活性污泥動力學(xué)模型及數(shù)值模擬導(dǎo)論

1 概論1
1.1 引言1
1.2 活性污泥法生物去除機(jī)理研究進(jìn)展1
1.2.1 有機(jī)物質(zhì)生物去除機(jī)理1
1.2.2 生物脫氮機(jī)理3
1.2.3 生物除磷機(jī)理4
1.3 活性污泥法生物場數(shù)學(xué)模型5
1.3.1 傳統(tǒng)活性污泥法生物動力學(xué)模型5
1.3.2 活性污泥法結(jié)構(gòu)化模型研究進(jìn)展7
1.4 活性污泥反應(yīng)器水力學(xué)模型12
1.4.1 理想流動模型12
1.4.2 非理想流動模型13
1.5 活性污泥法溫度場模型研究進(jìn)展14
1.6 活性污泥法多場耦合模型15
1.6.1 生物場水力場耦合模型15
1.6.2 生物場水力場溫度場耦合模型16
1.6.3 生物場物化場耦合模型16
1.7 二沉池模型研究進(jìn)展16
1.7.1 一維沉淀模型17
1.7.2 二維、三維模型17
1.7.3 改進(jìn)的沉淀池模型17
1.8 活性污泥法數(shù)學(xué)模型建立概述18
1.8.1 數(shù)學(xué)模型的定義和特征18
1.8.2 數(shù)學(xué)模型的分類18
1.8.3 活性污泥系統(tǒng)模擬的一般方法19
1.9 討論與小結(jié)20
參考文獻(xiàn)21
2 污水生物處理的基本工藝過程29
2.1 生物處理系統(tǒng)的生物學(xué)29
2.1.1 生物種群29
2.1.2 選擇作用30
2.2 生物處理系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)化過程32
2.2.1 生物增長33
2.2.2 水解過程33
2.2.3 衰減過程34
2.3 有機(jī)物的好氧異養(yǎng)轉(zhuǎn)化34
2.3.1 好氧異養(yǎng)轉(zhuǎn)化的反應(yīng)過程34
2.3.2 好氧異養(yǎng)轉(zhuǎn)化的產(chǎn)率系數(shù)35
2.3.3 好氧異養(yǎng)轉(zhuǎn)化中的營養(yǎng)物36
2.3.4 好氧異養(yǎng)轉(zhuǎn)化的動力學(xué)36
2.3.5 異養(yǎng)微生物的好氧轉(zhuǎn)化37
2.3.6 環(huán)境因素對好氧異養(yǎng)轉(zhuǎn)化的影響37
2.4 硝化過程40
2.4.1 硝化反應(yīng)40
2.4.2 堿度41
2.4.3 硝化動力學(xué)41
2.4.4 環(huán)境因素對硝化的影響41
2.5 反硝化過程45
2.5.1 反硝化反應(yīng)45
2.5.2 反硝化的產(chǎn)率系數(shù)45
2.5.3 營養(yǎng)物46
2.5.4 堿度46
2.5.5 反硝化動力學(xué)46
2.5.6 環(huán)境因素對反硝化的影響46
2.6 生物除磷過程48
2.6.1 生物除磷反應(yīng)48
2.6.2 生物除磷的產(chǎn)率系數(shù)49
2.6.3 堿度49
2.6.4 生物除磷動力學(xué)49
2.6.5 生物除磷的環(huán)境因素50
2.7 厭氧過程51
2.7.1 厭氧反應(yīng)51
2.7.2 厭氧過程的產(chǎn)率系數(shù)52
2.7.3 厭氧過程中的有機(jī)物53
2.7.4 厭氧過程中的堿度53
2.7.5 厭氧過程的動力學(xué)53
2.7.6 產(chǎn)氣過程53
2.7.7 厭氧過程的環(huán)境影響因素54
2.8 討論與小結(jié)55
參考文獻(xiàn)55
3 活性污泥基本動力學(xué)模型57
3.1 概述57
3.1.1 活性污泥模型概述57
3.1.2 活性污泥模型格式與符號58
3.2 ASM1模型59
3.2.1 ASM1模型概述59
3.2.2 ASM1模型矩陣60
3.3 ASM2模型62
3.3.1 ASM2模型概述62
3.3.2 ASM2模型矩陣62
3.4 ASM2d模型65
3.4.1 ASM2d模型概述65
3.4.2 ASM2d模型矩陣66
3.5 ASM3模型69
3.5.1 ASM3模型概述69
3.5.2 ASM3模型矩陣70
3.6 討論與小結(jié)73
參考文獻(xiàn)73
4 活性污泥營養(yǎng)物質(zhì)去除模型75
4.1 概述75
4.2 UCTPHO模型75
4.2.1 模型概述75
4.2.2 模型動力學(xué)和化學(xué)計量學(xué)76
4.3 B&D模型81
4.3.1 模型概述81
4.3.2 模型動力學(xué)和化學(xué)計量學(xué)83
4.4 TUDP模型90
4.4.1 模型概述90
4.4.2 模型動力學(xué)和化學(xué)計量學(xué)90
4.5 ASM3BioP模型92
4.5.1 模型概述92
4.5.2 模型動力學(xué)和化學(xué)計量學(xué)92
4.6 兩步硝化模型96
4.6.1 模型概述96
4.6.2 模型動力學(xué)與化學(xué)計量學(xué)96
4.7 BNRM1模型100
4.7.1 模型概述100
4.7.2 模型動力學(xué)與化學(xué)計量學(xué)100
4.8 活性污泥全耦合模型FCASMs104
4.8.1 模型概述104
4.8.2 FCASM2模型104
4.8.3 FCASM3模型111
