转鼓生物过滤器(Rotating Drum Biofilters, RDBs)能有效地去除废气中的挥发性有机物(Volatile Organic Compounds, VOCs),它克服了传统生物过滤器或者生物滴滤器中有机负荷、营养物、水分和生物膜分布不均匀等问题,能一定程度上减轻反应器内生物膜的过度蓄积或堵塞。对不同操作条件下多层RDB去除VOCs、生物膜生长动力学、生物膜时空分布规律、生物膜蓄积率等进行模拟研究,对于促进生物膜反应器在VOC控制方面的研发与应用,具有重要的理论和实际意义。根据生物过滤器中的物质传递特点,依据双膜理论、质量守恒定律和莫诺特动力学方程,建立了挥发性有机物在转鼓生物过滤器气相、水相和生物膜相中的传质降解模型。该模型考虑了因生物膜增长而导致介质比表面积和空隙率的变化,及其对去除效率的影响。因操作条件复杂,引入有效气速系数并忽略液相传质阻力来简化模型。分别运用配置法、解析法、龙格—库塔法来数值求解生物膜相和气相的传质降解和生物膜的增长模型方程,并在MATLAB软件环境编程求解。甲苯、乙醚、正己烷分别被选择为模型VOC。数值模拟结果表明,有机负荷和气体空床接触时间(Empty Bed Contact Times, EBCTs)对去除效率和介质内孔隙率的影响随时间出现动态变化,在不同介质位置也有差别,一般地,有机负荷增大,去除效率和孔隙率降低;EBCTs减少,去除率降低,孔隙率增大。外层介质的去除率高,内层介质的去除率低。相同条件下,乙醚去除效率最高,甲苯次之,正己烷的最低;随着亨利常数的增大,去除效率逐渐降低。各层介质内的生物膜体积和生物膜蓄积率随有机负荷的减少而减少,随气体EBCTs的减少大致呈减少趋势。不同位置介质内的生物膜蓄积率不同,外层的比较高,而内层的比较低。随着有机负荷的增大或气体EBCTs的减少,各层介质内的生物膜分布高度不均匀。与试验结果比较证明该模型能较好地模拟多层RDB去除VOCs的动态运行性能。为实现生物过滤法在废气治理中的应用和推广奠定基础。