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随着水处理理论研究的逐步深入,人们从原先重视工艺研究转移到对机理性的研究。数学模型可以全面而准确的描述一个复杂系统内的多种生物反应过程,可以帮助我们认识反应过程的机理性内容。利用数学模型不仅可以模拟预测污水处理厂的出水情况,同时又能分析污水厂的实时运行状况,辅助指导工艺选择、方案设计、管理污水厂的操作和运行。生物絮凝吸附强化一级处理可以快速去除有机污染物质,具有适应能力强、对有机物的去除率高、能够脱氮除磷、基建投资成本低、运行能耗省等特点。曝气生物滤池具有去除效率高、深度脱氮除磷、运行效果稳定、占地面积小、水力停留时间短、投资成本低、耐冲击能力强等优点。 建立生物絮凝吸附-曝气生物滤池(BAF)组合工艺,生物絮凝吸附过程作为预处理工艺减轻后续 BAF有机负荷冲击,两种工艺优势互补,共同作用,对污染物的去除起到了很好的作用。经过组合工艺的处理,生活污水的出水指标已达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级 A的标准值,污染物的去除效果良好。 论文通过对生活污水实际去除过程及效果的分析,分别以 ASM1和ASM3为基础,建立了生物絮凝吸附工艺模型和曝气生物滤池模型。 分别对 ASM1和ASM3为基础建立的活性污泥模型和生物膜多基质模型基本假设、动力学原理进行了介绍,列出化学计量数矩阵和反应速率方程,并给出模型中所涉及的动力学参数和化学计量系数参考值。特别地对曝气生物滤池模型建立中所涉及到的部分生物膜参数给出了计算方法。 根据简化修改后的两种模型,采用 AQUASIM软件对生物絮凝吸附工艺和曝气生物滤池工艺进行仿真模拟,并利用软件平台上自带的“绝对-相对”灵敏度函数来对模型参数进行校验,从而得到模型中灵敏度较大的参数,即对模拟结果影响较大的参数。利用 AQUASIM软件中的残差分析功能,选取模型中敏感性较大的参数进行修正校验,使得模型得到最佳拟合结果。 分别对生物絮凝吸附工艺和曝气生物滤池工艺实际实验数据进水COD浓度、实测 COD浓度和模拟 COD浓度进行相关性分析,同理对氨氮数据也进行了类似的相关性分析,得到其相关系数即可定量分析模型拟合结果的准确性。同时绘制实际数据与模拟数据散点图,COD、氨氮实际出水浓度与模拟预测值的散点在y=x附近波动,说明模型对污染物模拟的误差在可接受范围内,模拟结果较为可信。 论文建立的模型能够很好地模拟组合工艺的稳定运行,为工艺的研究开发、优化设计、运行管理提供了有价值的参考资料。同时,论文还提出了模型建立的不足之处,给出了推荐性意见和仍需进一步的研究的问题。