【摘要】： 苯酚是工業(yè)廢水中常見的污染物,其危害已引起世界各國的普遍重視。生物法能夠利用微生物的新陳代謝作用將其降解并轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì),是目前最通用的苯酚廢水處理技術(shù)之一。本文開展三相鼓泡塔及氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器固定化熱帶假絲酵母處理苯酚廢水過程中局部瞬態(tài)流體流動、相間傳質(zhì)及生物降解性能的實驗、理論模型與數(shù)值模擬研究,在生物法處理苯酚廢水技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,同時在多相復雜生物反應(yīng)過程模型化方面也具有重要的學術(shù)研究價值。 首先分別建立了模擬氣液固三相鼓泡塔及氣升式環(huán)流反應(yīng)器局部流體力學特性動態(tài)行為特征的三維瞬態(tài)計算流體力學(CFD)模型,并采用多尺度組分(MUSIG)模型描述氣泡尺寸分布行為。通過模型模擬計算分別得到了三相鼓泡塔及氣升式環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)的局部時均流體力學特性如氣含率、軸向液相速度等隨表觀氣速、軸向高度、固體粒子加入量等操作條件的變化規(guī)律,并采用電導探頭及三維激光多普勒測速儀實驗測量結(jié)果驗證了該模型的可靠性。同時應(yīng)用該CFD模型分別合理預測了三相鼓泡塔及氣升式環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)的局部瞬態(tài)流體力學特性如氣含率、固含率、液相速度和氣泡尺寸等的時空分布。 然后分別建立了模擬氣液固三相鼓泡塔及氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器固定化熱帶假絲酵母細胞降解苯酚間歇過程降酚性能動態(tài)行為特征的三維瞬態(tài)CFD模型,模型耦合了三相流體流動、組分相間傳質(zhì)和本征生化反應(yīng)的相互作用,并采用MUSIG模型描述氣泡尺寸分布行為。通過模型模擬計算分別得到了三相鼓泡塔及氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器內(nèi)的體積平均流體力學特性、組分質(zhì)量濃度及組分相間質(zhì)量輸運源項差等隨表觀氣速、初始苯酚濃度、固體粒子加入量等操作條件的變化規(guī)律,并通過高效液相色譜及溶氧電極實驗測量數(shù)據(jù)與體積平均液相溶氧和苯酚濃度隨時間變化的模型模擬結(jié)果進行比較,驗證了該模型的可靠性。通過組分相間質(zhì)量輸運源項的比較,發(fā)現(xiàn)組分相間傳質(zhì)是過程的限速步驟。同時應(yīng)用該CFD模型分別合理預測了三相鼓泡塔及氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器固定化苯酚降解過程中局部瞬態(tài)降酚性能的動態(tài)行為特征如氣含率、平均氣泡直徑、液相速度、氣液固各相氧濃度、液固各相苯酚濃度、固相菌體濃度和氣泡尺寸等的時空分布。 最后對三相鼓泡塔和氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器固定化熱帶假絲酵母苯酚降解性能的CFD模型模擬結(jié)果進行了比較,證實氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器流型規(guī)整,苯酚降解性能優(yōu)于鼓泡塔生物反應(yīng)器。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：X703
【圖文】：

圖 2-1 方形鼓泡塔反應(yīng)器實驗裝置示意圖igure 2-1 Schematic diagram of the square bubble column reac氣升式環(huán)流反應(yīng)器

圖 2-2 方形氣升式環(huán)流反應(yīng)器實驗裝置示意圖Figure 2-2 Schematic diagram of the square airlift loop reacto

圖 2-3 海藻酸鹽凝膠顆粒外表面電鏡照片（55×）igure 2-3 SEM photograph of the outside alginate gel bead (5521

【引證文獻】

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 王雪;氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器脫臭性能和優(yōu)化模擬[D];天津大學;2010年

本文編號：2747991