生物膜滴濾床內兩相流動與傳輸特性.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，人們對生存環(huán)境的要求日漸提高，環(huán)境污染問題逐漸引起人們的廣泛重視。低濃度有機廢氣回收利用價值低，用傳統(tǒng)的物理和化學方法處理，不僅難度高投資大，而且效果不好。微生物法處理低濃度廢氣則以其處理效果好，投資運行費用低，無二次污染等優(yōu)點成為當今世界的前沿熱點課題之一。在國外，已有相當數量的實際工業(yè)裝置投入運行，而在我國目前還主要處于研究階段，只見到少數有關應用方面的報道。本文首次利用特別設計的規(guī)則結構填料可視化實驗臺，對規(guī)則結構

2、多孔填料床的兩相流動阻力特性和甲苯廢氣降解特性進行了可視化實驗研究；從工程熱物理傳熱傳質學理論出發(fā)，結合生化反應動力學，并考慮氧的限制，首次建立了一個生物膜滴濾塔處理有機廢氣的毛細管模型；在此基礎上，還對生物膜滴濾塔分段進排氣進行了性能分析，并首次提出新型分段進排氣模塊化生物膜滴濾塔裝置的概念；基于微生物處理廢氣的代謝產熱理論，首次建立了生物膜滴濾塔代謝產熱數學模型。通過本文的研究工作，得到以下主要結論： 1、通過對規(guī)則結構多

3、孔填料塔進行兩相流動阻力實驗，發(fā)現(xiàn)隨著氣液流量的增加，氣側流動阻力增大，而且氣體流量越大，變化越明顯；對于圓柱棒型規(guī)則多孔填料床，可用水力雷諾數、液相韋伯數、Bond數和無量綱流動參數來關聯(lián)其氣液兩相流動阻力實驗數據；在填料塔底部還出現(xiàn)了液體匯集現(xiàn)象，在實際應用中，需要考慮安裝液體再分布器。 2、通過對規(guī)則結構多孔滴濾塔進行甲苯廢氣降解實驗，結果發(fā)現(xiàn)：隨著氣體流量、液體流量及甲苯進口濃度的增大，滴濾塔的降解效率降低；當pH值處

4、于中性時，滴濾塔的降解效率最高。通過觀察還發(fā)現(xiàn)，由于液體分布不均，生物膜在滴濾塔內生長分布不均，并且掛膜后，滴濾塔的孔隙率減小，兩相流動阻力比空塔時的大，可采用流動阻力的變化作為判斷掛膜成功與否判據。 3、首次將多孔填料塔簡化成多個豎直毛細管并行排列構成的填料，應用兩相流理論，結合生化反應動力學，并考慮氧的限制，建立了一個生物膜滴濾塔降解廢氣的毛細管模型，其結果與實驗數據吻合得較好。結果發(fā)現(xiàn)，隨著氣體流量、液體流量及甲苯進口濃

5、度的增大，凈化效率降低；隨著填料比表面積和生物膜覆蓋率的增大，凈化效率增大；存在一個最佳孔隙率使凈化效率最大。 4、在毛細管模型的基礎上，首次對生物膜滴濾塔分段進排氣的廢氣凈化性能進行了分析，結果發(fā)現(xiàn)分段進氣、單一出氣時，隨著分段數的增加，效率降低；而分段進氣、分段排氣時，不同分段數下的凈化效率相差不大。采用分段進氣，分段出氣這種方式，不僅可以提高生物膜滴濾塔上層微生物的利用率，減少滴濾塔局部堵塞現(xiàn)象的發(fā)生，還為新型模塊化生物