城市污水处理能量模型研究

【摘要】：本文主要是研究城市污水处理系统的能耗状况,在了解城市污水处理厂能耗状况的基础上,从微生物角度分析活性污泥系统能量代谢过程,提出相应的能量代谢动力学模型,并使之最终指导设计。 本文首先对山东省五个污水处理厂能耗状况调研结果进行了分析。分析结果表明,所调研的污水处理厂平均电耗值在0.260kW.h/m3左右,其中预处理占24%左右,生物处理65%左右,污泥处理10.0%左右。曝气设备在污水处理厂电耗中所占比例在40～60%之间,在污水厂总电耗中占有相当大的比例。改进曝气方式对污水处理厂节能具有相当大的意义。 在调研基础上,研究活性污泥系统能量代谢的微观机理,从微生物的能量代谢入手,从理论上建立能量动力学方程,得到如下三个式子: 、 、 。 本次研究通过模型试验讨论了DO对有机物降解速率的影响,证明在不同DO条件下,有机物降解速率变化不大。在实验过程中,发现低底物浓度与高底物浓度的降解常数qmax值相差一个数量级,经分析后提出能量调控模型进行修正,得到如下调控模型。并在理论上重新推导设计方程式。 试验过程中对能量动力学方程及能量调控模型进行了验证,并求得了关键参数YT、Kd、KE、A、mNADH、YATPmax、mATP,得到了相应的动力学方程及调控模型。能量动力学方程的意义在于给出了泥龄取值的一种理论依据,结合能量的因素,以比能量消耗速率为中间纽带,在确定泥龄的同时也确定了处理量及进水负荷等关键参数。 【关键词】：能耗 能量 能量动力学方程 调控模型 NADH ATP 能量比消耗速率
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-9
• 1 概述9-31
• 1.1 城市污水处理厂的能耗状况调查9-19
• 1.1.1 所调研的各处理厂概况9-19
• 1.2 各污水处理厂的能耗结构分析19-27
• 1.2.1 处理工艺过程的用能负荷分析19-23
• 1.2.2 处理工艺单元过程的电耗的分布状况23-25
• 1.2.3 我国污水处理和其它国家污水处理比能耗的比较25-27
• 1.3 课题的提出、研究目的和内容27-31
• 1.3.1 选题依据27
• 1.3.2 国内外研究现状27-29
• 1.3.3 课题的来源和研究目的29
• 1.3.4 研究的主要内容及工作方案29-31
• 2 微生物的生长代谢动力学方程的建立31-44
• 2.1 微生物的新陈代谢31
• 2.2 微生物的能量代谢31-36
• 2.2.1 NADH与ATP31-32
• 2.2.2 电子传递和氧化磷酸化32-36
• 2.3 微生物的生长产率36-40
• 2.3.1 能量的产生36-37
• 2.3.2 用于生物合成的能量37-38
• 2.3.3 用于维持的能量38-39
• 2.3.4 生长产率39-40
• 2.4 能量代谢动力学40-42
• 2.5 能量动力学方程的意义42-43
• 2.6 小结43-44
• 3 试验工艺流程、设备及试验方法44-48
• 3.1 试验进程安排44-45
• 3.2 试验设备45-46
• 3.3 试验污水水质46
• 3.4 试验方法及内容46-48
• 3.4.1 DO对有机物降解反应速率的影响47
• 3.4.2 动力学参数的确定47
• 3.4.3 能量参数的确定47
• 3.4.4 分析项目与方法47-48
• 4 能量调控模型及动力学方程试验分析48-69
• 4.1 DO对有机物降解速率的影响及能量调控模型的建立48-59
• 4.1.1 理论基础48-49
• 4.1.2 试验方法49-50
• 4.1.3 试验结果分析50-54
• 4.1.4 能量调控模型的提出54-55
• 4.1.5 能量项的微观机理55-56
• 4.1.6 能量调控模型的应用56-59
• 4.2 动力学参数的求解59-64
• 4.2.1 参数求解方法59-60
• 4.2.2 试验方法60
• 4.2.3 模型的调试运行结果60-61
• 4.2.4 试验结果分析61-64
• 4.3 能量参数的确定64-66
• 4.3.1 能量参数确定方法64
• 4.3.2 试验结果分析64-66
• 4.4 能量动力学方程的应用66-69
• 5 结论及建议69-71
• 5.1 结论69-70
• 5.2 建议70-71
• 致 谢71-72
• 参考文献72-75

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