（环境工程专业论文）城市污水活性污泥处理系统模拟预测及设计（ASM2）.pdf

西安建筑科技大学硕士论文 城市污水活性污泥处理系统模拟预测及设计( a s ) 专业：环境工程 硕士生：任海英 指导教师：彭党聪教授 摘要 本文以活性污泥2 # ( a s m 2 ) 模型和t a k a c s 二沉池模型为基础，结合反应器原理， 用v b 6 0 计算机编程语言建立了活性污泥模拟器。分析和总结了a s m 2 中碳组分及氮 组分的测定方法；并用此方法测定了西安市铲河排放口的污水水质。最后用模拟器对 西安市铲河排放口拟建污水厂进行了模拟设计和水质预测。 应用模拟器对a 2 0 工艺中的微生物量、出水中的氮、磷含量进行了模拟和分析， 结果表明：a s m 2 模拟器可以用来模拟城市污水活性污泥处理系统的脱氮除磷工艺， 是进行计算机辅助设计的有效工具。 碳组分的测定结果表明：用a s m 2 测定方法与用a s m l 测定方法测定西安市铲排 放口的碳组分基本相同；a s m 2 中氮组分的分析结果表明：西安市铲河污水排放口中 x s 、x i 中的含氮量比模型中的推荐值偏低。 在入流组分测定的基础上，应用活性污泥模拟器对拟建的西安市铲河污水处理厂 进行了模拟设计，结果表明用数学模型法比用污泥负荷法设计污水处理厂的简便性和 科学性，活性污泥模拟器可对混合液回流比、污泥回流比等参数变化引起的出水水质 变化进行预测，从而为城市污水处理厂的科学管理提供依据。 关键词：活性污泥数学模型( a s m 2 ) 、a 2 o 工艺、计算机模拟、工艺设计 西安建筑科技大学硕士论文 s i m u l a t i n g p r e d i c t i o na n d d e s i g no f m u n i c i p a lw a s t e w a t e r t r e a t m e n ti na c t i v i t e ds l u d g e p r o c e s s ( a s m 2 ) s p e c i a l t y ：e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g p o s t g r a d u a t e ：r e nh a i y i n g a d v i s o r ：p r o f e s s o rp e n gd a n g c o n g i nt h i sp a p e r ，b a s e do nt h ea c t i v a t e ds l u d g en o 2 ( a s m 2 ) a n dt a k a c ss e c o n d a r ys e t t l e r m o d e l ，淅t 1 1t h er e a c t o rp r i n c i p l e ，am a t h e m a t i c a lm o d e lf o ra c t i v a t e ds l u d g es y s t e mw a s d e v e l o p e db yv b 6 0c o m p i l i n gc o m p u t e rp r o g r a m s e x p e r i m e n t a lm e t h o d sf o re s t i m a t i n g a s m 2 sc o m p o n e n tw e r es t u d i e da n ds u m m a r i z e d t h ec h a r a c t e r i s t i c so fw a s t e w a t e ri n x i a l lc h a n h ew e r ed e t e r m i n e dw i t ht h e s em o d i f i e da n a l y t i c a lm e t h o d s f m a l l ni n t e n d e d b u i l d i