生物絮凝—再生工藝處理生活污水的數(shù)學(xué)模擬

【摘要】： 基于活性污泥對有機(jī)污染物的初期吸附去除作用開發(fā)出來的生物絮凝—再生工藝,在降低基建投資和運(yùn)行費(fèi)用的情況下能顯著去除城市和生活污水中的污染物質(zhì),對于我國經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)盡快興建城市污水處理廠具有重要的應(yīng)用價值。國內(nèi)外對生物絮凝—再生工藝的系統(tǒng)構(gòu)成、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及部分影響因素如污泥濃度、停留時間等進(jìn)行了研究,但對其工藝原理的認(rèn)識尚不清晰,且缺乏動力學(xué)方面的研究,也未能建立描述該工藝的數(shù)學(xué)模型,因而使研究結(jié)果缺少普適性。本論文通過系統(tǒng)的試驗(yàn)研究,優(yōu)化了生物絮凝處理工藝的主要工藝參數(shù),在解析其原理的基礎(chǔ)上建立了具有普適性的數(shù)學(xué)模型。 模型的建立是在活性污泥1號模型的基礎(chǔ)上,增加生物絮凝吸附和好氧、缺氧以及厭氧的水解過程,用矩陣的形式對生物絮凝-再生工藝系統(tǒng)進(jìn)行描述。系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)變化使用過程動力學(xué)方程和物料平衡方程進(jìn)行分析。模型中大部分參數(shù)采用活性污泥1號模型的默認(rèn)值,采用敏感度分析獲得了參數(shù)不確定性對工藝系統(tǒng)中整體性能影響的定量分析結(jié)果:7個化學(xué)計(jì)量數(shù),YH對模擬結(jié)果影響最大,敏感度最高;15個動力學(xué)參數(shù)中,敏感度較大的參數(shù)依次為μH、k H、K X、Ks、k ads、μA、b A。敏感度分析的結(jié)果作為模型中參數(shù)的選擇、取值的依據(jù)。針對敏感性分析的結(jié)果,對敏感度較大的參數(shù)YH、μH、k H、K X、Ks和k ads進(jìn)行了參數(shù)估計(jì)。并用生物絮凝小試工藝裝置的進(jìn)水與出水的數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了校正與驗(yàn)證,數(shù)據(jù)驗(yàn)證結(jié)果顯示該數(shù)學(xué)模型的可行性和準(zhǔn)確性。最后,應(yīng)用數(shù)學(xué)模擬技術(shù)對工藝系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,其模擬結(jié)果表明:當(dāng)污泥濃度達(dá)到一定值,回流比、氧化時間和SRT對顆粒型有機(jī)物(CODSS)去除率影響不大,但對有機(jī)物(COD)、溶解性有機(jī)物(SCOD)和NH4+-N去除率影響較大。絮凝時間對出水COD、SCOD、CODSS和NH4+-N的去除率影響較大,當(dāng)絮凝時間過短,直接影響活性污泥對CODSS的吸附率和微生物對SCOD和NH4+-N的利用率。綜合各種因素,對生物絮凝-再生工藝的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,得到理想運(yùn)行參數(shù)為:回流比為0.6,絮凝時間為40min,氧化時間為1.5h和污泥齡為6d。 【關(guān)鍵詞】：生物絮凝-再生 活性污泥1號模型 數(shù)學(xué)模型 敏感度 參數(shù)估計(jì) 參數(shù)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑工業(yè)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 我國污水處理概況12-14
• 1.1.1 我國污水處理現(xiàn)狀12
• 1.1.2 城市污水處理技術(shù)現(xiàn)狀12-13
• 1.1.3 城市污水處理技術(shù)發(fā)展趨勢13-14
• 1.2 生物絮凝—再生工藝的研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 生物絮凝工藝的形成14-15
• 1.2.2 生物絮體的形成機(jī)理及影響因素15-17
• 1.2.3 生物絮凝工藝的機(jī)理17
• 1.2.4 生物絮凝工藝的應(yīng)用17-18
• 1.2.5 生物絮凝動力學(xué)18-19
• 1.3 活性污泥數(shù)學(xué)模型19-23
• 1.3.1 活性污泥數(shù)學(xué)模型的理論基礎(chǔ)19-22
• 1.3.1.1 傳統(tǒng)活性污泥法和生物絮凝-再生工藝的提出19-22
• 1.3.2 活性污泥數(shù)學(xué)模型的發(fā)展22-23
• 1.3.3 活性污泥1 號模型23
• 1.4 課題研究的提出、目的、意義和內(nèi)容23-26
• 1.4.1 課題研究的提出23-24
• 1.4.2 課題研究的目的和意義24
• 1.4.3 課題的主要研究內(nèi)容24-26
• 第二章 生物絮凝—再生工藝實(shí)驗(yàn)研究26-31
• 2.1 生物絮凝—再生工藝實(shí)驗(yàn)流程與裝置26-27
• 2.1.1 生物絮凝—再生工藝實(shí)驗(yàn)流程26
• 2.1.2 生物絮凝—再生工藝實(shí)驗(yàn)裝置26-27
• 2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析27-30
• 2.2.1 試驗(yàn)污水水質(zhì)和水量27-28
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測試項(xiàng)目分析方法28-30
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備維護(hù)運(yùn)行與常規(guī)監(jiān)測30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 第三章 生物絮凝—再生工藝模型的建立31-47
• 3.1 反應(yīng)器動力學(xué)理論31-32
• 3.1.1 反應(yīng)器類型31
• 3.1.2 反應(yīng)器的質(zhì)量平衡方程31-32
• 3.2 生物絮凝—再生工藝模型建模基礎(chǔ)32-36
• 3.2.1 活性污泥1 號模型的組分32-33
• 3.2.2 活性污泥1 號模型的過程33-35
• 3.2.3 活性污泥1 號模型的化學(xué)計(jì)量數(shù)和動力學(xué)參數(shù)35-36
• 3.3 生物絮凝—再生工藝小試數(shù)學(xué)模型的建立36-42
• 3.3.1 模型假設(shè)36-37
• 3.3.2 模型符號37
• 3.3.3 模型的數(shù)學(xué)描述37-39
• 3.3.4 模型反應(yīng)動力學(xué)速率39-42
• 3.4 流程圖與物料平衡方程42-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 生物絮凝—再生工藝模型參數(shù)分析與模型驗(yàn)證47-56
• 4.1 生物絮凝—再生工藝模型模型參數(shù)的確定47
• 4.2 生物絮凝—再生工藝小試模型參數(shù)的敏感分析47-51
• 4.3 生物絮凝—再生工藝小試模型參數(shù)的校準(zhǔn)51-52
• 4.4 生物絮凝—再生工藝小試模型參數(shù)的驗(yàn)證52-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第五章 生物絮凝—再生工藝參數(shù)優(yōu)化56-61
• 5.1 回流比對有機(jī)物和氨氮的影響56-57
• 5.2 絮凝時間對有機(jī)物和氨氮的影響57-58
• 5.3 氧化時間對有機(jī)物和氨氮的影響58-59
• 5.4 SRT 對出水有機(jī)物和氨氮的影響59-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第六章 結(jié)論與建議61-62
• 6.1 結(jié)論61
• 6.2 建議61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 致謝67-68
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果68-69

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