1 工藝流程

生物滴濾塔處理有機(jī)廢氣的工藝流程如圖所示.

生物滴濾塔主體為一填充塔 ,內(nèi)有一層或多層填料 ,填料表面是由微生物區(qū)系形成的幾毫米厚的生物膜.含可溶性無機(jī)營養(yǎng)液的液體從塔上方均勻地噴灑在填料上 ,液體自上向下流動 ,然后由塔底排出并循環(huán)利用.有機(jī)廢氣由塔底進(jìn)入生物滴濾塔 ,在上升的過程中與潤濕的生物膜接觸而被凈化 ,凈化后的氣體由塔頂排出.

2 填料與工藝條件

生物滴濾塔使用的填料多為粗碎石、塑料、陶瓷等 ,填料表面形成幾毫米厚的生物膜 ,填料比表面積一般為 100～300 m2/m3.這既為氣體提供了大量的空間 ,又可使氣體對填料層造成的壓力以及由微生物生長和生物膜疏松引起的空間堵塞的危險(xiǎn)性降到了最低限度.生物滴濾塔還有一個生物濾池不具備的優(yōu)點(diǎn)就是其反應(yīng)條件易于控制 ,通過調(diào)節(jié)循環(huán)液的 pH、溫度 ,即可控制反應(yīng)器的pH和溫度 ,因此 ,在處理鹵代烴、含硫、含氮等通過微生物降解會產(chǎn)生酸性代謝產(chǎn)物及產(chǎn)能較大的污染物時(shí) ,生物滴濾塔較生物濾池更有效.

3 動力學(xué)模型

生物滴濾塔入口有機(jī)氣體濃度與去除量的關(guān)系是:有機(jī)氣體濃度在0～ A 時(shí),其去除量隨濃度增加而增加,基本為一條直線;當(dāng)有機(jī)氣體濃度> A以后,去除量不再隨濃度增加而變化,而是基本趨于穩(wěn)定. A 點(diǎn)稱為生物膜凈化有機(jī)氣體的臨界濃度.入口氣體濃度小于臨界濃度時(shí),生物滴濾塔內(nèi)的微生物能有效地降解有機(jī)物,進(jìn)來多少幾乎就能降解多少;但當(dāng)入口濃度大于臨界濃度時(shí),塔里的生物膜很快被有機(jī)氣體飽和,生化去除量趨于平穩(wěn). 有機(jī)氣體濃度 < A 時(shí),其在生物膜上的降解為一級生化反應(yīng)過程,其反應(yīng)速率方程可以表示為 ra = K1a ×S1 , 式中 , ra為表面反應(yīng)速率, K1a 為一級表面反應(yīng)速度常數(shù), S1 為液相氣體濃度.當(dāng)氣體濃度 > A 時(shí), 氣體降解過程為零級反應(yīng)過程.

利用無因次準(zhǔn)數(shù) M 的值來比較化學(xué)反應(yīng)速率與傳質(zhì)速率在液膜中的相對大小,并進(jìn)而判斷化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)類型, 其計(jì)算公式為 M =( D ×k1) / kL2, 式中: D為氣體在液相的擴(kuò)散系數(shù)(m2/ s) ; k1 為一級反應(yīng)速率常數(shù)(1/ s) ; kL 為物理吸收的液膜傳質(zhì)系數(shù)(m/ s) . 經(jīng)計(jì)算,對于一般的有機(jī)氣體,其 M µ 1 , 這說明 ,有機(jī)氣體在生物膜上的生化降解反應(yīng)為瞬時(shí)快速化學(xué)反應(yīng) ,即微生物對有機(jī)氣體的降解反應(yīng)速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過有機(jī)氣體在液膜中的擴(kuò)散速率 ,擴(kuò)散到液膜內(nèi)的氣體能被微生物迅速生化降解反應(yīng)完畢.根據(jù)化學(xué)工程原理 ,可以判定這一生化凈化過程屬于傳質(zhì)控制過程.由于是傳質(zhì)控制過程 ,則有機(jī)氣體的凈化過程速率主要取決于傳質(zhì)速率的大小.因此 ,凡是能強(qiáng)化氣體在氣、 液相傳質(zhì)的措施均可強(qiáng)化這一生物凈化過程.

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