内循环气升式环流反应器生物降解苯酚废水过程的计算传质学模拟研究
2021-03-06张超刘有智焦纬洲张巧玲
化工学报 2021年2期
关键词:模型
张超,刘有智,焦纬洲,张巧玲
(中北大学超重力化工过程山西省重点实验室,山西太原030051)
引 言
气升式环流反应器(ALR)是在鼓泡塔反应器基础上发展起来的一种多相流反应器,由于其具有出色的混合和传热性能,目前已在能源化工、环保和生物化工等领域[1−3]得到了广泛的应用。当前ALR主要有内循环式(ILALR)和外循环式两种类型,相比于鼓泡塔反应器,ALR 中部设置了导流筒,使液相流动更加规整,气液相间动量传递更加均匀,更适用于对剪应力敏感的生化反应过程,可以为脆弱的微生物提供适宜生长的流体力学环境,避免因流体剧烈湍动和机械搅拌所带来的物理损伤[4−5]。
苯酚作为一种重要的化工原料,对人体和环境会造成巨大危害,因而我国已将其列入须优先处理的污染物之一。苯酚废水来源广泛,焦化、食品、农药、塑料树脂和石油化工等行业都是苯酚废水的主要来源,当水体中苯酚浓度超过0.015 mg/L后,会引发鱼类的大量死亡,作为农田灌溉水则会造成农作物的减产。当前微生物降解法已被证明是处理低浓度有机废水的一种有效方法,具有投资成本低、处理效率高、设备简单等优势,并且可将有机污染物降解为对环境和人体无害的CO2和水等,避免了二次污染。而ALR 由于具有较大的气液接触面积、良好的传热和传质性能以及温和的流体力学环境,在生物法处理有机废水中受到了广泛的关注和应用[6]。Loh 等[7]设计了一种新型外循环式ALR,并采用固定化恶臭假单胞菌对含酚废水进行处理,实验结果表明该方法可处理废水含酚浓度高达3000 mg/L。……
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