生物膜滴濾床內(nèi)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(jī)廢氣回收利用價(jià)值低，用傳統(tǒng)的物理和化學(xué)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(yùn)行費(fèi)用低，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)今世界的前沿?zé)狳c(diǎn)課題之一。在國外，已有相當(dāng)數(shù)量的實(shí)際工業(yè)裝置投入運(yùn)行，而在我國目前還主要處于研究階段，只見到少數(shù)有關(guān)應(yīng)用方面的報(bào)道。本文首次利用特別設(shè)計(jì)的規(guī)則結(jié)構(gòu)填料可視化實(shí)驗(yàn)臺，對規(guī)則結(jié)構(gòu)

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(jìn)行了可視化實(shí)驗(yàn)研究；從工程熱物理傳熱傳質(zhì)學(xué)理論出發(fā)，結(jié)合生化反應(yīng)動力學(xué)，并考慮氧的限制，首次建立了一個(gè)生物膜滴濾塔處理有機(jī)廢氣的毛細(xì)管模型；在此基礎(chǔ)上，還對生物膜滴濾塔分段進(jìn)排氣進(jìn)行了性能分析，并首次提出新型分段進(jìn)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(chǎn)熱理論，首次建立了生物膜滴濾塔代謝產(chǎn)熱數(shù)學(xué)模型。通過本文的研究工作，得到以下主要結(jié)論： 1、通過對規(guī)則結(jié)構(gòu)多

3、孔填料塔進(jìn)行兩相流動阻力實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著氣液流量的增加，氣側(cè)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(shù)、液相韋伯?dāng)?shù)、Bond數(shù)和無量綱流動參數(shù)來關(guān)聯(lián)其氣液兩相流動阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；在填料塔底部還出現(xiàn)了液體匯集現(xiàn)象，在實(shí)際應(yīng)用中，需要考慮安裝液體再分布器。 2、通過對規(guī)則結(jié)構(gòu)多孔滴濾塔進(jìn)行甲苯廢氣降解實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著氣體流量、液體流量及甲苯進(jìn)口濃度的增大，滴濾塔的降解效率降低；當(dāng)pH值處

4、于中性時(shí)，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(nèi)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(shí)的大，可采用流動阻力的變化作為判斷掛膜成功與否判據(jù)。 3、首次將多孔填料塔簡化成多個(gè)豎直毛細(xì)管并行排列構(gòu)成的填料，應(yīng)用兩相流理論，結(jié)合生化反應(yīng)動力學(xué)，并考慮氧的限制，建立了一個(gè)生物膜滴濾塔降解廢氣的毛細(xì)管模型，其結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合得較好。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著氣體流量、液體流量及甲苯進(jìn)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(gè)最佳孔隙率使凈化效率最大。 4、在毛細(xì)管模型的基礎(chǔ)上，首次對生物膜滴濾塔分段進(jìn)排氣的廢氣凈化性能進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)分段進(jìn)氣、單一出氣時(shí)，隨著分段數(shù)的增加，效率降低；而分段進(jìn)氣、分段排氣時(shí)，不同分段數(shù)下的凈化效率相差不大。采用分段進(jìn)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