鑒于目前工業廢水處理技術大多仍是以生物處理為主的工藝，而廢水生物處理是一個復雜的生物化學反應過程，除了備受關注的生態學和生物化學等因素外，反應器內部的流場交應對生物化學反應的推進也有很大影響，氣泡大小尺寸和分布、水力停留時間和循環流量比都直接制約著底物轉化率和產物收率等工藝結果，雷諾數影響著反應器運行效率和功耗，局部流場的剪切作用則會對微生物細胞的生理狀態和生活環境都會發生影響。廢水生物處理反應器被定義為涉及物理學、生物學和化學的復雜系統，生物反應器利用自凝聚形成的活性污泥或黏附在載體上形成的生物膜這兩種微生物聚集體，在水流對物質和能量的傳遞作用下，從水中吸附溶解性的多種污染物，合成微生物細胞，通過自身增殖等生命活動進行的同時降解水中的污染物質。然而，目前關于廢水生物處理反應器的研究主要集中在生物和化學特征方面，較少涉及流場物理特征。
相對于廢水厭氧生物處理反應器而言，關于流場因素對廢水好氧處理系統影響的研究甚多。Jin等[1]學者利用流量計、壓力表等傳統流體力學實驗工具和理論對鼓泡反應器(bub- ble column reactor，BCR)，氣攪反應器(aerated stirred reactor，ASR)和氣提反應器(air-lift reactor，ALR)三種反應器在不同的反應器配置、污泥濃度和通氣量條件下的流態和流場分布進行了對比研究:在好氧生物處理系統中，氣泡大小尺寸會影響氣液兩相質量傳遞的有效面積，是影響反應效率的關鍵因素;反應器在設計和優化的過程中，必須保證低剪切率和可控的流態。關于廢水好氧生物處理氣液兩相反應器的擴散相(氣)和連續相(水)之間的界面區域和質量傳遞，Cockx等[2]開展了相應的模擬研究，他們分析并論證了全局和局部質量傳遞對反應器運行效率的關系，以實現反應器優化設計。Dhanasekharan等[3]學者構建了氣泡尺寸分布模型，并借助模型開展了紊流旋渦對氣泡的破裂、合并相互作用等方面的研究。Cao和Alaerts[4]研究了微生物形態、數量和微生物動力學對好氧生物膜反應器流場以及剪切應力的響應分析。Vrabel等[5]結合流體力學和微生物動力學手段，對生物反應器進行了相關研究，研究結果闡述了生物數量減少、代謝副產物增加等反應器放大效應的影響因素。
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