气升式固液双相反应器净化非稳态二氯甲烷废气的机理

目前对以二氯甲烷（DCM）为代表的高毒性、低水溶性VOCs的去除已成为废气治理领域的一大难题。由于气-液传质受限，传统生物法净化此类非稳态废气往往难以取得理想效果。.本申请提出以固态多聚物硅橡胶为非水相体系强化DCM的传质过程，开展气升式固液双相反应器（AL-SLBB）净化非稳态DCM废气的研究，解析固液双相体系中微生物的代谢机制并建立DCM生物降解模型；阐明AL-SLBB内的流体力学特性，探明DCM在气、液、固相间的传质行为；建立AL-SLBB净化DCM负荷呈阶跃性变化的非稳态废气的传质-反应动力学模型，揭示吸收、解吸和生物代谢之间的协同效应；在此基础上，进一步调控AL-SLBB系统，以实现DCM废气的高效稳定去除。本申请旨在揭示AL-SLBB净化非稳态DCM废气的机理，为该新型净化技术脱除非稳态废气中DCM及其它疏水性污染物的应用奠定基础。

由于具有高毒性和低水溶性，二氯甲烷（DCM）的高效去除已成为VOCs废气生物处理领域的难题。. 本研究首先分析了DCM底物抑制动力学，发现稍高浓度DCM对Methylobacterium rhodesianum H13降解活性有显著的抑制作用。比较了各固态高聚物对DCM的吸收、解吸规律，确定了硅橡胶作为两相反应体系固态非水相介质（SNAP）的优势地位。. 建立了两相分配生物搅拌反应器（TPPSTB）以净化DCM废气，去除负荷达394.1 g/(m3﹒h)，明显高于普通搅拌反应器（CSTB）的130 g/(m3﹒h)，是迄今文献报道的处理DCM废气最高的去除负荷。揭示了M. rhodesianum H13净化DCM废气的生物代谢规律，考察了TPPSTB对非稳态DCM 废气的净化，发现其具有良好的抵抗冲击负荷能力。对传质-反应动力学进行了表征，提出了溶氧动力学模型，搅拌速率的提高、表观气速的增加、固含率的增大提高了溶氧传质系数和气含率；建立了DCM消耗动力学方程，微生物的维持系数 为0.157。. 构建了以硅橡胶为SNAP的气升式两相生物反应器（AL-SLBB），通过对去除负荷、氯离子浓度、液相DCM浓度等的研究，探明了DCM 在气、液、固相间的传质与分配行为。分析了微生物在两相体系中的代谢与演变规律，硅橡胶有助于高底物浓度下胞内脱卤素酶的活性保持，并且可促进双相体系中细胞表面疏水性的提高进而强化反应器对DCM的去除；高通量测序结果显示运行后期M. rhodesianum H13在AL-SLBB中仍然保持优势。研究了不同冲击负荷下AL-SLBB的运行性能，确定了吸收、解吸和生物代谢之间的协同效应。建立了AL-SLBB动力学模型，确定了SNAP固含率、气含率和液相循环流速三者之间的关系，优化了达到最大分布系数C和单气泡上升速率Ubt的关键参数。