在实际应用中调查有关莫生物反应器的参数关系.docx

在实际应用中调查有关膜生物反应器的参数关系王刚强1，李春庆2，王涛3（1.天津工业大学，天津，中国;2.天津工业大学，天津，中国;3.天津工业大学，天津，中国）摘要：因为mbr工艺处理工业废水的复杂性，大多数是非线性的和不确定的特性，但它们是特定条件下的回归模型.来自石家庄市污水处理厂的三个月mbr的工程资料,我们结合工艺中的cod、tn、tp,形成一次、二次和拟合度的对照后得到了回归模型结果与真实工程一致,对mbr调查有重大意义.关键词：mbr；cod；脱氮除磷；数学模型1. mbr中氮磷去除的机理水污染和水短缺对人们的生活和经济发展无疑是一个严重的威胁,由于它本身的优点,莫生物反应器已经逐渐的应用在污水处理中.氮和磷是富营养化的主要原因,生物养分随同步去除去着碳、氮、磷和低花费,已经广泛的被应用,但是机制竞争的存在和污泥停留时间的区别在氮磷去除的工艺中使它效率低.因此处理这个矛盾已经变成城镇污水处理被解决的问题.随着进一步揭示生物的机制、发展和有关规则的渗透,生物营养去除技术不但满足了排放标准,也考虑了污水处理能源,那是朝着cod最小值,最低的二氧化碳排放,产生剩余污泥最少,磷回复的完成,处理污水的再利用和其它方面.1.1codcod指的是强氧化剂氧化分解物质消耗氧化剂的量,单位mg/l.cod反映了还原物质的水污染情况,包括有机物、氮、铁盐、硫酸等.大体上说水中还原无机物质的数量相对来说是少的.有机污染是普遍的,因此cod被用在综合指示器中哟偶及物质相对的内容.当前我们主要是物理和化学方法去除cod,特别是臭氧处理和生物活性碳过滤.1.2生物脱氮被改善的去除污水中的氮是一个经济的、有效的和可靠地技术,在传统的二级生物处理污水中,基本的原理就是有机氮首先被异养微生物转化成氮,然后在有氧情况下废水中的氨氮被自养需氧硝化菌转化成亚硝酸和硝酸盐,最后在缺氧条件下利用反硝化细菌把硝酸盐和亚硝酸盐转变成氮气从废水中释放出来,完成去除氮的目的.单级循环总氮去除的方法易受限制条件的影响.所以我们选择多级脱氮法和加甲醇氮气法.1.3生物除磷的机制目前,国际认证和接受的生物除磷理论是多聚磷酸盐累加微生物-paos,吸收释放磷原理,厌氧需氧交替操作条件来适应聚磷菌群体,它们摄入比外部环境生理需要多的磷,磷的集合体储存在机体里到含磷高的污泥,然后释放完成磷从污水中去除.生物去除磷的工艺通常包括厌氧磷的释放和需氧磷的摄取,在mbr中磷以污泥的形式而去除.有关总磷的去除方法,在缓凝结束时加絮凝剂,在砂滤器以前加混凝剂和混凝过滤方法.2.mbr建模2.1模型假设试验数据来自石家庄的一个污水处理厂,假设水质,有机无机物质直接影响着cod、总氮和总磷的浓度,数据收集是固定的.我们可以清晰的看见入水的ph值在7.04到7.7之间,这不会对模型有太大的影响.为了改善mbr工艺中微生物的活动,污水处理厂维持温度在13到17,这也使微生物活动有一个特定的范围.污水处理厂的缺氧、厌氧、好养膜中的污泥浓度分别是2700200,2700150,2850100和 2900130,这对合理的假设有好处.2.2建模2.2.1数据 处理之后的石家庄市污水处理厂的数据如下：上面的表格显示没有明显的线性关系在cod%, tn%和tp%间.我们能逐步的解决这个问题,然后综合的建立一个模型.首先,我们得到有关cod% 和 tn%一次和二次的关系,然后比较拟合度,选择一个合适的功能,重复同样的操作.最后根据这两个合适的功能证实三个数量之间的关系,来适应他们.2.2.2cod%和 tn% 根据表3.1,我们处理数据成矩阵实验室井然有序的数据格式通过用c语言程序,然后与矩阵实验室的数据相符合.这个工艺中被选择的tn%是可用的,所以我们能获得cod%和 tn%的拟合关系,如下图3.1显示：在图3.1中,是matlab的结果,如下：f(x1) =0.0275*x1+0.8135 (1)x1代表tn%,f (x1)代表cod%.结合原始数据,得到sse的方差是0.1306,二次方程能用同样的方法得到：g(x1) =0.05576*x12-0.002203*x1+0.8166 (2)这组sse的方差是0.1306,这表示在可接受的误差范围内f(x1)与cod% 和 tn%之间的关系相符.2.2.3cod% 和 tp% 相类似,我们能得到cod% 和 tp%间的关系,在matlab中,用tp%代替tn%.结果在下面的图中显示：f(x2) =0.221*x2+0.7275 (3)x2代表tp%,这组的sse方差是0.08292.这来自二次方程得到：g(x2) =-0.6896*x22+0.8503*x2+0.5981 ()这组的sse方差是0.08030,用f(x2)代表cod% 和 tp%间的关系.2.2.4cod%, tn%和 tp% 根据图3.1、3.2、公式（1）和（3）,我们得到cod%, tn% 和 tp%间的线性关系.假设公式为：f(x1, x2) =a*x1+b*x2+c (5)在上面的公式中,f(x1, x2) 代表 cod%.输入表3.1中的数据,用matlab计算,我导出3个参数,它们是：a=0.0179, b=0.1682, c=0.7255,然后公式（5）变成f(x1, x2) =0.0179*x1+0.1682*x2+0.7255 (6).这组的sse方差是0.1734.结果显示在图3.3中：3.试验分析和结论在这篇文章中,我们开始于cod, tn 和 tp的去除,然后分别研究cod% 和tn%、cod% 和 tp%间的微弱关系,根据matlab我们获得回归模型.试验结果