n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n to fc h a n h ei nx i a nw a sd e s i g n e db ya c t i v a t e ds l u d g e s i m u l a t o r i na na 2 op r o c e s ss t u d y , t h es i m u l a t o rw a su s e dt oa n a l y s i st h eb i o m a s s 、n i t r o g e n 、 p h o s p h o r u so f e f f l u e n ti na1 0 0 一d a y sp e r i o do fs t a b i l i z a t i o n ，t h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o w e d t h a tt h es i m u l a t o rm a yi m i t a t et h ep e r f o r m a n c eo fa c t i v a t e ds l u d g et r e a t m e n ts y s t e md u r i n g s t e a d ya n dd y n a m i c s t a t ea n di sa ne f f e c t i v et o o li nc o m p u t e ra i d e dd e s i g n i nt h ec o u r s eo fd e s i g n i n gt h ec h a n h es e w a g ep l a n ti nx i a n t h ea c t i v a t e ds l u d g e m a t h e m a t i c sm o d e lw a sp r o v e ds i m p l e ra n dm o r ec o n v e n i e n tt h a ns l u d g el o a da n ds l u d g e a g em e t h o d t h es i m u l a t o rw a s u s e dt oa n a l y s i st h ee f f e c t so fs u c ho p e r a t i n gc o n d i t i o na s i n f i u e n tf l o w 、i n f l u e n tc h a r a c t e r i s t i c s 、d e s i g np a r a m e t e r r e s u l t so fs t u d yc o n f i r m e d t h a tt h e a c t i v a t e ds l u d g es i m u l a t o rc a nb ea p p l i e dw i d e l yi no p t i m a lp r o c e s sc o n t r o ls t r a t e g i e so f m u n i c i p a l w a s t e w a t e rt r e a t m e n ts y s t e m k e y w o r d ：a c t i v a t e ds l u d g em o d e ln o 2 ；a 2 0p r o c e s s ；c o m p u t e rs i m u l a t i o n ；p r o c e s sd e s i g n 声明 y ，6 1 6 6 9 9 本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他 人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同 志对本研究所做的所有贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：任鸯英 关于论文使用授权的说明 日期：拟慢王2 二 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即? 