哈尔滨工业大学学报

第３６卷

２．２．３工艺条件

生物滤池的进气方式可采用升流式或下降

式，前者容易造成深层滤料干化，后者则可避免，

并可防止未经填料净化的可流性有机物排出．为

防止气体中颗粒物造成滤料堵塞，废气进入滤池

前必须除尘．废气应被水气湿润（相对湿度＞

９５％），以免滤料干燥、开裂；适宜的操作温度为

１５—４０℃；滤床含水量（质量分数）的范围是

４０％～６０％；适宜的ｐＨ值７．Ｏ～８．０；适宜的有机

物质量浓度为１

０００

ｍｇ／ｍ３以下，不应高于

３ ０００～５ ０００

ｍ∥ｍ５；废气与滤层的接触时间约

ｘ３０～１００

ｓ．

２．２．４动力学模型

影响微生物降解速度的因素较多，为了导出

动力学模型，必须进行合理的简化，如在处理有机

废气时，将含水生物膜视为固液混合相系，由于基

质浓度较低，可认为有机污染物的降解近似遵循

一级反应．通过推导可得：ｃ＝ｃ。ｅｘｐ（一６ｋ影７ｙ），

式中：ｃ为贯穿深度ｘ时气相中污染物的浓度；ｃ。

为进气中污染物的浓度；６为生化反应速率常数；

Ｘ为有机废气在滤池内的轴向贯穿距离；ｙ为有机

废气轴向贯穿空隙速度；Ｋ。为分配系数．当净化

去除率确定后，可以由上式计算出ｘ，它相当于生

物滤池的床层设计高度，进而可以确定滤池的结

构尺寸．

２．３

生物滴滤塔（Ｂｉｏ—ｔｒｉｃｋｌｉｎｇ

６ｌｔｅｒ）

２．３．１

工艺流程

生物滴滤塔处理有机废气的工艺流程如图３

所示．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．有机废气由塔底进人生

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．

２．３．２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ｍ引．

净化气

图３生物滴滤池示意图

２．３．３动力学模型

生物滴滤塔人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．人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

趋于平稳哺ｏ．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ｒ。＝Ｋ，。×５。，式中，ｒｄ为表面反应速

率，Ｋ。。为一级表面反应速度常数，ｓ。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¨Ｊ・．

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，其计算公式为膨＝

（Ｄ×局。）以。．２，式中：Ｄ为气体在液相的扩散系数

（ｍ２／ｓ）；尼。为一级反应速率常数（１／ｓ）；Ｉ｜｝。为物理

吸收的液膜传质系数（∥ｓ）．经计算，对于一般的

有机气体，其Ｍ》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¨ｏ．

２．４

３种生物处理工艺的比较

３种生物法有机废气处理工艺的特点见表１．

　

　

万方数据