清華施漢昌講座-廢水生物處理的數(shù)值模擬研究

《清華施漢昌講座-廢水生物處理的數(shù)值模擬研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、施漢昌環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系廢水生物處理的數(shù)值模擬研究主要內(nèi)容中國水污染的現(xiàn)狀廢水生物處理的優(yōu)勢廢水生物處理的數(shù)學(xué)模型與工具生物處理反應(yīng)器模擬的示例中國水污染的現(xiàn)狀我國經(jīng)濟快速發(fā)展帶來嚴重環(huán)境問題污染問題在我國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)多種污染同時并存一、二十年內(nèi)集中爆發(fā)大氣、水污染的經(jīng)濟損失占GDP5-7%制約社會、經(jīng)濟的發(fā)展復(fù)合污染河流的污染在411條被監(jiān)測的河流中:40%達到I—III級標(biāo)準(zhǔn)33%達到IV、V級標(biāo)準(zhǔn)27%低于V級標(biāo)準(zhǔn)100個國控監(jiān)測斷面:36%達到I—III級標(biāo)準(zhǔn)40%達到IV、V級標(biāo)準(zhǔn)24%低于V級標(biāo)準(zhǔn)湖泊的污染我國絕大

2、部分水域面臨著水體富營養(yǎng)化的問題。太湖:67%劣V類滇池:63%劣V類巢湖：43%劣V類滇池小江小江太湖城市污水處理廠的發(fā)展城市污水處理的發(fā)展：近10年來，我國已經(jīng)建成了大中型城市污水處理廠1000余座；投入資金數(shù)千億元。城市污水處理的需求：需要達標(biāo)運行、節(jié)能降耗和取得環(huán)境效益；污水處理需要更適合我國國情的新技術(shù)。廢水生物處理的優(yōu)勢廢水處理中的微生物生態(tài)系統(tǒng)腐生性微生物絮凝性微生物硝化細菌捕食性微生物有害性微生物生態(tài)環(huán)境巨大的緩沖系統(tǒng)良好的適應(yīng)性原水培養(yǎng)長期馴化優(yōu)勝劣汰形成不同功能的多種群微生物系統(tǒng)形成對水質(zhì)水量有巨大緩沖能力的處理系統(tǒng)酶的催化反應(yīng)處理系統(tǒng)的低能耗廣泛

3、的適應(yīng)性+低能耗使生物處理技術(shù)在廢水處理中占主導(dǎo)地位廢水生物處理技術(shù)的問題與改善途徑存在的問題進出水與過程的參數(shù)不清運行的非穩(wěn)態(tài)問題進一步提高處理效率在線自動檢測生物反應(yīng)器工程現(xiàn)代生物技術(shù)生物反應(yīng)動力學(xué)計算流體動力學(xué)數(shù)學(xué)工具廢水生物處理的數(shù)學(xué)模型與應(yīng)用軟件廢水處理的生物反應(yīng)動力學(xué)廢水生物處理的動力學(xué)主要包括：基質(zhì)降解動力學(xué)：基質(zhì)降解與基質(zhì)濃度、生物量等因素的關(guān)系；微生物增長動力學(xué)：微生物增長與基質(zhì)濃度、生物量、增長常數(shù)等因素的關(guān)系；相互關(guān)系：研究基質(zhì)降解與生物量增長、基質(zhì)降解與需氧、營養(yǎng)條件之間的關(guān)系。對廢水生物處理動力學(xué)模型的研究起始于20世紀(jì)50年代。美國、英

4、國和南非等國的科學(xué)家對此都有深入的研究。ASM模型是國際水質(zhì)協(xié)會（IAWQ）于1983年成立課題組開展研究。1987年ASM1模型：碳氧化、硝化、反硝化的三個過程1994年ASM2模型：增加了磷的生物和化學(xué)去除過程1998年ASM2D模型增加了反硝化的聚磷菌1999年ASM3模型修正了ASM1在某些方面存在的一些問題。目前，活性污泥模型的研究和應(yīng)用重點在這三個模型上。ASM系列活性污泥法模型ASM1(13組分、8過程)IAWQ活性污泥法模型的過程動力學(xué)和化學(xué)計算表ASM模型的比較比較項目ASM1ASM2ASM2DASM3模型組分13191913反應(yīng)過程8192112關(guān)

5、鍵過程碳氧化過程/硝化過程/反硝化過程碳氧化/硝化/反硝化/生物、化學(xué)除磷碳氧化/硝化/反硝化/生物、化學(xué)除磷碳氧化過程/硝化過程/反硝化過程模型科學(xué)性早期的模型結(jié)構(gòu)，對組成分配尚不清晰，采用死亡－再生理論模型化了除磷過程，并開始對細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了一些細致描述增加了對聚磷菌反硝化過程的描述將硝化菌和異養(yǎng)菌的過程清晰區(qū)分，并采用內(nèi)源呼吸理論使用情況經(jīng)過10多年的大量使用事例，從模擬、設(shè)計到控制都較成熟逐漸開始廣泛應(yīng)用，ASM2D出現(xiàn)后的一段時間應(yīng)用逐漸逐漸取代了ASM2的應(yīng)用還沒有大量的驗證和使用基本評價大量成熟和穩(wěn)定的應(yīng)用模型非常復(fù)雜，但包含了重要的厭氧和除磷過程模型

6、非常復(fù)雜，但包含了重要的厭氧和除磷過程模型描述的先進性，在大量成熟應(yīng)用后，可逐漸取代ASM1。ASM模型的求解：（1）活性污泥法的分類完全混合式推流式活性污泥法活性污泥法單級完全混合式活性污泥法AB工藝A/O工藝ASM模型的求解和應(yīng)用采用多個CSTR反應(yīng)器串連可以模擬各種活性污泥工藝流程A/A/O活性污泥法CSTRCSTRCSTRCSTRCSTRAAOSS缺氧－好氧工藝(AO)：A2OOO二沉池厭氧－缺氧－好氧工藝(A2O)：A1A2OO二沉池氧化溝工藝(交替缺氧、好氧)：A2A2OO二沉池SBR工藝(在一個周期內(nèi)，時間上的推流、空間上的完全混合):T5沉淀T1T2T

7、3T4WWTP模擬軟件軟件名稱基礎(chǔ)模型模擬工藝SIMBA4.0ASM,消化模型,污染負荷模型活性污泥,SBR,氧化溝EFORASM1,ASM2D,3種水力模型活性污泥,污泥回流WESTASM系列,沉淀池模型活性污泥，SBR，生物膜GPS-XASM系列,沉淀池,生物膜等活性污泥，生物膜ODSSASM1,ASM2D，沉淀池模型活性污泥法，模擬系統(tǒng)與專家系統(tǒng)其他軟件：SASSPro,AQUASIM,AQUASYSTEM,ARASIM,EWSIM計算流體力學(xué)及其應(yīng)用軟件計算流體力學(xué)及其應(yīng)用軟件CFD（ComputationalFluidDynamics）即