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 论文作者签名：任每镇 导师签名： 注：请将此页附在论文首页。 & 印弦f 2 2 西安建筑科技大学硕士论文 1 1 城市污水的来源及水质 1 概述 1 1 1 城市污水的来源 城市污水为城市下水道系统收集到的各种污水，通常由生活污水、工业废水和城 市降水径流等三部分组成，是一种混合污水。 生活污水是指人们日常生活中的排水，经由居住区、公共场所( 饭店、宾馆、影 剧院、体育场、医院、机关、学校、商场、车站等) 和工厂的厨房、卫生间、浴室及 洗衣房等生活设施排出。生活污水中有机污染物约占6 0 ，如蛋白质、脂肪和糖类等； 无机污染物约占4 0 ，主要为泥沙和杂物等。此外，还含有洗涤剂以及病原微生物和 寄生虫卵等。 工业废水是从工业生产过程中排出的废水。由于使用的原材料和生产工艺不同， 工业废水的成分有很大差异。常见的污染较严重的工业废水有：造纸废水、酿造废水、 生物制药废水、煤气洗涤废水、印染废水、农药废水、制革废水、毛纺废水、电镀废 水、油漆废水、化工废水、炼油废水等。工业废水是城市污水中有毒有害污染物的主 要来源。 降雨径流是由城市降雨或冰雪融化水形成的。初期降雨和冰雪融化的污染也较严 重，若能纳入城市污水管道加以处理，是一种理想的安排。对于分别敷设污水管道和 雨水管道的城市，降雨径流汇入雨水管道而得到处理；对于采用雨污合流排水管道的 城市，虽然可以使一部分初雨径流与城市污水一同加以处理，但雨量较大时由于超过 截流干管的输送能力或污水处理厂的处理能力，大量的雨污混合水出现溢流，造成了 对水体更严重的污染。 1 1 2 城市污水的水质 城市污水的性质按其类型可分为物理性质、化学性质和生物性质。 物理性质：包括水温、颜色、气味、固体含量及泡沫等指标。城市污水温度一 般在1 0 2 0 。c ，正常时颜色为灰褐色，气味为发霉的臭味。 化学性质：包括p h 、生化需氧量( b o d ) 、化学需氧量( c o d ) 、总有机碳( t o c ) 、 总氮( t n ) 、总磷( t p ) 、氨氮、重金属等指标。城市污水的p h 值一般呈中性， 西安建筑科技大学硕士论文 约为6 5 7 5 ；b o d 5 一般在1 0 0 2 0 0 m g l 之间：c o d 一般在2 0 0 5 0 0 m g l ， b o d c o d 通常为0 4 0 6 。 生物性质：污水生物性质的检测指标有大肠菌群数、病毒及细胞总数。 1 2 城市污水活性污泥处理系统 城市污水处理按处理程度不同可分为预处理、一级处理、二级处理、深度处理和 污泥处理及处置。 预处理：主要包括格栅和沉砂池。其主要作用是截留大块物质、砂石，以保证后 续设备的正常运行。 一级处理：主要是初沉池。目的是将污水中悬浮物尽可能地沉降去除，一般初沉 池可去除5 0 左右的悬浮物和2 5 左右的b o d 5 。 二级处理：主要由曝气池和二沉池构成。主要目的是通过微生物的新陈代谢将污 水中的大部分有机污染物变成c 0 2 和h 2 0 ，它是城市污水处理的核心部分。 深度处理：通用的工艺有混凝沉淀和过滤。主要目的是为了满足高标准的受纳水 体要求或回用于工业等特殊用途，它是城市污水处理未来发展的方向。 污泥处理和处置：主要包括浓缩、消化、脱水、堆肥或卫生填埋。 目前，国内外普遍采用的二级处理是传统活性污泥法( 图1 1 ) ，其工艺核心为曝 气池。污水中的溶解态及胶态有机物与二沉池回流的污泥充分接触和氧化，然后进入 二沉池泥水分离，处理过程中产生的剩余污泥采用厌氧消化方式进行稳定处理，该工 艺不仅具有较高的有机物去除效率，而且能耗和运行费用都比较低，因而得到了广泛 应用。 原 图l _ i城市污水二级处理典型工艺 活性污泥处理系统是目前应用最为广泛的城市污水除碳处理技术之一。