生物絮凝—再生工艺处理生活污水的数学模拟

【摘要】： 基于活性污泥对有机污染物的初期吸附去除作用开发出来的生物絮凝—再生工艺,在降低基建投资和运行费用的情况下能显著去除城市和生活污水中的污染物质,对于我国经济欠发达地区尽快兴建城市污水处理厂具有重要的应用价值。国内外对生物絮凝—再生工艺的系统构成、反应器结构及部分影响因素如污泥浓度、停留时间等进行了研究,但对其工艺原理的认识尚不清晰,且缺乏动力学方面的研究,也未能建立描述该工艺的数学模型,因而使研究结果缺少普适性。本论文通过系统的试验研究,优化了生物絮凝处理工艺的主要工艺参数,在解析其原理的基础上建立了具有普适性的数学模型。 模型的建立是在活性污泥1号模型的基础上,增加生物絮凝吸附和好氧、缺氧以及厌氧的水解过程,用矩阵的形式对生物絮凝-再生工艺系统进行描述。系统内部物质变化使用过程动力学方程和物料平衡方程进行分析。模型中大部分参数采用活性污泥1号模型的默认值,采用敏感度分析获得了参数不确定性对工艺系统中整体性能影响的定量分析结果:7个化学计量数,YH对模拟结果影响最大,敏感度最高;15个动力学参数中,敏感度较大的参数依次为μH、k H、K X、Ks、k ads、μA、b A。敏感度分析的结果作为模型中参数的选择、取值的依据。针对敏感性分析的结果,对敏感度较大的参数YH、μH、k H、K X、Ks和k ads进行了参数估计。并用生物絮凝小试工艺装置的进水与出水的数据对模型进行了校正与验证,数据验证结果显示该数学模型的可行性和准确性。最后,应用数学模拟技术对工艺系统的运行参数进行了优化,其模拟结果表明:当污泥浓度达到一定值,回流比、氧化时间和SRT对颗粒型有机物(CODSS)去除率影响不大,但对有机物(COD)、溶解性有机物(SCOD)和NH4+-N去除率影响较大。絮凝时间对出水COD、SCOD、CODSS和NH4+-N的去除率影响较大,当絮凝时间过短,直接影响活性污泥对CODSS的吸附率和微生物对SCOD和NH4+-N的利用率。综合各种因素,对生物絮凝-再生工艺的运行参数进行优化,得到理想运行参数为:回流比为0.6,絮凝时间为40min,氧化时间为1.5h和污泥龄为6d。 【关键词】：生物絮凝-再生 活性污泥1号模型 数学模型 敏感度 参数估计 参数优化
【学位授予单位】：安徽建筑工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 我国污水处理概况12-14
• 1.1.1 我国污水处理现状12
• 1.1.2 城市污水处理技术现状12-13
• 1.1.3 城市污水处理技术发展趋势13-14
• 1.2 生物絮凝—再生工艺的研究现状14-19
• 1.2.1 生物絮凝工艺的形成14-15
• 1.2.2 生物絮体的形成机理及影响因素15-17
• 1.2.3 生物絮凝工艺的机理17
• 1.2.4 生物絮凝工艺的应用17-18
• 1.2.5 生物絮凝动力学18-19
• 1.3 活性污泥数学模型19-23
• 1.3.1 活性污泥数学模型的理论基础19-22
• 1.3.1.1 传统活性污泥法和生物絮凝-再生工艺的提出19-22
• 1.3.2 活性污泥数学模型的发展22-23
• 1.3.3 活性污泥1 号模型23
• 1.4 课题研究的提出、目的、意义和内容23-26
• 1.4.1 课题研究的提出23-24
• 1.4.2 课题研究的目的和意义24
• 1.4.3 课题的主要研究内容24-26
• 第二章 生物絮凝—再生工艺实验研究26-31
• 2.1 生物絮凝—再生工艺实验流程与装置26-27
• 2.1.1 生物絮凝—再生工艺实验流程26
• 2.1.2 生物絮凝—再生工艺实验装置26-27
• 2.2 试验结果分析27-30
• 2.2.1 试验污水水质和水量27-28
• 2.2.2 实验设备及测试项目分析方法28-30
• 2.2.3 实验设备维护运行与常规监测30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 生物絮凝—再生工艺模型的建立31-47
• 3.1 反应器动力学理论31-32
• 3.1.1 反应器类型31
• 3.1.2 反应器的质量平衡方程31-32
• 3.2 生物絮凝—再生工艺模型建模基础32-36
• 3.2.1 活性污泥1 号模型的组分32-33
• 3.2.2 活性污泥1 号模型的过程33-35
• 3.2.3 活性污泥1 号模型的化学计量数和动力学参数35-36
• 3.3 生物絮凝—再生工艺小试数学模型的建立36-42
• 3.3.1 模型假设36-37
• 3.3.2 模型符号37
• 3.3.3 模型的数学描述37-39
• 3.3.4 模型反应动力学速率39-42
• 3.4 流程图与物料平衡方程42-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 生物絮凝—再生工艺模型参数分析与模型验证47-56
• 4.1 生物絮凝—再生工艺模型模型参数的确定47
• 4.2 生物絮凝—再生工艺小试模型参数的敏感分析47-51
• 4.3 生物絮凝—再生工艺小试模型参数的校准51-52
• 4.4 生物絮凝—再生工艺小试模型参数的验证52-54
• 4.5 本章小结54-56
• 第五章 生物絮凝—再生工艺参数优化56-61
• 5.1 回流比对有机物和氨氮的影响56-57
• 5.2 絮凝时间对有机物和氨氮的影响57-58
• 5.3 氧化时间对有机物和氨氮的影响58-59
• 5.4 SRT 对出水有机物和氨氮的影响59-60
• 5.5 本章小结60-61
• 第六章 结论与建议61-62
• 6.1 结论61
• 6.2 建议61-62
• 参考文献62-67
• 致谢67-68
• 作者简介及读研期间主要科研成果68-69

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