生物法处理低浓度废气以其处理效果好,投资运行费用低,无二次污染等优点成为当今世界的前沿热点课题之一。在国外,已有相当数量的实际工业装置投入运行,而在我国目前还主要处于研究阶段,只有少数有关应用方面的报道。目前针对VOC 废气处理的生物过滤塔实验研究已作了一些工作,对生物膜滴滤塔的研究工作也有相关报道,理论研究却还有限。在已有的理论研究中,绝大多数理论模型的理论基础都是吸收-生物膜理论,该理论认为VOCs 是通过扩散效应、平流效应以及气相、液/固相的传递而被吸收到液/固相中,进而通过微生物降解生成CO2, H2O 和生物机体。但是,在挥发性有机废气的生物净化处理过程中,通常生物膜填料塔都是用水来润湿生物膜的,由于这些有机废气几乎不溶于水或仅仅微溶于水,因此用吸收-生物膜理论不能很好的解释它们依靠扩散(浓度梯度为推动力),通过液膜,而后到达生物膜,并被其中的微生物捕获的净化过程机理。而且整个过程由于涉及了液膜扩散、多元多相流动、生化反应技术变化以及过渡区等复杂问题,所以模型计算的难度非常大,计算的准确性也比较低。本文以VOCs 中比较常见的甲苯作为研究对象,研究了本实验室驯化筛选的菌种的生长和降解特性;在此基础上,依据酶的抑制机理建立了在静态条件下甲苯的有抑制降解动力学;并以静态的降解模型为基础,依据生物滴滤塔内的吸附-生物膜理论建立了有抑制的甲苯降解动力学。通过本文的研究工作,得到以下主要结论: 1.本实验室最佳降解条件为:pH=7,温度为30-40℃,接种量为5%。在一定的甲苯浓度范围内,随着甲苯浓度的增大,比生长速率和比降解速率也增大,当增加到一定程度后,继续增加甲苯浓度,比生长速率和比降解速率反而下降。2.在静态条件下,通过甲苯浓度对甲苯比降解速率影响的实验,结果显示,当甲苯浓度在0-300mg/L 范围内时,比降解速率随甲苯浓度的增大而迅速增加,在300mg/L 达到0.0735h-1,在此之前表现为底物的无抑制状态。当甲苯浓度大于320mg/L 时,比降解速率开始呈现非线性下降,在780mg/L 浓度下的比降解速率降至0.0479h-1。以此为基础,依据酶的抑制机理建立了有抑制时甲苯降解菌的生长模型和甲苯降解模型。降解模型方程为: q=3.8681(C_s/774.121+C_s)(1(1+C_s/80.135))