它有效地 - 2 西安建筑科技大学硕士论文 用于生活污水、城市污水和有机工业废水的处理。但是，当前活性污泥处理系统还存 在着某些有待解决的问题，如反应器一曝气池的池体比较庞大、占地面积大、电耗高、 管理复杂等。 近几十年来，有关生物处理专家和技术工作者为了解决活性污泥处理系统存在的 这些问题，就活性污泥的反应机理、降解功能、运行方式、工艺系统等方面进行了大 量的研究工作，使活性污泥处理系统在净化功能和工艺系统方面取得了显著的进展。 在净化功能方面，专家们的工作致力于使活性污泥处理系统向多功能方面发展， 改变以去除有机污染物为主要功能的传统模式，在脱氮、除磷方面取得了成果。现将 近年来在构造和工艺方面有较大发展并在实际运行中已证实效果显著的氧化沟、序批 式活性污泥法以及a 2 0 污水处理工艺等活性污泥处理新工艺作简要阐述。 氧化沟 又称循环曝气池，是2 0 世纪5 0 年代由荷兰的巴斯维尔( p a s v e e r ) 所开发的一种 污水生物处理技术，氧化沟属于活性污泥法的一种变形。图1 2 和图1 3 为氧化沟的 平面示意图和污水处理流程图。 转刷曝气池 原污 图1 2 氧化沟平面图 表面 曝气器 各 图1 3 氧化沟污水处理流程 氧化沟是一种延时曝气活性污泥法，不仅具有传统活性污泥法的优点( 去除有机 物的效率很高) ，而且氧化沟具有一种独特的水流特征，即氧化沟兼有完全混合式和推 流式的特征，因而，在控制适宜的条件下，沟内同时具有好氧区和缺氧区，从而使得 这一技术具有净化深度高、耐冲击和能耗低的特点。此外，还具有良好的脱氮效果。 西安建筑科技大学硕士论文 如果在沟前增设厌氧池，还可同时除磷。 序批式活性污泥法( s b r ) 其主要特征是在一个反应池中顺序完成进水、反应、沉淀、排水、排泥等多个阶 段，不仅省去了二沉池和回流污泥设施，而且通过控制反应条件( 厌氧、缺氧或好氧) ， s b r 工艺还具有脱氮、除磷的功能。s b r 的运行工序如图1 - 4 所示： 进水 反应沉淀 闲置 图1 - 4s b r 运行工序图 a 2 o 法 a 2 0 工艺是a n a e r o b i c a n o x i c o x i c 的简称，该工艺具有同时脱氮除磷的功能。其 流程图如图1 5 所示： 混和液回流 1 3 活性污泥系统的设计 图1 5a 2 0 工艺流程图 活性污泥工艺自2 0 世纪初( 1 9 1 4 年) 由英国的a r d e n 和w t l o k e t t 试验成功以来， 经过近百年的实践和发展，被证明是城市污水处理最为有效的方法之一。我国水污染 控制工程的研究起步较晚，并且在水处理工艺的研究中，偏重于宏观现象的研究，而 忽视微观生物学、生物化学反应机理和反应动力学等方面的研究，因此，目前，我国 主要采用基于经验设计的有机负荷法和污泥龄法【5 1 ；而欧美等发达国家则普遍采用基于 生物反应和反应器原理的系统模拟法。 活性污泥工艺的核心是生物反应器( 曝气池) ，污水处理系统设计的核心是生物反 西安建筑科技大学硕士论文 应器几何尺寸和曝气量。 1 3 1 有机负荷法 有机负荷通常有两种表示方法：污泥负荷和容积负荷。污泥负荷是指单位重量活 性污泥在单位时间内所承受的b o d 5 量；容积负荷是指单位容积曝气池在单位时间内 所承受的b o d 5 量。 有机负荷法曝气池容积计算公式为【3 4 】： v ：旦：塑( 1 1 ) f w x 。f r 式中：v 一曝气池容积，m 3 ； q 一进水设计流量，r r l 3 d ； x v _ 一混合液挥发性悬浮物( m l v s s ) 浓度，k g m s s 一去除b o d 5 浓度，k g m 3 ； f 、r 一污泥负荷，k g b o d s k gm l v s s d ； f r - 一容积负荷，k g b o d s m 3 - d 。 式( 1 1 ) 中f w 、f r 是最基本的参数，其数值是依据曝气池的类型和曝气方式并 参照以往的经验来确定的。由于污水水质千差万别，f w 、f ，只能给出一个大致的范 围。