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螺旋升流式反应器系统脱氮除磷的模拟、预测及优化

作　者: 温亮
导　师: 罗固源
学　校: 重庆大学
专　业: 环境工程
关键词: 螺旋升流式反应器活性污泥2号模型模拟预测及优化
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

螺旋升流反应器(Spiral.Up-Flow Reactor,SUFR)是一种具有机械导流系统的新型污水处理立式反应技术,该系统从反应技术的角度对生物处理反应单元进行了优化设计。其在试验运行期间,取得很好同步脱氮除磷效果,并有较强的运行稳定性。然而作为一项新技术,还有很多方面需要进行深入研究。国际水协开发的活性污泥模型(Activated Sludge Model,ASM)作为污水处理工艺设计、污水处理厂运行管理和污水处理新技术、新工艺的研究开发等的新工具,自20世纪80年代中后期以来己在国外得到大量运用,但国内处于起步阶段。本研究以螺旋升流式反应器系统为对象,利用ASM2号模型对其进行了模拟研究,并对该系统进行了预测及优化。研究中首先对敏感且易于试验测定的参数,如异养菌产率系数YH、异养菌衰减系数bH和自养菌最大比增长速率μAut进行了测定;对模型敏感但不易用试验方法测定的参数(如自养菌产率系数YAuT、聚磷菌产率系数YPAO、水解速率常数Kh、颗粒性COD的饱和系数KX、PP贮存的速率常数qPP、等)采用模型辨识的方法进行确定;对于模型不敏感的参数采用国际水协(IWA)给出的参数典型值。根据模型采用MATLAB数学软件编制模拟程序,利用程序对SUFR.系统去除废水中COD和氮、磷进行了模拟研究,经与实测结果对照表明由模型所得出的模拟结果与真实情况较吻合。.利用模型还对SUFR系统在进水水质水量发生变化时的处理效果进行了预测。当进水流量从9L(正常流量)增加到16L时出水水质仍能达到GBl8918-2002一级(B)排放标准;当SUFR.系统进水COD和氮磷分别低于800mg/L、60mg/I、10mg/L时,SUFR处理系统的出水均能达到GBl8918—2002一级(A)排放标准。同时,还对SUFR系统在不同的运行参数情况进行了模拟,以寻找更佳的运行方式。研究发现,在反应器总容积不变的情况下,厌氧、缺氧和好氧各反应器容积之比为1.75:3:4.7;SUFR系统内回流比r(缺氧回流至厌氧)和R(好氧回流至缺氧)分别为125%和250%时,系统能获得更好的出水水质。研究结果表明,基于活性污泥2号模型的SUFR系统模拟程序能够很好地模拟该系统活性污泥过程;能够作为SUFR系统工程设计和运行管理的有效辅助工具,值得在下一阶段的工程实践中进一步深入研究和推广应用。

全文目录

中文摘要  4-6
英文摘要  6-12
1 前言  12-28
  1.1 我国水污染现状  12
  1.2 氮磷污染与水质富营养化  12-15
    1.2.1 水质富营养化现象及主要成因  12-13
    1.2.2 水质富营养化的危害  13-15
    1.2.3 解决富营养化的对策  15
  1.3 活性污泥法中传统的脱氮除磷工艺  15-17
    1.3.1 A2/O 工艺  15-16
    1.3.2 氧化沟工艺  16
    1.3.3 SBR 工艺  16
    1.3.4 UCT 工艺  16-17
    1.3.5 VIP 工艺  17
  1.4 脱氮除磷工艺的改进  17-24
    1.4.1 当前反应技术简介  17-19
    1.4.2 SUFR 反应器  19-24
  1.5 活性污泥数学模型在污水处理新技术开发中的作用  24-25
    1.5.1 活性污泥数学模型的作用  24-25
    1.5.2 开发 SUFR 系统模型的意义  25
  1.6 课题的提出、研究目的及研究内容  25-28
    1.6.1 课题的提出  25-26
    1.6.2 研究目的  26
    1.6.3 研究内容  26-28
2 活性污泥数学模型的发展与应用研究  28-46
  2.1 活性污泥数学模型的发展  28-32
    2.1.1 传统活性污泥模型  28-31
    2.1.2 活性污泥动态模型  31-32
  2.2 IAW 活性污泥模型  32-42
    2.2.1 IAW 活性污泥模型的理论基础  32-33
    2.2.2 活性污泥过程模型 NO.1(ASM1)  33-36
    2.2.3 活性污泥过程模型 NO.2(ASM2)  36-42
    2.2.4 活性污泥过程模型 NO.3(ASM3)  42
  2.3 IAW 活性污泥数学模型的应用  42-46
    2.3.1 ASM 在国外污水处理中的应用情况  42-43
    2.3.2 ASM 在国内污水处理中的应用情况  43-46
3 SUFR 系统脱氮除磷的模拟研究  46-72
  3.1 模型简化  46
  3.2 模型参数的确定  46-52
    3.2.1 化学计量系数的确定  47-49
    3.2.2 动力学参数的确定  49-52
  3.3 模型组分的确定  52-55
    3.3.1 进水水质状况  52
    3.3.2 进水组分的确定  52-55
    3.3.3 微生物浓度 XH、XPAO、XAUT的确定  55
  3.4 模型的生成  55-59
    3.4.1 基本假设  55-56
    3.4.2 模型生成  56-58
    3.4.3 模型求解  58-59
  3.5 模拟程序的开发  59-60
    3.5.1 程序开发平台简介  59
    3.5.2 程序结构  59-60
  3.6 模拟结果  60-72
    3.6.1 废水中 COD 组分去除过程的模拟  60-66
    3.6.2 废水中氮去除过程的模拟结果  66-69
    3.6.3 废水中磷的去除过程的模拟  69-72
4 SUFR 系统的预测与优化  72-86
  4.1 SUPF 系统的预测  72-80
    4.1.1 SUFR 系统流量变化对处理效果的影响  72-73
    4.1.2 SUFR 系统进水水质变化对处理效果的影响  73-78
    4.1.3 溶解氧浓度变化对 SUFR 系统的影响  78-80
  4.2 SUFR 系统的优化  80-86
    4.2.1 厌氧、缺氧和好氧反应器的最佳容积之比  80-83
    4.2.2 最佳回流比  83-86
5 结论及建议  86-90
  5.1 结论  86-87
  5.2 建议  87-90
致谢  90-92
参考文献  92-96

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