氣液固三相生物反應(yīng)器流動與降酚特性動態(tài)行為研究.pdf

1、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(fù)雜生物反應(yīng)過程模型化方面也具有重要的學(xué)術(shù)研究價值。
　　 首先分別

2、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(xué)特性動態(tài)行為特征的三維瞬態(tài)計算流體力學(xué)(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(xué)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(dǎo)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(yù)測了三相鼓泡塔

3、及氣升式環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)的局部瞬態(tài)流體力學(xué)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(xué)特性、組分質(zhì)量

4、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(yù)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