我国的设计规范对不同类型曝气池推荐的数值范围见表1 1 。 表1 1 曝气池主要设计数据 参数f wf fx 。污泥龄回流比 单位 k g k g + dk g m 3 - d k g m d 普通曝气o 2 o 40 4 o 9 1 5 2 55 1 52 5 玎5 阶段曝气 0 2 枷40 4 1 21 5 3 o5 1 52 5 7 5 吸附再生曝气 o 2 0 40 9 1 82 石03 l o5 0 1 0 0 延时曝气( 含氧化沟) 0 0 5 o 10 1 5 o _ 32 5 5 o 1 56 0 2 0 0 高负荷曝气 1 5 3 o1 5 3 o0 5 1 52 - - , 41 0 , - - 3 0 由表1 1 中数据可以看出，f w 、f r 的取值范围较大，其最大值比最小值大一倍以 上，因此，选用最小值计算出的曝气池容积比选用最大值计算出的曝气池容积也就相 应地大一倍以上。实际使用中，f ”f 。的取值完全凭设计者的经验，对于缺乏经验和 为了安全考虑而选取较小的f w 或f ，的值进行设计，由此造成的基建投资会大大提高。 这是有机负荷法的一个主要缺点。 一5 一 西安建筑科技大学硕士论文 此外，有机负荷法未反映污水水质差异的影响。对于城市生活污水来说，s s 和b o d 5 的浓度基本稳定，m l s s m l v s s 的比值也相对稳定。由于城市合流制管网的存在及城 市污水集中控制的要求，城市污水通常含有比例不等的工业废水，因而城市污水水质 差异很大。污泥负荷法设计是以m l v s s 为基础的，其中占很大比例的有机物反应不出 来。对于相同规模，相同工艺，相同进水b o d 5 浓度的两个城市污水处理厂，按污泥 负荷计算曝气池的容积是相同的，当s s b o d 5 值相差较大时，m l s s 浓度也相差较大， 实际曝气池中的微生物环境大不相同，处理效果也会有很大差异，是否能满足要求值 得考虑。 1 3 2 污泥龄法 污泥龄的概念最初由戈特( g o u l d ) 、加莱脱( g a r r e t t ) 和索耶( s a 、 可e r ) 大约在同一时期 提出。污泥龄是活性污泥法设计和运行控制的重要参数。劳伦斯一麦卡蒂( l a 、r e n c e m e c a r t y ) 二j ：1 9 7 0 年从理论分析和运行方面强调了这一概念的重要性，并把它称作生物 固体停留时间( s r t ) 。污泥龄的计算公式如下【5 1 ： o c - 等 z ， 式中：0c 一污泥龄，d ； v 一曝气池容积，i n j ： x 。一混合液挥发性悬浮物( m l v s s ) 浓度，k g m 3 ； q 。一剩余污泥量，k g m l v s s d 。 由于污泥龄在理论设计和运行方面有许多的优越性，所以很快得到了各国学者的 承认，并在污水处理厂的设计和运行管理方面取得了应用。 采用污泥龄计算曝气池容积的公式为【”1 ： v ：里：! ；：兰照二掣 ( 1 3 ) x ，【1 + k d 0 c ) 式中：y _ 一污泥产率系数，k g m l v s s b o d 5 ； s i 一进水b o d 5 浓度，k g l m 3 ； s 0 _ 一出水b o d s 浓度，k g m 3 ； 一内源代谢系数，d 一。 我国室外排水设计规范对式( 1 3 ) 中的几个关键参数提出了以下推荐值： y = 0 4 0 8 ( 2 0 。c ，有初沉池) ； 西安建筑科技大学硕士论文 k d = o 0 4 0 0 7 5 ( 2 0 ) 。 当水温变化时，按下式修正： k m = k d 2 0 ( e 。) “2 0 ( 1 4 ) 式中：0 。一温度系数，0 。= 1 0 2 1 0 6 ； 0c 一高负荷取o 2 2 5d ，中负荷取5 1 5d ，低负荷取2 0 3 0 d 。 从以上论述可以看出，公式( 1 3 ) 动力学参数取值范围很宽，y 值的变化范围高 达1 0 0 ；k 4 值的变化幅度达8 7 5 ；0c 值的变化幅度从5 0 到3 0 0 。