这样可以避免不必要的能量消耗，这是其他工艺所不具备的。
SBR工艺的主要缺点有：
1. 反应池的进水、曝气、排水过程变化频繁，不能采用人工管理，因此对污水厂设备仪表的要求较高，并要求管理人员有一定的技术水平。
2. 水量较大时会暴露出容积利用率不高的问题。
1.2 SBR改良工艺介绍及对比
SBR运行方式灵活多变，适应性强，为满足不同的水质及实际工程的要求，可对工艺过程进行改进，随着基础研究方面的不断进展以及人们对活性污泥去除污染物质机理的逐渐了解，鉴于经典的SBR技术在实际工程应用的一定局限，为适应实际工程的需要，SBR技术逐渐衍生了各种新的形式。目前应用较多的改良工艺有：ICEAS，UNITANK，DAT-IAT，CAST（CASS）等。
1.2.1 ICEAS工艺原理
ICEAS全称为间歇式循环延时曝气活性污泥法（Intermittent Cycle Extended Aeration），其最大的特点就是在反应器的进水端增加了一个预反应区，运行方式为连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水），间歇排水，无明显的反应阶段和闲置阶段。污水从预反应区以很低的流速进入主反应区，对主反应区的泥水分离不会产生明显影响。由于ICEAS设施简单、管理方便，尤其是处理市政污水和工业废水方面比经典的SBR系统费用更省，因此在国内外受到了广泛重视。自20世纪80年代初在澳大利亚兴起以来，目前已建成投产了300多座污水处理厂。
ICEAS的运行方式如图1-2所示：将SBR反应池沿长度方向分为两个部分，前部为预反应区，后部为主反应区。预反应区可起调节水流的作用，主反应区是曝气、沉淀的主体。ICEAS是连续进水工艺，不但在反应阶段进水，在沉淀和滗水阶段也进水。污水进入预反应区后，通过隔墙底部的连接口以平流流态进入主反应池，在主反应池中进行间歇曝气和沉淀滗水，成为连续进水、间歇出水的SBR反应池，使配水大大简化，运行也更加灵活。ICEAS工艺中各操作单元的作用为：
A、曝气阶段 由曝气系统向反应池内间歇供氧，此时有机物经微生物作用被生物氧化，同时污水中的氨氮经微生物硝化反硝化作用，达到脱氮的效果。
B、沉淀阶段 此时停止向反应池内供氧，活性污泥在静止状态下降，实现泥水分离。
C、滗水阶段 在污泥沉淀到一定深度后，滗水器系统开始工作，排出反应池内上清液。在滗水过程中，由于污泥沉降于池底，浓度较大，可根据需要启动污泥泵将剩余污泥排至污泥池中，以保持反应器内一定的活性污泥浓度。滗水结束后，又进入下一个新的周期，开始曝气，周而复始，完成对污水的处理。