净化低浓度有机废气生物膜滴滤塔传输及降解特性

论文摘要

近年来,有机化工、煤化工、橡胶再生以及油漆喷涂等工业过程排放的低浓度挥发有机废气(VOCs)以及恶臭气体已对一些地区的大气环境造成了很大污染。这类低浓度有机废气回收利用价值低,用传统的物理和化学方法处理,不仅难度高投资大,而且效果不好。微生物法处理低浓度有机废气以其净化效果好,操作稳定,能耗小,投资少,运行费用低,无二次污染等优点成为世界工业废气净化研究的前沿热点课题之一。处理气态污染物的生物反应器主要分为三类:生物滤塔,生物滴滤塔和生物洗涤塔。由于生物膜滴滤塔具有独特的易控制系统酸碱度以及塔内微生物生存环境参数,同时对较高浓度的气体污染物均有较好的处理效果,所以从上世纪末到本世纪初世界各国研究学者对其争相进行研究。深入和系统地研究生物膜滴滤塔内多相流体流动特性,污染物组分传输特性以及微生物降解污染物组分的生化反应特性将为生物膜滴滤塔的工程应用奠定基础,具有重要的工程价值和学术意义。本文从工程热物理学科角度出发,针对采用具有规则形状的陶瓷球填料生物膜滴滤塔净化甲苯废气,对生物膜滴滤塔挂膜启动工艺以及对生物膜滴滤塔各操作参数对净化性能的影响进行了系统的实验研究,并对生物膜滴滤塔填料床内的温度分布特性进行了实验研究。结合气、液两相流理论,建立了一个能够完整描述滴滤塔内气液流体流动、污染物组分传输以及微生物生化反应的毛细管模型,同时建立了能够描述塔内代谢产热及传热的生物膜滴滤塔代谢产热模型。主要研究成果如下:1)对采集回的活性污泥中的微生物进行选育驯化,得到对甲苯具有高降解性能的菌株,通过鉴定,该菌株属于假单胞菌属。2)对影响生物膜滴滤塔挂膜启动的因素进行了实验研究,首次提出了衡量生物膜滴滤塔挂膜启动完成的宏观标准。实验结果表明:生物膜滴滤塔挂膜启动可分为3个阶段:成膜期、膜生长期和稳定期。在整个挂膜期间循环液吸光度、填料塔压力损失、滴滤塔甲苯生化去除量以及气体进出口温差的变化规律基本相同,这几个参数可以作为衡量挂膜完成的综合评价指标。在挂膜初期,进口甲苯浓度、循环液吸光度以及气、液流量等因素对挂膜启动有很大影响。3)分别对由三组填料粒径为φ8 mm,φ18 mm和φ25 mm的规则形状陶瓷球填料组成的生物膜滴滤塔降解甲苯废气的性能进行了实验研究,系统地探讨了各主要操作参数对塔净化性能的影响以及高浓度下微生物降解甲苯的生化反应特性,并对挂膜前后生物膜滴滤塔填料床的两相流动阻力特性进行了实验研

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 主要符号表
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 文献综述
• 1.3 本课题的主要工作
• 2 甲苯降解菌的分离筛选和鉴定
• 2.1 引言
• 2.2 实验方法
• 2.3 实验结果与讨论
• 3 生物膜滴滤塔挂膜启动工艺
• 3.1 引言
• 3.2 生物膜滴滤塔设计
• 3.3 生物膜滴滤塔挂膜启动工艺实验
• 3.4 本章小结
• 4 生物膜滴滤塔处理甲苯废气降解性能及温度分布特性实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 生物膜滴滤塔处理甲苯废气降解性能实验
• 4.3 生物膜滴滤塔填料床内温度分布特性实验
• 4.4 净化有机废气生物膜滴滤塔降解效率实验关联式
• 4.5 本章小结
• 5 生物膜滴滤塔传输和降解动力学模型及代谢产热模型
• 5.1 引言
• 5.2 生物膜滴滤塔内气－液两相速度分布及液膜厚度的确定
• 5.3 污染底物传递和降解动力学模型
• 5.4 生物膜滴滤塔代谢产热数学模型
• 5.5 本章小结
• 6 本文的主要结论
• 6.1 主要结论
• 6.2 进一步工作的建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录 A 攻读博士期间发表的论文
• 附录 B 攻读博士期间参与课题的科研情况
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书