因此，实际 使用中，即使经验丰富的设计人员也很难取值。 污泥龄法是经验和理论相结合的设计计算方法，污泥龄oc 和污泥产率系数y 豹 确定可根据理论计算或经验积累直接选取，因而和有机负荷法相比，更加准确可靠。 污泥龄直接反映了曝气池中微生物的增殖状态，因此，对选择的工艺能否实现硝化、 反硝化和污泥稳定一目了然。 不管采用哪种设计计算方法，都需要合理确定m l v s s ，在其他条件不变的情况下， m l v s s 增大一倍，曝气池容积就减小一倍；m l v s s 减小一倍，曝气池容积就增大一 倍。所以m l v s s 的确定直接影响基建投资。在表1 1 中，对m l v s s 值推荐了一个选 用范围，由表中数据可以看出，变化幅度都比较大，设计时不易选择。 1 3 3 数学模型法 所谓数学模型法就是采用活性污泥数学模型，结合反应器原理，采用现代数值 计算方法开发出的计算机模拟软件，以此为基础，进行系统设计。在这些计算机软件 中，大多数界面比较友好，使用者能很清晰的选择所需工艺并确定其主要参数。国外 所开发出的计算机模拟软件己成功地用于城市污水处理厂的设计。 1 4 课题研究的目的意义 自从1 8 9 5 年人类建成第一个活性污泥法城市污水处理厂以来，如何对生物处理系 统定量的描述、系统的分析、科学的设计以及有效的运行管理，是水处理专家们一个 多世纪以来孜孜不倦地追求的目标。 在活性污泥工艺发展的初始阶段，其理论非常简单，活性污泥工艺所能遵循的设 计标准很少，主要采用经验或半经验的方法。对一个新的水处理过程和它的每一个阶 段所产生的处理效率的精确数据只能通过试验获取，无计算理论可循。这种方法未能 反映生化反应过程中各种变量之间的相互关系，设计带有较大的盲目性，不仅做不到 西安建筑科技大学硕士论文 经济合理的系统设计，更难以预测系统的变化情况，因此，无法指导运行管理。 2 0 世纪中期以后，随着活性污泥处理系统中微生物生长规律等理论研究的不断发 展，人们对活性污泥及其对污水净化过程的认识由宏观到微观、由表及里不断深化， 一些学者先后提出了描述活性污泥系统中基质降解速度、微生物增殖速度以及耗氧速 度与各有关参数的半经验半理论模型。直到2 0 世纪8 0 年代，人们对废水生物处理系 统的认知仍停留在经验水平。但随着计算机的广泛应用和生物技术的进展，特别是原 国际水质协会( i a w p r c ) 1 9 8 6 年提出的活性污泥1 群模型【3 6 l ，同年( 1 9 8 6 ) g u j e r 等 提出了较为完整的生物膜动态模型后，才对废水生物处理的解决方案进行了较为准确 的定位。至此，废水生物处理的研究及时间进入了一个全新的阶段。利用数学模型， 结合反应器原理，借助于各种软件开发平台( m a t h l a b 、v i s i u a l b 和v i s i u a lc 等) 开发相应的设计、模拟及诊断软件，对新建生物处理厂进行优化设计，对新建和 己建生物处理厂进行系统模拟和科学管理在欧美等发达国家已十分普遍。与此相应的 各种商业软件、教学软件也应运而生。到目前为止，欧美等国的大型水工程公司、环 境咨询公司以及著名高等院校的环境工程系均具备自主开发的模拟器( s i m u l a t o r ) ，并 在应用中不断地改进和完善( 更新版本) ，如克鲁格公司( k r u g e r ) 的e f o r ；环境系统 公司( b i o s y s t e m ) 的b i o w i n ：流体工程咨询公司( h y d r o m a t i c s ) 的g p x s 等。 近年来，国内对活性污泥系统计算机模拟的研究得到了一定的发展，我校9 9 级研 究生陈丽蓉、鞠新华和2 0 0 0 级研究生李志颖编写了活性污泥l # 模型程序【l l 】【1 2 l 【1 3 】，并 将其应用于拟建城市污水处理厂的辅助设计。实践证明a s m l 是模拟硝化和反硝化的 良好工具，在欧美得到广泛使用，但它未包括污水中磷的去除。