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基于ASM1与流态相结合的三沟式氧化沟系统数学模型的初步研究

作　者: 李雯
导　师: 蓝梅
学　校: 河北工程大学
专　业: 环境工程
关键词: 氧化沟 ASM1 活性污泥数学模型流态模拟工艺优化
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 61次
引　用: 2次
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内容摘要

氧化沟系统具有基建投资低、操作管理简便、耐冲击负荷、处理效果好、运行稳定、生物脱氮除磷功能等优点,已被大量应用于城市污水处理厂。随着我国对环保的逐渐重视,“十一五”期间我国城市污水处理率将达到70%以上。因此,对如何既能降低投资建设和运行费用,又能保证污水达标排放,是环保科技工作者值得研究的课题。而利用数学模型来进行优化控制,正因其高效、便捷等众多优点,而越来越受到重视。为此,本课题将深入研究河北省某市污水厂的三沟式氧化沟工艺各反应段的生化过程,并参照ASM1(活性污泥1号模型)建立该工艺的活性污泥数学模型;同时还考虑氧化沟系统内的流态特点及规律,即水流迁移、氧扩散动力学等,建立起流态数学模型,并与活性污泥数学模型ASM1相结合开发出一个更新、更完善、更符合氧化沟实际工艺运行情况的水质模型。并且,通过所测定的污水厂实际运行数据对模型参数进行校正,经过修正后模型用于该污水厂氧化沟工艺的模拟,用来完成各项工艺运算,预测不同工艺操作条件下的出水水质、污泥量和硝化反硝化进程等情况。最终,使模型能够用于氧化沟工艺的运行模拟、故障诊断以及工艺优化,为污水厂的改扩建提出建议。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-13
  1.1 课题来源  10
  1.2 课题背景与研究意义  10-11
  1.3 研究内容  11-12
  1.4 技术路线  12-13
第2章活性污泥数学模型概述  13-37
  2.1 活性污泥数学模型的发展  13-22
    2.1.1 Monod 模型  13-14
    2.1.2 传统静态模型  14-15
    2.1.3 活性污泥动态模型  15-17
    2.1.4 ASM 模型  17-20
    2.1.5 基于ASM 的变化模型  20-22
  2.2 活性污泥数学模型的应用现状  22-26
    2.2.1 国外数学模型的应用现状  22-23
    2.2.2 国内数学模型的应用现状  23-25
    2.2.3 ASM 模型在实际应用中存在的问题  25-26
  2.3 ASM1 模型的介绍及其参数的研究现状  26-37
    2.3.1 ASM1 的8 个过程  26-28
    2.3.2 ASM1 的13 个组分  28-30
    2.3.3 ASM1 的5 个化学计量系数  30-32
    2.3.4 ASM1 的14 个动力学参数  32-34
    2.3.5 ASM1 模型参数研究现状  34-37
第3章氧化沟数学模型的建立  37-57
  3.1 生物反应系统数学模型ASM1  37-42
    3.1.1 模型建立的依据  37
    3.1.2 模型建立的假设和限定  37-38
    3.1.3 模型的组分  38-39
    3.1.4 组分动力学方程推导  39-41
    3.1.5 生物反应系统模型的建立－系统物料平衡的建立  41-42
  3.2 水流一维迁移方程  42-47
    3.2.1 水流运动基本方程  43-44
    3.2.2 水质基本方程  44-47
  3.3 氧扩散动力学方程  47-51
    3.3.1 氧转移理论  47-48
    3.3.2 氧转移模型  48-49
    3.3.3 氧转移速率  49-51
  3.4 氧化沟数学模型的基本方程和边界条件  51-54
    3.4.1 基本方程  51-52
    3.4.2 边界条件  52-54
  3.5 模拟程序的建立与求解  54-57
    3.5.1 模型方程求解  54-55
    3.5.2 模拟程序的内容  55-57
第4章城市污水厂氧化沟数学模型组分及参数的测定  57-75
  4.1 异养菌产率系数Y_H的测定  57-64
    4.1.1 试验原理  58
    4.1.2 试验装置与步骤  58-59
    4.1.3 试验结果  59-64
  4.2 易生物降解有机物S_S和慢速可生物降解有机物X_S的测定  64-67
    4.2.1 试验原理  64-65
    4.2.2 试验方法  65
    4.2.3 试验结果  65-67
  4.3 异养菌X_(BH)和自养菌X_(BA)的测定  67-69
    4.3.1 试验方法  68-69
    4.3.2 试验结果  69
  4.4 可溶性惰性有机物S_I和颗粒性惰性有机物X_I的测定  69-70
    4.4.1 试验方法及步骤  69
    4.4.2 试验结果  69-70
  4.5 河北省某市污水厂污水水质特性分析  70-72
  4.6 其它参数的确定  72-75
    4.6.1 流速u 的测定  72-74
    4.6.2 离散系数E 的确定  74-75
第5章城市污水厂氧化沟数学模型的实际模拟研究  75-93
  5.1 河北省某市污水厂概况  75-77
  5.2 自编程序的模拟过程  77
  5.3 模型参数的修正  77-79
  5.4 进水组分的划分  79
  5.5 河北省某市污水厂常规监测数据的稳态模拟与校正  79-86
  5.6 河北省某市污水厂常规监测数据的月动态模拟  86-91
    5.6.1 8 月动态变化模拟结果与分析  86-88
    5.6.2 9 月动态变化模拟结果与分析  88-90
    5.6.3 11 月动态变化模拟结果与分析  90-91
  5.7 河北省某市污水厂改造的初步建议  91-93
第6章结论与建议  93-95
  6.1 结论  93-94
  6.2 建议  94-95
参考文献  95-102
附录  102-103
致谢  103-104
作者简介  104
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果  104

基于ASM1与流态相结合的三沟式氧化沟系统数学模型的初步研究

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