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城市污水活性污泥处理系统模拟-ASM2D

来源:论文学术网
时间:2024-08-20 13:53:07
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城市污水活性污泥处理系统模拟-ASM2D【摘要】:国际水协开发的活性污泥模型(Activated Sludge Model 2D)作为污水处理工艺设计、污水处理厂运行管理和污水处理

【摘要】: 国际水协开发的活性污泥模型(Activated Sludge Model 2D)作为污水处理工艺设计、污水处理厂运行管理和污水处理新技术、新工艺的研究开发等的新工具,自20世纪80年代中后期以来已在国外得到大量运用,但在在国内应用相对较晚,尚处于起步阶段。本文基于Matlab平台和活性污泥2D模型开发了活性污泥过程模拟程序(Simulating Program for Activated Sludge Model No.2D,SPASM2D) ,对西南某污水厂的运行进行了稳态和动态模拟研究,以期为该厂的运行管理提供参考数据。为解决活性污泥模型中微分方程求解问题,开发了基于Matlab为平台的活性污泥2D模型和二沉池模型的活性污泥系统模拟程序,还开发了灵敏度分析程序,分析了所有化学计量学系数、动力学参数对主要出水指标COD、TN、NH3-N和TP的灵敏度分析。灵敏度分析结果表明,只有有限的参数对出水水质有重要的影响。有23个参数灵敏度的绝对值大于0.6,占11.5%,还有2个参数灵敏度的绝对值在0.3与0.6之间,占1%,还有19个参数灵敏度的绝对值在0. 1与0.3之间,占9.5%,剩下72个参数灵敏度的绝对值小于0.1,占78%。 本文采用国际水协推荐的参数典型值作为初始值运行模拟程序,根据灵敏度分析结果,在调整了1个参数的典型值以后,即自养菌的产率系数YA的值0.24g(COD)/g(N)调整为0.32g(COD)/g(N),使模拟值和实测值取得了较好的吻合,相对误差均小于1%。 利用经校核和验证的模型对连读多日运行状况的进行稳态和动态的模拟,未考虑温度的稳态模拟的COD、TN、TP和NH3-N的平均相对误差分别为20%,11%,11%和14%,考虑温度的稳态模拟的平均相对误差分别为21%,12%,12%和12%,动态模拟的平均相对误差为20%,12%,24%和15%,结果表明,该模型能够较好的模拟污水处理厂的运行状态。此外,本文还对污水厂运行参数(流量Q进水,SRT和硝化区与反硝化区体积比)变化时出水水质情况和二沉池的沉淀情况进行了模拟预测,为污水厂的日常管理提供了参考。通过模拟得出污水厂运行的一些最佳控制工况,当SRT控制在12d时,出水COD、TN、TP和NH3-N出水均可达标并且处理效果较好。当硝化区与反硝化区的体积比为3时,出水各项指标效果较好。 研究结果表明,基于Matlab平台开发的活性污泥2D号模型和二沉池模型的模拟程序能够较好的对本研究的处理工艺进行模拟,并能够对运行过程中工况发生变化时的运行情况进行模拟预测,提供具有重要价值的参考数据,值得在我国进行进一步的深入研究和推广应用。 【关键词】:活性污泥2D模型 二沉池模型 稳态模拟 动态模拟
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X703
【目录】:
  • 中文摘要3-5
  • 英文摘要5-10
  • 1 绪论10-26
  • 1.1 活性污泥数学模型的发展10-18
  • 1.1.1 活性污泥模型的理论基础12-14
  • 1.1.2 活性污泥静态模型14
  • 1.1.3 活性污泥动力学模型14-17
  • 1.1.4 活性污泥1、2、3 号模型(ASM1~3)的比较17-18
  • 1.2 活性污泥数学模型的应用18-22
  • 1.2.1 国外数学模型的应用现状18-20
  • 1.2.2 国内数学模型的应用现状20-22
  • 1.3 数学模型对污水处理的意义22
  • 1.4 ASM 模型应用中存在的问题22-23
  • 1.4.1 水质的分析和测定22
  • 1.4.2 模型的简化22
  • 1.4.3 参数的校正22-23
  • 1.5 本课题研究的目的和意义23
  • 1.6 本课题主要研究内容23-26
  • 2 活性污泥系统模型26-48
  • 2.1 活性污泥数学模型(ASM2D)26-38
  • 2.1.1 模型组分27-28
  • 2.1.2 模型反应过程定义及其动力学速率表达式28-29
  • 2.1.3 典型动力学参数值和化学计量学系数29-32
  • 2.1.4 模型化学计量学矩阵32-38
  • 2.2 沉淀池模型38-46
  • 2.2.1 二沉池数学模型的建立38-40
  • 2.2.2 二沉池分层沉淀模型40-42
  • 2.2.3 污泥固体颗粒沉降速率模型42-46
  • 2.3 活性污泥系统模型46-48
  • 3 活性污泥系统模拟程序开发48-62
  • 3.1 程序开发的环境48
  • 3.2 程序的设计48-51
  • 3.2.1 建模的方法48-49
  • 3.2.2 模拟程序的总体结构图49-50
  • 3.2.3 模拟程序求解路线50
  • 3.2.4 模拟程序的功能50-51
  • 3.3 ASM2D 模型的简化51-53
  • 3.3.1 模型的假设51-52
  • 3.3.2 模型的初始化52-53
  • 3.4 组分的划定53-57
  • 3.4.1 进水组分的划分53-56
  • 3.4.2 回流污泥组分的确定56-57
  • 3.5 模型的物料平衡方程57-60
  • 3.6 小节60-62
  • 4 活性污泥系统模型的模拟与预测62-86
  • 4.1 污水处理厂简介62-64
  • 4.1.1 污水厂工艺流程62
  • 4.1.2 污水处理厂构筑物62-64
  • 4.2 程序模拟与参数校正64-77
  • 4.2.1 模型初值的确定64-65
  • 4.2.2 灵敏度分析65-68
  • 4.2.3 模型参数调整和校核68-70
  • 4.2.4 稳态模拟70-74
  • 4.2.5 动态模拟74-77
  • 4.3 活性污泥系统的模拟与预测77-84
  • 4.3.1 活性污泥系统满负荷时的模拟情况77-78
  • 4.3.2 SRT 对活性污泥系统出水水质的影响78-80
  • 4.3.3 流量对活性污泥系统出水水质的影响80-82
  • 4.3.4 硝化区与反硝化区体积比对活性污泥系统出水水质的影响82-83
  • 4.3.5 二沉池分层沉淀模型模拟83-84
  • 4.4 小节84-86
  • 5 结论与展望86-88
  • 5.1 结论86-87
  • 5.2 展望87-88
  • 致谢88-90
  • 参考文献90-96
  • 附录96


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