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生物絮凝—再生工艺处理生活污水的数学模拟

赵二燕  
【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。


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