1、生物膜反應(yīng)器中底物營養(yǎng)從液相到生物膜的質(zhì)量傳遞，對生物反應(yīng)器的設(shè)計有著重要的意義。計算流體力學(xué)的發(fā)展和計算機硬件的進步，為這一課題不斷地賦予新的研究內(nèi)容。 本文對前人所建的基于底物擴散-反應(yīng)平衡方程的一維數(shù)值模型進行拓展和修正，使其具有更好的通用性和準確性。通過對反應(yīng)器內(nèi)生物膜表面的觀察，利用樣條插值函數(shù)得到幾種復(fù)雜的生物膜表面結(jié)構(gòu)。重新定義Sherwood數(shù)，建立Sh-Re和Sh-Ae關(guān)系曲線，發(fā)現(xiàn)Sh隨Re的增大而增大，而隨

2、著Ae的增大而減小。 本文建立一套容量為14L的內(nèi)環(huán)流生物膜反應(yīng)器的實驗裝置。改變水力停留時間(HRT)和入口COD濃度觀察對COD降解效果的影響。發(fā)現(xiàn)COD的去除率隨HRT的增大而增大；在大的HRT時(HRT>10h)，COD的去除率隨入口COD濃度的增加而增大，但在小的HRT時(HRT<10h)，COD的去除率隨入口COD濃度的增加先增加后減小。 首次將基于底物擴散-反應(yīng)平衡方程的三維模型應(yīng)用在內(nèi)環(huán)流生物膜反應(yīng)器上，

3、研究液固兩相之間的傳質(zhì)。通過實驗數(shù)據(jù)，利用非線性回歸法求解出反應(yīng)器內(nèi)營養(yǎng)底物的生物反應(yīng)動力學(xué)系數(shù)，即氧的最大消耗速率為0.012 g/L·min，半飽和濃度為1.84 mg/L；葡萄糖的最大降解速率為0.56g/L·min半飽和濃度為594.56mg/L。內(nèi)環(huán)流生物膜反應(yīng)器內(nèi)液固兩相之間傳質(zhì)的模擬值與實驗值的誤差在5％～15％之間。通過對底物消耗速率的分析，發(fā)現(xiàn)在小的HRT時，COD的去除率隨入口COD濃度的增加先增加后減小是因為生物膜