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《重庆大学》 2004年
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单池分区优化及能量模型的研究

王涛  
【摘要】:开发简易、高效的城市污水处理技术是加快我国城市污水处理设施发展速度的有效途径之一,但简易不等于简单粗糙,而是在时间、空间以及能量配置上高度优化的集成。课题在总结长期从事简易污水处理技术研究和生产实践经验的基础上,通过对多种连续流生物除磷脱氮工艺时空关系的分析,结合新的除磷脱氮理论,提出了新型单池分区简易污水处理工艺。单池的特点为:以循环流反应器为基本池型,池内的空间分区既相对独立又相互关联,形成多级循环流反应器的串联构型:利用循环流反应器特有的水力条件,实现了各区之间的全部水力自动回流;从空间顺序、进水方式及回流方式等方面涵盖了多种工艺的特点,是多种先进工艺的优点集成。 在构建的单池系统上,研究选择缺氧区进水分配比r、好氧区泥龄、好氧区水力停留时间三个易于操作和控制的参数,利用实际的低浓度城市污水对单池系统进行了性能优化试验,得出在低碳源条件下系统的最佳运行控制参数为:好氧区泥龄θ_C=10天,缺氧区进水分配比r=0.8,好氧区水力停留时间HRT=12h。对低碳源时的除磷脱氮,上述参数对实际工程具有指导意义。 研究发现基质浓度不同时,溶解氧对有机物降解速率的影响不明显,但经典Monod方程中最大比基质降解速率存在数量级差别。研究从能量代谢观点进行分析,认为经典Monod方程中的动力学参数应该为常数,但受代谢能量的限制,能量代谢成为代谢过程的控制性步骤,动力学参数在宏观上表现出不确定性。这一观点为优化系统参数和供氧能量配置提供了切入点。在此基础上,研究将活性污泥增殖基本方程引入代谢过程的能量守恒,建立了质量守恒与能量守恒之间的联系,提出了能量代谢动力学模型,并通过试验测得了相关参数,所建模型如下: 能量代谢动力学模型从微观领域建立了能量参数与系统参数之间的联系,应用能量代谢动力学方程可以根据实际进水水质对系统参数进行优化,从而优化处理过程及能量配置。因此,能量代谢动力学方程在理论上和实践上都具有重要的意义。 研究引入能量调控模型解释了能量成为限制性因素时对最大比基质降解速率的影响,并将能量调控模型引入系统物料平衡,在稳态条件下建立了相应的活性污泥系统模型,为优化设计提供了依据: 研究提出了测定能量调控模型中能量半饱和常数的方法,通过试验,在试验水 重庆大学博士学位论文 质条件下测得了能量调控模型相关的动力学参数,分别为:丸二0.160mol.比;Ks =340.0rn叭;q四二0.44r。 研究认为能量代谢动力学模型和能量调控模型是活性污泥系统整体优化的基 础,意义重大。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:X703

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