膜生物反应器污水处理及膜污染过程的数学模拟与研究
膜生物反应器污水处理及膜污染过程的数学模拟与研究【摘要】:膜生物反应器(MBR)利用膜分离装置代替传统的二沉池,实现了固液的有效分离,被视为最具发展潜力和应用前景的污水处理新工艺之
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X703
【目录】:
- 摘要4-6
- ABSTRACT6-9
- 目录9-17
- 索引17-24
- 第1章 绪论24-45
- 1.1 课题背景24-26
- 1.2 膜生物处理技术的现状及挑战26-30
- 1.2.1 膜生物技术的发展历程26-27
- 1.2.2 膜生物反应器的分类及特点27-28
- 1.2.3 膜生物处理技术的发展机遇28-30
- 1.3 膜生物处理技术膜污染过程研究进展30-37
- 1.3.1 膜污染特点30
- 1.3.2 膜污染过程主要影响因素30-37
- 1.4 膜生物反应器污水处理及膜污染过程模拟的研究进展37-42
- 1.4.1 活性污泥模型37-38
- 1.4.2 膜生物处理技术生物处理过程模拟38-40
- 1.4.3 膜污染过程模型40-42
- 1.5 课题研究意义与内容42-45
- 1.5.1 课题研究意义42-43
- 1.5.2 课题来源43
- 1.5.3 课题研究内容43-45
- 第2章 实验及分析方法45-59
- 2.1 实验装置构成及主要运行参数45
- 2.2 SMP 生成代谢序批试验45-46
- 2.3 污泥混合液膜污染特性试验46-47
- 2.3.1 SMP 膜污染特性试验46-47
- 2.3.2 EPS 膜污染特性试验47
- 2.4 分析方法47-58
- 2.4.1 常规水质及污泥浓度分析47-48
- 2.4.2 SMP 和 EPS 分析48-50
- 2.4.3 污泥混合液分析50
- 2.4.4 扩展 ASM3-SMP 模型参数测定50-57
- 2.4.5 膜污染阻力测定57
- 2.4.6 临界通量测定57-58
- 2.5 模拟环境的选择58-59
- 第3章 溶解性微生物产物膜污染特性及生成代谢机制研究59-83
- 3.1 引言59
- 3.2 微生物降解基质及代谢过程中 SMP 性质研究59-66
- 3.2.1 SMP 组成成分与含量分析59-61
- 3.2.2 UAP 和 BAP 生成代谢中 EEM 分析61-63
- 3.2.3 UAP 和 BAP 生成代谢中 FTIR 分析63-64
- 3.2.4 UAP 和 BAP 生成代谢中分子量分布64-66
- 3.3 UAP/BAP 过滤特性研究66-74
- 3.3.1 UAP、BAP 以及 SMP 的过滤行为66-68
- 3.3.2 UAP 和 BAP 过滤前后 EEM 分析68-70
- 3.3.3 UAP 和 BAP 过滤前后分子量分布70-71
- 3.3.4 膜面污染物的 ATR-FTIR 分析71-73
- 3.3.5 膜表面的 AFM 观测73-74
- 3.4 UAP/BAP 污染过程模拟74-76
- 3.4.1 堵塞过滤模型74-75
- 3.4.2 UAP/BAP 过滤过程模拟75-76
- 3.5 SMP 生成代谢模型的建立76-82
- 3.5.1 参数估计及置信区间计算77
- 3.5.2 BAP 生成代谢模型的构建77-78
- 3.5.3 异养菌利用基质 UAP 生成代谢模型的构建78-80
- 3.5.4 自养菌利用基质 UAP 生成代谢模型的构建80
- 3.5.5 操作条件对 SMP 形成影响的分析80-82
- 3.6 本章小结82-83
- 第4章 基于扩展 ASM3-SMP 的 MBR 中营养物质降解过程的模拟研究83-115
- 4.1 引言83
- 4.2 MBR 生物处理过程及泥饼层过滤作用联合模型的构建83-90
- 4.2.1 MBR 扩展 ASM3-SMP 模型的构建83-85
- 4.2.2 MBR 泥饼层-滤膜过滤模型构建85-89
- 4.2.3 MBR 生物处理过程及泥饼层过滤作用联合模型的计算89-90
- 4.3 MBR 联合模型参数测定结果分析90-93
- 4.4 MBR 扩展 ASM3-SMP 模型的敏感性及不确定性分析93-109
- 4.4.1 基于扩展 FAST 算法的全局敏感性分析94-96
- 4.4.2 敏感性分析参数分布范围的确定96-100
- 4.4.3 MBR 扩展 ASM3-SMP 模型全局敏感性分析结果及探讨100-104
- 4.4.4 MBR 扩展 ASM3-SMP 模型不确定分析及评估104-108
- 4.4.5 MBR 扩展 ASM3-SMP 模型不确定性分析结果及参数校正108-109
- 4.5 MBR 污染物生物降解过程模拟结果与分析109-111
- 4.6 MBR 膜面泥饼层-滤膜对污染物截留过滤模拟结果与分析111-113
- 4.7 本章小结113-115
- 第5章 活性污泥丝状菌膨胀对膜污染的影响以及 EPS-滤膜间作用能分析115-141
- 5.1 引言115
- 5.2 丝状菌膨胀对膜污染的影响115-120
- 5.3 不同活性污泥形态的 EPS 膜吸附污染特征研究120-132
- 5.3.1 EPS 膜吸附污染的实验研究120-122
- 5.3.2 EPS-滤膜间 XDLVO 作用能计算122-124
- 5.3.3 重构膜表面形态表征124-125
- 5.3.4 滤膜表面及 EPS 热力学性质分析125-128
- 5.3.5 EPS-重构膜之间 XDLVO 能谱分析128-132
- 5.4 MBR 中污泥形态图像分析及自回归历遍预测模型的构建132-139
- 5.4.1 MBR 中污泥形态图像分析132-134
- 5.4.2 自回归历遍模型的构建134-135
- 5.4.3 基于图像分析技术的污泥形态参数分析及 ARX 模型的建立135-139
- 5.5 本章小结139-141
- 第6章 MBR 膜污染过程模拟及控制条件的优化141-163
- 6.1 引言141
- 6.2 MBR 膜污染模型的建立141-148
- 6.2.1 MBR 膜孔污染阻力模型141-142
- 6.2.2 MBR 膜面泥层污染阻力模型142-147
- 6.2.3 MBR 膜污染模型参数的确定147-148
- 6.3 MBR 膜污染模型模拟值与实验值的对比148-150
- 6.4 MBR 膜面泥饼层污染过程模拟研究150-156
- 6.4.1 泥饼层塌缩效应及絮体孔隙的区分对泥饼层比阻的影响研究150-152
- 6.4.2 泥饼层污染模型中不同d a、 J 对 realinter和intra的影响研究152-154
- 6.4.3 泥饼层污染模型中不同 df 与 s对 cake的影响研究154-156
- 6.5 MBR 膜孔堵塞过程模拟研究156-157
- 6.6 MBR 运行参数对膜污染的影响与优化157-161
- 6.7 本章小结161-163
- 结论163-165
- 参考文献165-184
- 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果184-186
- 致谢186-187
- 个人简历187
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