內(nèi)環(huán)流生物膜反應(yīng)器傳質(zhì)過(guò)程模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、生物膜反應(yīng)器中底物營(yíng)養(yǎng)從液相到生物膜的質(zhì)量傳遞，對(duì)生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)有著重要的意義。計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)硬件的進(jìn)步，為這一課題不斷地賦予新的研究?jī)?nèi)容。 本文對(duì)前人所建的基于底物擴(kuò)散-反應(yīng)平衡方程的一維數(shù)值模型進(jìn)行拓展和修正，使其具有更好的通用性和準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)生物膜表面的觀察，利用樣條插值函數(shù)得到幾種復(fù)雜的生物膜表面結(jié)構(gòu)。重新定義Sherwood數(shù)，建立Sh-Re和Sh-Ae關(guān)系曲線，發(fā)現(xiàn)Sh隨Re的增大而增大，而隨

2、著Ae的增大而減小。 本文建立一套容量為14L的內(nèi)環(huán)流生物膜反應(yīng)器的實(shí)驗(yàn)裝置。改變水力停留時(shí)間(HRT)和入口COD濃度觀察對(duì)COD降解效果的影響。發(fā)現(xiàn)COD的去除率隨HRT的增大而增大；在大的HRT時(shí)(HRT>10h)，COD的去除率隨入口COD濃度的增加而增大，但在小的HRT時(shí)(HRT<10h)，COD的去除率隨入口COD濃度的增加先增加后減小。 首次將基于底物擴(kuò)散-反應(yīng)平衡方程的三維模型應(yīng)用在內(nèi)環(huán)流生物膜反應(yīng)器上，

3、研究液固兩相之間的傳質(zhì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用非線性回歸法求解出反應(yīng)器內(nèi)營(yíng)養(yǎng)底物的生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)系數(shù)，即氧的最大消耗速率為0.012 g/L·min，半飽和濃度為1.84 mg/L；葡萄糖的最大降解速率為0.56g/L·min半飽和濃度為594.56mg/L。內(nèi)環(huán)流生物膜反應(yīng)器內(nèi)液固兩相之間傳質(zhì)的模擬值與實(shí)驗(yàn)值的誤差在5％～15％之間。通過(guò)對(duì)底物消耗速率的分析，發(fā)現(xiàn)在小的HRT時(shí)，COD的去除率隨入口COD濃度的增加先增加后減小是因?yàn)樯锬?/p>