4.9 討論與小結(jié)129
參考文獻(xiàn)129
5 活性污泥系統(tǒng)多場耦合模型131
5.1 概述131
5.2 生物場水力場耦合模型131
5.2.1 Lee模型131
5.2.2 FCASM2Hydro耦合模型132
5.3 生物場水力場溫度場耦合模型135
5.3.1 General模型135
5.3.2 FCASM3HydroTemp耦合模型138
5.4 討論與小結(jié)141
參考文獻(xiàn)141
6 模型進(jìn)水組分與參數(shù)測定143
6.1 概述143
6.2 污水常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)測定方法簡介143
6.2.1 有機(jī)組分的測定143
6.2.2 氮的測定149
6.2.3 磷酸鹽的測定150
6.3 呼吸實(shí)驗(yàn)原理與測量技術(shù)151
6.3.1 呼吸實(shí)驗(yàn)原理151
6.3.2 電解質(zhì)呼吸儀151
6.3.3 測量液相中溶解氧濃度的呼吸測量技術(shù)152
6.4 模型主要動力學(xué)參數(shù)的測定154
6.4.1 異養(yǎng)菌衰減系數(shù)bH的測定154
6.4.2 異養(yǎng)菌最大比增長速率μmH的測定155
6.4.3 自養(yǎng)菌最大比增長速率μmA的測定156
6.5 討論與小結(jié)157
參考文獻(xiàn)158
7 模型參數(shù)識別159
7.1 概述159
7.2 專家法159
7.3 過程工程法159
7.4 靈敏度分析法160
7.5 其它數(shù)學(xué)方法162
7.6 討論與小結(jié)162
參考文獻(xiàn)162
8 A/A/O污水處理工藝數(shù)值模擬及應(yīng)用163
8.1 概述163
8.2 A/A/O污水處理系統(tǒng)的工藝簡介163
8.3 A/A/O污水處理系統(tǒng)的FCASM3HydroTemp耦合模型164
8.3.1 A/A/O工藝FCASM3HydroTemp耦合模型假設(shè)164
8.3.2 A/A/O工藝FCASM3HydroTemp耦合模型建立164
8.4 A/A/O污水處理工藝的可視化模擬167
8.4.1 數(shù)值模擬方法167
8.4.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析169
8.5 A/A/O污水處理工藝的優(yōu)化分析183
8.5.1 A/A/O工藝參數(shù)優(yōu)化分析183
8.5.2 A/A/O工藝水力條件影響分析188
8.5.3 A/A/O工藝水溫影響分析192
8.6 討論與小結(jié)195
參考文獻(xiàn)195
9 A/O污水處理工藝數(shù)值模擬及應(yīng)用197
9.1 概述197
9.2 A/O污水處理系統(tǒng)的工藝簡介197
9.3 A/O污水處理系統(tǒng)的FCASM3Hydro耦合模型198
9.3.1 A/O工藝FCASM3Hydro耦合模型假設(shè)198
9.3.2 A/O工藝FCASM3Hydro耦合模型建立198
9.4 A/O污水處理工藝的可視化模擬199
9.4.1 數(shù)值模擬方法199
9.4.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析199
9.5 A/O污水處理工藝的優(yōu)化分析204
9.6 討論與小結(jié)208
參考文獻(xiàn)209
10 水蚯蚓微生物共生系統(tǒng)細(xì)觀機(jī)理耦合模型211
10.1 概述211
10.2 水蚯蚓微生物共生系統(tǒng)細(xì)觀機(jī)理耦合模型212
10.2.1 模型假設(shè)212
10.2.2 “水蚯蚓微生物共生系統(tǒng)”細(xì)觀機(jī)理模型建立212
10.2.3 “水蚯蚓微生物共生系統(tǒng)”細(xì)觀機(jī)理耦合模型校驗(yàn)216
10.3 “水蚯蚓微生物共生系統(tǒng)”生物場水力場耦合模型217
10.3.1 TFCASMHydro耦合模型建立217
10.3.2 TFCASMHydro耦合模型校驗(yàn)219
10.4 水蚯蚓微生物生物場水力場耦合模型應(yīng)用220
10.4.1 新型氧化溝工藝數(shù)值模擬應(yīng)用220
10.4.2 交替SBR工藝數(shù)值模擬應(yīng)用228
10.4.3 Unitank工藝數(shù)值模擬應(yīng)用230
10.5 討論與小結(jié)236
參考文獻(xiàn)236
11 活性污泥污水處理廠數(shù)值模擬軟件應(yīng)用239
11.1 概述239
11.2 模型軟件介紹239
11.2.1 SSSP軟件239
11.2.2 EFOR軟件242
11.2.3 GPSX軟件246
11.2.4 SIMBA軟件247
11.2.5 WEST軟件248
11.2.6 DESASS軟件及其它249
11.3 討論與小結(jié)251
參考文獻(xiàn)252
12 活性污泥模型機(jī)理及仿真應(yīng)用新進(jìn)展253
12.1 活性污泥機(jī)理研究新進(jìn)展253
12.2 活性污泥機(jī)理模型新進(jìn)展254
12.3 活性污泥仿真應(yīng)用新進(jìn)展255
參考文獻(xiàn)255