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抑制条件下好氧生物膜模型的建立及模拟

作者：王海燕 Publish: 2007-8-20 Hits:-

【中文题名】

抑制条件下好氧生物膜模型的建立及模拟

【英文题名】

A Mathematical Model of Inhibited Aerobic Biofilm and Simulation

【学科专业】

环境工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-8-20

【中关键词】

焦化废水,ASM,No1模型,生物膜,好氧生物膜模型,

【英关键词】

coking wastewater,ASM No.1 model,biofilm,aerobic biofilm mode,

【分类导航】

环境科学、安全科学>废物处理与综合利用>化学工业废物处理与综合利用>燃料化学工业>>

【论文摘要】

焦化废水是一种高浓度、多组分的难处理工业废水。论文进行了A/O生物膜法处理焦化废水的试验，尝试以IWA的活性污泥1号模型为基础，针对焦化废水和曝气生物滤池的特点，结合生物膜传质与反应理论，建立了抑制条件下的好氧生物膜模型，在此基础上，应用Matlab程序对试验结果进行了模拟，并通过模型预测了在不同操作条件下的曝气生物滤池处理焦化废水的运行情况。本文采用A／O生物膜系统处理焦化废水，COD出水浓度达到国家二级排水标准。由于焦化废水的pH变化比较大，使得反应器的最终氨氮出水浓度没有达到小于等于25mg/L的标准，为了保证硝化反应去除氨氮的效果，BAF池内的pH不应该小于7.5。应有良好的预处理设备，以降低进水中的悬浮物和焦化油浓度。由于进水COD和NH~+_4-N负荷对硝化反应的影响较大，为了保持出水水质稳定，应尽量避免有机物和NH~+_4-N的冲击负荷对硝化反应的影响。基于Matlab平台对所建立的抑制条件下的好氧生物膜模型进行了模拟，该程序较好地模拟生物膜在稳态条件下处理焦化废水的结果，能够为生物膜反应器的设计、运行和管理提供指导，具备一定的参考价值，值得进行进一步的深入研究和推...

【论文题纲】

摘要	5-6
Abstract	6-11
第一章绪论	11-25
1.1 问题的提出	11-12
1.2 焦化废水概述	12-15
1.2.1 焦化废水的形成过程	12-13
1.2.2 焦化废水的特点	13-15
1.3 水处理模型国内外研究现状	15-23
1.3.1 活性污泥法动力学模型的研究进展	15-21
1.3.2 生物膜法动力学模型的研究进展	21-23
1.4 本文研究的目的、研究内容	23-25
1.4.1 研究目的	23
1.4.2 研究内容	23-25
第二章活性污泥1号数学模型分析	25-37
2.1 模型简介	25-27
2.1 污泥模型(ASM NO.1)的组分描述	27-31
2.1.1 ASM NO.1中的COD成分	27-29
2.1.2 ASM NO.1中的氮组分	29-31
2.2 ASM NO.1中的反应类型	31-33
2.2.1 异养微生物的充氧生长	31
2.2.2 异养微生物的缺氧生长	31-32
2.2.3 自养细菌的需氧生长(硝化作用)	32
2.2.4 异养微生物的衰减	32
2.2.5 自养微生物的衰减	32-33
2.2.6 可溶性有机氮的氨化作用	33
2.3 ASM NO.1模型在应用中存在的主要难题	33-35
2.3.1 参数的测定研究	33-34
2.3.2 ASM NO.1模型的简化	34-35
2.3.3 模型的校正	35
2.4 ASM NO.1的局限性	35-37
第三章生物膜模型的建立	37-50
3.1 基本假设	37
3.2 生物膜内生化反应的分析	37-39
3.2.1 碳氧化	37-38
3.2.2 氨化	38
3.2.3 硝化	38
3.3.4 反硝化	38
3.3.5 生物除磷	38-39
3.3 好氧生物膜模型的建立	39-48
3.3.1 生物膜中底物降解动力学模型	39-42
3.3.2 生物膜内各组分的降解速率方程	42-43
3.3.3 方程的求解过程	43-46
3.3.4 好氧生物膜数学模型	46-48
3.4 模型的修正	48-49
3.4.1 有毒物质的抑制	48-49
3.4.2 温度的修正	49
3.5 模型参数分析	49-50
第四章 BAF处理焦化废水实验及模拟结果	50-71
4.1 仿真试验	50-55
4.1.1 试验流程和装置	50-51
4.1.2 实验材料的选择	51
4.1.3 实验运行状况	51-55
4.2 模型参数的选择与确定	55-60
4.2.1 化学计量学和反应动力学参数的估计	55-56
4.2.2 生物膜厚度的确定	56-57
4.2.3 抑制系数的确定	57-58
4.2.4 反应器内生物膜表面积计算	58
4.2.5 活性微生物浓度	58-59
4.2.6 扩散系数~(D_w)与有效扩散系数~(D_f)	59
4.2.7 液膜层的厚度	59-60
4.2.8 生物膜脱落速率	60
4.3 编程的环境	60
4.4 模拟结果与讨论	60-71
4.4.1 酚浓度变化的影响	62-64
4.4.2 温度变化的影响	64-66
4.4.3 生物膜脱落速率的影响	66-67
4.4.4 进水浓度的影响	67-69
4.4.5 生物膜的厚度的影响	69-71
第五章结论与建议	71-73
5.1 主要研究成果	71-72
5.2 主要问题和建议	72-73
参考文献	73-81
致谢	81-82
研究生在读期间发表的论文	82

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.57843



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