MBR处理生活污水试验及数学建模研究

论文摘要

水资源的短缺使得污水回用已是一个大的趋势,MBR是一种简易、高效的污水处理工艺,出水完全可回用于城市生活杂用水。所以对MBR工艺的基本理论和性能进行研究有利于这种工艺的应用和推广。本论文在研究水力停留时间对反应器处理污水的效果影响时认为,只要反应器内的污泥浓度高于2500mg/L以上,水力停留时问为6h、4h、2h时,反应器对COD、氨氮的去除率分别为91～99%和90～100%,对TN的去除率分别为10.78～34.9%、15.7～43.6%、21.6～54%。在对复合式MBR和一体式MBR进行对比研究时发现,在不排泥的情况下,对COD和氨氮总去除率分别在96%左右和97%左右。但复合式MBR对总氮的去除率要高10%左右。当反应器中污泥浓度稳定在7000～9000mg/L,在同一DO下对COD和氨氮的去除效果相差无几,但复合式反应器对TN的去除率比一体式反应器要高一些,这与反应器中微生物种类、分布和数量上存在的差异、厌氧和兼性厌氧菌的比例高、反应器内传质模型存在差异等有关。膜堵塞常见的有三种形式,即污泥在纤维丝问的淤积;有机物对膜的污染;无机垢对膜的堵塞。膜的清洗试验表明,无机物对膜的污染最为严重。在活性污泥1号模型(ASM1)基础上,对活性污泥1号模型进行了修正和改进,建立了MBR处理生活污水过程中结合碳氧化、同时硝化反硝化的机理模型,并应用MATLAB数学软件在计算机上开发了基于ASM1的MBR工艺软件,最后通过试验对模型进行验证。本研究所建立的模型能够对MBR系统性能影响因素进行评价,也能够模拟MBR的运行,自编程序模拟结果与试验结果能够很好的吻合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 膜生物反应器（MBR）国内外的研究现状及分析
• 1.2.1 国外膜生物反应器技术研究进展
• 1.2.2 国内膜生物反应器技术研究现状
• 1.3 废水处理数学模型在国内外的研究进展
• 1.3.1 废水处理数学模型在国外的研究进展
• 1.3.2 废水处理数学模型在国内的研究进展
• 1.4 研究目的和主要研究内容
• 2 不同HRT下一体式MBR运行效果试验研究
• 2.1 试验装置和试验用水
• 2.1.1 试验装置
• 2.1.2 试验用水
• 2.2 不同HRT对MBR运行效果的影响
• 2.2.1 COD的去除效果
• 2.2.2 氨氮的去除效果
• 2.2.3 TN的去除效果
• 2^--N、NO₃^--N的生成情况'>2.2.4 NO₂^--N、NO₃^--N的生成情况
• 2.3 本章小结
• 3 复合式MBR运行效果的研究
• 3.1 试验所用填料
• 3.1.1 悬浮填料
• 3.1.2 半软性填料
• 3.2 试验装置及试验配水
• 3.2.1 试验装置
• 3.2.2 试验配水
• 3.3 不排泥下复合式MBR的运行效果
• 3.3.1 不排泥下对COD的去除效果
• 3^--N的去除效果'>3.3.2 不排泥下对NH₃^--N的去除效果
• 3.3.3 不排泥下对TN的去除效果
• 3.3.4 MLSS及膜通量的变化情况
• 3.4 排泥、不同DO下复合式MBR的运行效果
• 3.4.1 排泥、不同DO下对COD的去除效果
• 3^--N的去除效果'>3.4.2 排泥、不同DO下对NH₃^--N的去除效果
• 3.4.3 排泥、不同DO下对TN的去除效果
• 3.4.4 机理分析
• 3.5 本章小结
• 4 膜通量衰减的考察与分析
• 4.1 膜通量的考察
• 4.1.1 膜通量的前期考察
• 4.1.2 膜通量的后期考察
• 4.2 本章小结
• 5 MBR同时除碳脱氮机理模型研究
• 5.1 问题的提出
• 5.2 与模型有关的假设和限定
• 5.3 MBR同时除碳脱氮机理模型的建立
• 5.3.1 概念及组分
• 5.3.2 反应过程
• 5.3.3 化学计量学
• 5.3.4 过程动力学
• 5.3.5 物料平衡方程式
• 5.4 生活污水特性和数学模型参数估计
• 5.4.1 MBR同时除碳脱氮活性污泥数学模型的建立
• 5.5 模型的求解和验证
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