基于粒数衡算方程的好氧颗粒污泥数学模型研究

摘要

好氧颗粒污泥是在微生物细胞的自絮凝作用下通过生物膜包裹而形成的微生物聚集体。它具有密度大、结构稳定和沉淀性能突出等优点,能够保证反应器系统较高的生物保留率,使得其能够处理具有高浓度污染物和有毒物的污水。然而,目前对好氧颗粒污泥形成和稳定最优的运行条件仍无法准确确定。因此,本文建立了基于粒数衡算方程的好氧颗粒污泥模型,应用于好氧颗粒污泥颗粒化的模拟,以有利于颗粒化过程的控制,对好氧颗粒污泥反应器的稳定性提供指导。
　　本文在研究已有好氧颗粒污泥相关成果和粒数衡算方程的基础上,建立了分别针对颗粒污泥的解体、生长和沉降粒数衡算模型,并借助Matlab软件数值求解。在解体模型建立的过程中,确定了解体选择速率函数和解体函数,并对颗粒污泥解体实验进行了验证,获得了较好的效果。针对粒数衡算方程中的生长速率函数,从表观产率概念等建立了生长速率函数,基本符合实际不同粒径生长速率的变化趋势。对颗粒沉降过程研究中,通过已有活性污泥沉降模型,提出了应用于好氧颗粒污泥的沉降模型,通过Takacs公式可以出沉降速率,利用一维通量方程和粒数衡算方程耦合推算出了污泥沉降过程中数量的分布。
　　最后根据已有的实验研究,分析曝气、沉降、排水和进水四个阶段过程,将综合的粒数衡算方程应用于各个阶段模拟,获得了较好的模拟效果。这也为以后将粒数衡算方程应用好氧颗粒污泥的建模提供了指导。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2好氧颗粒研究现状

1.3粒数衡算方程概况

1.4课题来源

1.5研究主要内容及技术路线

第二章 好氧颗粒污泥解体模型

2.1实验方法

2.2解体模型建立

2.3参数的敏感分析

2.4解体模型验证

第三章 好氧颗粒污泥生长模型

引言

3.1生长模型建立

3.2参数的敏感分析

3.3生长模型计算

第四章 好氧颗粒污泥沉降模型

4.1好氧颗粒污泥沉降性能

4.2好氧颗粒污泥沉淀速率的理论

4.3沉降模型计算

第五章 好氧颗粒污泥综合模型及其验证

5.1实验方法

5.2粒数衡算方程

5.3结果和讨论

第六章 结论和展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文