曝氣生物濾池生物膜數(shù)學模型研究.pdf

1、曝氣生物濾池(Biological Aerated Filters，BAF)被廣泛應用于污水的二級處理及深度治理中，該工藝的核心是附著在介質(zhì)上的生物膜，對生物膜生長、物質(zhì)傳質(zhì)、化學反應動力學等進行研究是了解和掌握BAF運行機理和處理效果的基礎。數(shù)學模型作為科學研究和工程設計的重要技術手段，具有投資小、見效快、易于定量化、可操作等優(yōu)點。本論文在結(jié)合對BAF生物膜理論分析的基礎上建立數(shù)學模型，并使用模型進行了預測，對模型預測準確性作了分析。

2、
　　 取用重慶市某污水處理廠活性污泥在實驗室進行培養(yǎng)馴化，富集得到好氧菌。實驗室搭建BAF處理系統(tǒng)平臺，將好氧菌掛膜到反應器中的陶粒介質(zhì)上，掛膜成功后，連續(xù)進出水，同步測定并記錄兩組實驗出水COD和氨氮濃度數(shù)據(jù)，繪制出水濃度曲線圖。
　　 采用Monod（莫氏）方程對生物膜的生長進行了研究和表征，采用Fick（菲克）定律結(jié)合物料守恒方程對生物膜的傳質(zhì)過程進行了分析，經(jīng)過計算得到生物膜中基質(zhì)消耗和基質(zhì)濃度分布以及傳質(zhì)通量

3、的函數(shù)表達式，確定了反應器中的邊界條件。
　　 以ASM2為基礎，結(jié)合反應器相關參數(shù)，簡化并建立了適合本實驗的涉及13種組分11個子過程的生物膜數(shù)學模型。ASM2是研究生物膜反應的一款經(jīng)典模型，其中對除磷和脫氮（主要為硝化反硝化）等過程考慮較充分，本研究不涉及磷的去除，對模型進行了合理簡化。強化了模型關于硝化和反硝化過程的討論，對脫氮涉及的化學反應動力學參數(shù)進行了修正。同時，結(jié)合相關文獻，給出了模型運算需要的動力學參數(shù)和部分系數(shù)

4、的典型取值。
　　 采用計算機編程對BAF反應器進行了模擬，并使用SPSS對模擬值和實測值進行了比對、相關性以及誤差分析，COD和氨氮的總體模擬效果較好，可信度較高。模擬值曲線同實測值曲線基本吻合;模擬出水濃度同實測出水濃度和實測進水濃度之間具有較強的相關性;實測出水濃度-模擬出水濃度散點圖基本分布在y=x周圍;模擬值同實測值的平均誤差約為10％。同時，對模型改進方面作了討論。
　　 本論文，通過實驗獲得數(shù)據(jù)，對生物膜基