固定化微生物固定床降解低濃度SO-,2-的動(dòng)力學(xué)模型研究.pdf

1、SO2是大氣中的主要污染物，對(duì)人體及生態(tài)環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重的危害。目前，對(duì)于煙氣中含量高于3％以上的高濃度SO2氣體基本上通過(guò)安裝脫硫制酸裝置，獲得了較好的治理效果。但對(duì)于低濃度的SO2氣體由于排放量大，濃度低，穩(wěn)定性差，難以控制和回收利用，成為SO2氣體治理的難點(diǎn)和熱點(diǎn)之一。由于用傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法進(jìn)行脫硫處理時(shí)，存在著操作復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用昂貴和二次污染等缺點(diǎn)，因此，各國(guó)研究者都在不斷地研究和開(kāi)發(fā)新的治理技術(shù)。近年來(lái)，利用微生物的自身活動(dòng)進(jìn)

2、行脫硫的生物脫硫因運(yùn)行成本低，代謝產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)害，成為脫硫技術(shù)研究的熱點(diǎn)。微生物固定化技術(shù)具有微生物密度高、反應(yīng)迅速、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。 本課題采用固定化微生物法凈化低濃度SO2氣體，實(shí)驗(yàn)通過(guò)分析底物在固定化微生物小球內(nèi)的傳遞過(guò)程，建立了底物在固定化微生物小球內(nèi)的擴(kuò)散傳遞模型，即De(d2c/dr2+2/rdc/dr)=μmaxc/Km+cCx，求解后，得到底物在固定化微生物小球內(nèi)濃度分布的關(guān)系式c=coRsh

3、(3φr/R)/rsh(3φ)，說(shuō)明對(duì)于單一固定化微生物小球，底物(如氧氣和SO2)在固定化微生物小球內(nèi)的濃度分布是不均勻的，其底物濃度沿半徑從外至內(nèi)逐漸降低。 通過(guò)對(duì)固定床降解SO2氣體過(guò)程機(jī)理的分析，建立了固定化微生物降解低濃度SO2氣體的動(dòng)力學(xué)模型為-QdCg/Adh=ημmaxCxCg/YX/S(Km+Cg)，模型計(jì)算式為Cin=exp(ημmaxCxAh)/YX/SKmQ·Cg，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)模擬得到固定化微生物降解低

4、濃度SO2氣體的數(shù)學(xué)式為Cin=982.81Cout。該模型反映了內(nèi)擴(kuò)散、微生物細(xì)胞的特征、固定床的尺寸和操作因素對(duì)固定床降解低濃度SO2氣體性能的影響，其對(duì)微生物菌種的選擇、固定化微生物方法的確定和固定床的設(shè)計(jì)等有著重要的指導(dǎo)意義。 除此之外，本研究采用本模型對(duì)生物膜法降解低濃度甲苯氣體和低濃度CS2氣體的入口氣體濃度的影響進(jìn)行了模擬計(jì)算，所得計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值一致性很好，表明本課題確定的動(dòng)力學(xué)模型在一定程度上也可以拓展到生物膜