为了满足污水排放中 氮、磷的要求，国际水质协会又组织多国专家于1 9 9 5 年推出活性污泥2 号模型( a s m 2 ) 【4 ”，活性污泥2 撑模型是1 # 模型的扩展，从功能上讲，2 捍模型在l 拌模型原有的生物除碳、 脱氮的基础上增加了除磷。除磷过程中包括生物除磷和化学除磷两个方面，因为在实 际的城市污水处理过程中，两者总是联系在一起，密不可分。因此，活性污泥2 撑模型 还可以单独应用于化学除磷系统的描述和模拟。 目前，使用活性污泥数学模型存在的问题是进水水质的分析和测定。在活性污泥 2 稃模型中，耍测定进水构成中c o d 、氮、磷等溶解性和非溶解性、惰性和非惰性物质。 虽然国外已得出模型中各组分占进水水质的比例，但我国的水质与国外是有差异的， 不能盲目的套用。因此，必须对我国的水质进行分析，总结适合我国国情的城市污水 特征。 本课题的目的是通过活性污泥2 捍( a s m 2 ) 模型的研究，确定我国城市污水中的 西安建筑科技大学硕士论文 入流组分浓度，进而模拟脱氮除磷污水处理厂的运行状况。通过本课题的研究，编写 适合我国水质的活性污泥2 # ( a s m 2 ) 模型的模拟程序，同时选出几个不同处理工艺 的活性污泥脱氮除磷厂作为试点，使用a s m 2 模型的模拟程序进行实际污水厂的模拟， 为数学模型在我国的使用提供一些依据和基础，从而逐渐缩小我国在模型使用方面与 国外的差距。 1 5 课题研究的主要内容 本研究主要进行以下各个方面的理论和应用研究： 解析活性污泥2 拌模型( a s m 2 ) ，模型参数的含义及反应的动力学过程。 以典型的a 2 o 工艺为例，根据活性污泥2 f ( a s m 2 ) 和t a k a c s 沉降速度模型， 并结合反应器原理，用v i s u l a b a s i c6 0 计算机编程语言编制模拟程序。 应用模拟程序模拟污水处理厂的启动过程，分析稳态下模拟系统中微生物的含 量及出水中氮、磷的含量。 研究a s m 2 中入流组分的性质并规范测定方法，并用这些方法测定西安市城市 污水处理厂的入流组分。 用所编写的模型程序设计西安市铲河排放口污水处理厂。 西安建筑科技大学硕士论文 2 活性污泥系统数学模型 污水的活性污泥法生物处理，由于具有处理效果好、运行成本低等特点而成为控 制环境污染的主要方法。到目前为止，几乎所有的集中式城市污水厂都采用活性污泥 法处理工艺，因而该法在城市污水处理中处于非常重要的地位。近十多年来，活性污 泥法有了很大的发展，不仅能去除有机碳，还能去除营养物质氮和磷。由于污水组分 和活性污泥法过程的复杂性，通过数学模型的研究有助于描述和理解活性污泥系统的 反应过程，不仅对设计提供理论上的指导；而且有助于模拟活性污泥系统的动态变化 及其出水水质的影响，还可以指导实际的生产运行；将模型和控制理论及方法结合起 来，就可按处理水质的要求，达到优化运行的目的。因此，数学模型是一个具有重要 理论意义和使用价值的重要工具。 在活性污泥系统中，曝气池和沉淀池是最重要的两部分。建立曝气池模型和沉淀 模型是活性污泥系统模拟的关键。曝气池模型描述其中的各种生物化学过程，如有机 物降解、微生物增长等；沉淀模型描述沉淀池中的固液分离过程。两者通过有效的途 径结合起来组成完整的活性污泥模拟系统。在本研究中，将活性污泥系统模型分解成 反应模型和沉淀模型两部分。 2 1 活性污泥反应模型 自从活性污泥法问世以来，许多学者致力于其数学模型的研究，如e c k e n f e l d e r 、 l a w r e n c e 、m c c a r t y 、m c k i n n e y 等，它们所提出的各种数学模型在实践中得到广泛应用。 但随着人类对环境要求的提高及污水处理技术的发展，某些数学模型就显示出了其局 限性，如e c k e n f e l d e r 模型和l a w r e n c e m c c a r t y 模型仅考虑了污水中含碳有机物的去除。 如今，为了防止水体的富营养化，污水处理厂不仅要去除污水中的含碳有机物，还需 去除氮和磷。 国际水污染研究控制协会( i a w p r c ) 组织五国专家组成的专