有机废气(VOCs)处理生物滴滤塔
1 工艺流程
生物滴滤塔处理有机废气的工艺流程如图所示.
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生物滴滤塔示意图 |
生物滴滤塔主体为一填充塔 ,内有一层或多层填料 ,填料表面是由微生物区系形成的几毫米厚的生物膜.含可溶性无机营养液的液体从塔上方均匀地喷洒在填料上 ,液体自上向下流动 ,然后由塔底排出并循环利用.有机废气由塔底进入生物滴滤塔 ,在上升的过程中与润湿的生物膜接触而被净化 ,净化后的气体由塔顶排出.
2 填料与工艺条件
生物滴滤塔使用的填料多为粗碎石、塑料、陶瓷等 ,填料表面形成几毫米厚的生物膜 ,填料比表面积一般为 100～300 m2/m3.这既为气体提供了大量的空间 ,又可使气体对填料层造成的压力以及由微生物生长和生物膜疏松引起的空间堵塞的危险性降到了最低限度.生物滴滤塔还有一个生物滤池不具备的优点就是其反应条件易于控制 ,通过调节循环液的 pH、温度 ,即可控制反应器的pH和温度 ,因此 ,在处理卤代烃、含硫、含氮等通过微生物降解会产生酸性代谢产物及产能较大的污染物时 ,生物滴滤塔较生物滤池更有效.
3 动力学模型
生物滴滤塔入口有机气体浓度与去除量的关系是:有机气体浓度在0～ A 时,其去除量随浓度增加而增加,基本为一条直线;当有机气体浓度> A以后,去除量不再随浓度增加而变化,而是基本趋于稳定. A 点称为生物膜净化有机气体的临界浓度.入口气体浓度小于临界浓度时,生物滴滤塔内的微生物能有效地降解有机物,进来多少几乎就能降解多少;但当入口浓度大于临界浓度时,塔里的生物膜很快被有机气体饱和,生化去除量趋于平稳. 有机气体浓度 < A 时,其在生物膜上的降解为一级生化反应过程,其反应速率方程可以表示为 ra = K1a ×S1 , 式中 , ra为表面反应速率, K1a 为一级表面反应速度常数, S1 为液相气体浓度.当气体浓度 > A 时, 气体降解过程为零级反应过程.
利用无因次准数 M 的值来比较化学反应速率与传质速率在液膜中的相对大小,并进而判断化学反应的动力学类型, 其计算公式为 M =( D ×k1) / kL2, 式中: D为气体在液相的扩散系数(m2/ s) ; k1 为一级反应速率常数(1/ s) ; kL 为物理吸收的液膜传质系数(m/ s) . 经计算,对于一般的有机气体,其 M µ 1 , 这说明 ,有机气体在生物膜上的生化降解反应为瞬时快速化学反应 ,即微生物对有机气体的降解反应速率远远超过有机气体在液膜中的扩散速率 ,扩散到液膜内的气体能被微生物迅速生化降解反应完毕.根据化学工程原理 ,可以判定这一生化净化过程属于传质控制过程.由于是传质控制过程 ,则有机气体的净化过程速率主要取决于传质速率的大小.因此 ,凡是能强化气体在气、 液相传质的措施均可强化这一生物净化过程.
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