污水处理A2/O工艺数学模型的建立与参数优化研究

摘要

水环境是生命赖以生存的基础，而随着经济的高速发展，人类对于水环境的影响也越来越显著。近年来我国不断加强对环保方面的投入，同时制定了高标准的污水处理标准，这对于很多沿用传统工艺的处理厂是一个巨大的挑战，本文针对目前已经在我国广泛普及的A2/O工艺，基于国际水协会（IWA）发布的ASM2d模型，并在此基础之上加入生物除磷代谢模型形成新的耦合模型，利用BioWin软件平台分析和预测在A2/O工艺处理过程中的水质变化。同时结合正交试验的结果，讨论了在不同C/N下A2/O工艺对目标去除物的最佳工况。
　　本文的耦合模型对磷的描述基于PAOs细胞内聚合物PHA、Poly-P及糖原XGLY形成及降解的基础上，不同于ASM2d中对宏观表象生长速率的依赖。引入开关函数表明环境对代谢过程产生的抑制作用，在物料平衡方程的基础上对各组分的变化进行描述。针对模型中的动力学参数与化学计量学参数进行灵敏度分析，对灵敏度较高的参数进行系统的调整，提高模型中模拟值与实测值的吻合度。
　　利用已经校核完毕的耦合模型展开动态模拟，研究不同控制手段对单一目标去除物的削减规律，同时结合正交试验的分析结论，确定在不同C/N下A2/O工艺的最佳运行工况点：在低C/N下，水力停留时间为12h，内回流比取100%。污泥回流比取50%，溶解氧水平保持为B水平；在高C/N下，水力停留时间为8h，内回流比取150%。污泥回流比取75%，溶解氧水平保持为C水平。并在已经确定的最优工况下，研究不同负荷下最优工况对水质变动的抗冲击负荷能力，分析A2/O各反应段物质去除规律，讨论了在相应条件下耦合模型对实测值的模拟效果。结果表明最优工况下A2/O工艺能适应较大的水质波动，同时耦合模型具备较好的模拟预测效果，对实际水厂运行有指导和借鉴意义。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 A2/O工艺原理和主要影响因素分析

1.3 活性污泥ASMs系列模型与国内外发展现状

1.4 生物除磷代谢数学模型及应用

1.5 污水处理模拟仿真平台的发展与应用

1.6 课题研究内容

第2章 实验材料与方法及反应器启动

2.1 实验装置

2.2 污泥接种、驯化及实验用水

2.3 测定分析方法

2.4 反应器的启动与运行控制

2.5 本章小结

第3章 A2/O工艺ASM2d与生物除磷代谢耦合模型研究

3.1 ASM2d与生物除磷代谢耦合模型的建立

3.2 A2/O工艺耦合模型的动力学表达

3.3 基于A2/O工艺耦合模型物料守恒方程分析

3.4 本章小结

第4章 A2/O工艺耦合模型稳态模拟与校验

4.1 A2/O工艺耦合模型的稳态模拟

4.2 A2/O工艺耦合模型参数灵敏度分析

4.3 模型参数校正

4.4 本章小结

第五章 A2/O工艺动态模拟及最优削减点的确定

5.1 A2/O工艺动态模拟

5.2 A2/O工艺最优工况点的确定

5.3 A2/O工艺最优工况抗冲击负荷实验与模拟

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