雙循環(huán)兩相(BICT)生物處理工藝的建模及模擬研究.pdf

1、雙循環(huán)兩相(BICT)生物處理工藝通過設(shè)置兩套污泥系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)不同種群微生物的分相強(qiáng)化培養(yǎng),從而達(dá)到對氮、磷的高效穩(wěn)定去除,由生物選擇區(qū)(厭氧)、主反應(yīng)區(qū)SBR、沉淀池和生物膜硝化區(qū)組成。BICT是懸浮生長活性污泥法和附著生長生物膜法的復(fù)合工藝,還是連續(xù)運(yùn)行系統(tǒng)和間歇運(yùn)行系統(tǒng)的復(fù)合工藝。本文基于Matlab平臺(tái)和活性污泥2號(hào)模型開發(fā)了BICT工藝數(shù)學(xué)模型,并采用該模型對一個(gè)虛構(gòu)的非實(shí)體污水處理系統(tǒng)進(jìn)行模擬研究,驗(yàn)證了模型的實(shí)用性,對運(yùn)行效

2、能的影響因素進(jìn)行了研究,并分析了主反應(yīng)器內(nèi)COD、N、P的逐時(shí)變化規(guī)律,有利于更好地研究BICT工藝特性、加速其工程化進(jìn)程。
　　 本文的主要研究內(nèi)容包括:BICT工藝的建模方法探討、模型的構(gòu)建、模型的分析和驗(yàn)證、BICT工藝的模擬研究。
　　 首先,從物理邊界條件限制和生化反應(yīng)過程描述兩個(gè)方面著手BICT工藝建模。選用ASM2作為BICT工藝活性污泥生物過程(生物選擇區(qū)和主反應(yīng)區(qū))建模的基本平臺(tái),采用一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)來描

3、述生物膜硝化區(qū)的有機(jī)物降解過程。從連續(xù)流系統(tǒng)建模、間歇流系統(tǒng)建模以及主反應(yīng)區(qū)4個(gè)SBR之間的切換、連續(xù)流系統(tǒng)和間歇流系統(tǒng)的銜接等角度探討了BICT模型的構(gòu)建方法。
　　 其次,利用Matlab計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言將構(gòu)建的模型用數(shù)學(xué)形式表達(dá)出來,采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法,將總程序劃分為若干個(gè)模塊,每個(gè)模塊完成相應(yīng)的子功能,產(chǎn)生了包含98個(gè)方程的常微分方程組,采用odel5s數(shù)學(xué)算法求解常微分方程組,在經(jīng)過一系列的調(diào)試運(yùn)行后最終完成B

4、ICT模型的構(gòu)建。
　　 再次,采用所建立的BICT模型對一個(gè)虛構(gòu)的非實(shí)體污水處理系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析,進(jìn)而達(dá)到對所建立模型進(jìn)行驗(yàn)證的目的。在設(shè)定的BICT構(gòu)筑物體積、運(yùn)行控制條件下對其處理典型城市生活污水過程進(jìn)行模擬分析研究。模型進(jìn)水組分設(shè)定為典型的城市生活污水；動(dòng)力學(xué)參數(shù)根據(jù)ASM2給出20℃典型值,通過阿累尼烏斯公式進(jìn)行修正；化學(xué)計(jì)量學(xué)系數(shù)采用ASM2推薦的典型值。以前期的BICT實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基準(zhǔn),對比實(shí)驗(yàn)解結(jié)果曲線和模型輸出曲