新型组合工艺CSTRUASBAFNMBR处理有机废水实验及数学建模学习教案

1、会计学1新型组合工艺新型组合工艺CSTRUASBAFNMBR处理处理有机废水实验有机废水实验(shyn)及数学建模及数学建模第一页，共36页。 2012.10.24 周三晚 讲解讲解(jingji)人员：人员：%&*第1页/共36页第二页，共36页。1.简介简介2.实验实验3.结果与讨论结果与讨论4.数学建模数学建模5.总结总结第2页/共36页第三页，共36页。1简介简介(jin ji)第3页/共36页第四页，共36页。1.1 玉米玉米(ym)深加工废水深加工废水第4页/共36页第五页，共36页。1.2 目前(mqin)国内的处理方法好氧好氧-厌氧厌氧联合生物联合生物(shngw)处理

2、法处理法第5页/共36页第六页，共36页。CSTR(产酸发酵(f jio)反应罐)UASBAF(复合厌氧反应池)NMBR(新型多级环流膜生物反应器) (2)研究新型组合工艺的运行效能第6页/共36页第七页，共36页。厌氧消化(xiohu)模型ADM1活性污泥模型(mxng)ASM1 ADM1模型主要描述了厌氧消化中的生化和物化过程 ,共涉及厌氧体系中的七大类微生物、19个生化动力学过程、3个气液传质动力学过程 ,共有 2 6个组分和 8个隐式代数变量 ,能够对厌氧生物处理工艺进行较好的预测和模拟。ADM1提供了开放的建模平台以及与活性污泥模型 (ASM)的接口 ,可广泛应用于对各种厌氧 -好氧

3、组合工艺的过程模拟。 活性污泥模型 ASM1 是由国际水协（IAWQ）在 1986 年提出的，基于已有的一些污水处理数学模型，模拟活性污泥系统的碳氮去除。活性污泥模型 ASM1以莫纳德化学反应和死亡再生理论作为基础，定义了污水中的可溶与颗粒性的 13 类组分，用矩阵对反应过程中各组分的变化及关系进行阐述，还明确了 8个反应进程和 19 个参数来表征与之相应的动力学过程。 ASM1是目前为止国际上应用最成熟的废水处理数学模型。 第7页/共36页第八页，共36页。2第8页/共36页第九页，共36页。第9页/共36页第十页，共36页。第10页/共36页第十一页，共36页。第11页/共36页第十二页，

4、共36页。第12页/共36页第十三页，共36页。 第13页/共36页第十四页，共36页。 NMBR 第14页/共36页第十五页，共36页。第15页/共36页第十六页，共36页。3第16页/共36页第十七页，共36页。第17页/共36页第十八页，共36页。 左图表示稳定运行期CSTR对BOD的去除情况，在稳定运行的155d内，CSTR反应器进水BOD值为32147654mg/L，平均(pngjn)进水BOD值为5434mg/L；出水BOD值为14653968mg/L，出水平均(pngjn)BOD值为2240mg/L，BOD去除率为34.5%64.5%，平均(pngjn)值为49.1%。 通过以上

5、分析表明，CSTR对玉米深加工废水的有机质具有一定的去除效果。第18页/共36页第十九页，共36页。 从图中可以看出：在稳定运行的155d左右，UASBAF反应器在进水COD值（21455987mg/L）波动较大的情况下，一直保持着稳定的去除率（78.4%92.2%），平均COD去除率达到85.1%；出水COD非常稳定，一直在1100mg/L下，在绝大多数情况下UASBAF的出水COD值都低于800mg/L，平均值为560mg/L。 以上结果说明，UASBAF反应器不仅能够去除玉米深加工废水(fishu)中的COD，而且系统比较稳定，进水浓度和负荷对去除率影响不大。第19页/共36页第二十页，

6、共36页。 UASBAF的进水BOD值为14563698mg/L，出水BOD值为190605mg/L，平均出水BOD值仅为385mg/L，整个运行期间(qjin)，UASBAF对BOD的平均去除率高达84%.第20页/共36页第二十一页，共36页。3.1.3 NMBR对有机质COD的去除(q ch)效果第21页/共36页第二十二页，共36页。（2）NMBR对有机质BOD的去除效果。 出水BOD值为420mg/L，平均(pngjn)出水BOD值为10.09mg/L。实验结果表明，NMBR对有机质具有很高的去除效果第22页/共36页第二十三页，共36页。.3.2 最佳(zu ji)运行条件确定24

7、h12h18h6h 1-40d 41-80d 81-120d 121155d第23页/共36页第二十四页，共36页。 从上、左两表可知，当HRT 为6h时，出水水质(shu zh)不能满足中水回用的水质(shu zh)要求。 综上所述，将NMBR的最佳HRT 确定为12h，在该工况条件下，出水水质(shu zh)能够达到生活杂用水水质(shu zh)标准要求。第24页/共36页第二十五页，共36页。4第25页/共36页第二十六页，共36页。ADM1模型(mxng)(1) ADM1模型的建立ADM1模型适用(shyng)于完全混合式反应器第26页/共36页第二十七页，共36页。-从而(cng r

8、)建立结合碳氧化、硝化反硝化的活性污泥数学模型第27页/共36页第二十八页，共36页。1.参数参数(cnsh)调整调整4.2 模型模型(mxng)调整调整调整(tiozhng)对模拟误差影响较大的敏感参数2.参数的校正参数的校正要按顺序进行，每次仅可改变一个参数3.其他其他参数和计量数根据ADM1和ASM1的默认数据进行调整模拟。第28页/共36页第二十九页，共36页。ADM1模拟(mn)ASM1模拟(mn)第29页/共36页第三十页，共36页。CSTR数学模拟值与实测值对比数学模拟值与实测值对比(dub)图图 从图中可以看出，在稳定运行的155d，CSTR中COD的模拟出现较大的误差，相对误

9、差为2.6%30.78%，平均值为12.26%。 造成ADM1模拟误差增大(zn d)的可能原因如下：一是进水COD值较高，复杂大分子较多，水解比较困难；二是进水中的SS等难溶性组分含量高，造成出水实际COD值显著高于预测值。第30页/共36页第三十一页，共36页。UASBAF数学模拟值与实测值对比(dub)图 由上图UASBAF的模拟可以看出：ADM1 模型能够(nnggu)较好地模拟UASBAF中的出水COD值，在实验期间模拟值和实测值的相对误差为20.6926.08，平均值为5.28。第31页/共36页第三十二页，共36页。 对于好氧设备的NMBR，基于ASM1处理的模型，从上图可以看出，模拟值与实测值基本吻合，相对误差为10.3310.53，平均相对误差1.16，表明静态数学模型在一定程度上能够(nnggu)模拟动态进水。第32页/共36页第三十三页，共36页。5第33页/共36页第三十四页，共36页。.新型组合工艺对玉米深加工废水的处理效能很好，在稳定运行(ynxng)阶段，系统对废水的COD和BOD去除率分别为 和 。12h99.43%99.78%.实验实验(s