SBR动力学数学模型及动态模拟研究.doc

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1、SBR动力学数学模型及动态模拟研究前言SBR工艺自80年代在我国被应用以来,已有近20多年的历史。目前,SBRT艺以其独特的优点,已广泛地应用于工业废水和生活污水处理中。近几年來，在环保丁•作者的共同努力下，SBRT艺在运行形式上得到了大力的发展和改进。对有关SBR工艺动力学数学模型许多学者在过去的文章中相继都有不同的讨论和研究,本文针对SBRT.艺结合IAWQ提出的ASMNo.1,并就其动力学提出一种新的数学模型,并通过动态模拟來证明该新数学模型的正确性。1.SBR动力学模型的机理在新SBR模型中，废水中

2、组成C0I)的物质被分成二类，即溶解性COD和颗粒性COD：S“=Se+S灿〉其中Sto>0：总的COD(mg/L),Sacco：溶解性的COD(mg/L),Spcon：颗粒性的COD(mg/L)«溶解性COD(S顽)分成3个组份，即溶解性快速生物降解COD(S.)、溶解性难生物降解COD(SJ和溶解性不可生物降解COD(SQ。溶解性COD(SsCOD)能够通过微生物的氧化和其他形式的物理化学过程被去除，同时有一种利用副产物(SUAP)产生。这种利用副产物部分可转化成溶解性难生物降解0)1)(S2),余下转

3、化成溶解性不可生物降解COD(S：0o颗粒性COD(S则)通过污泥的扑集和吸附形式被去除，同时有部分转化成微生物，它被降解的过程类似于污泥的衰减。活性污泥在分解时，两种产物：微生物相关产物(SBAP)和非挥发性颗粒物。释放出的微生物相关产物包含着溶解性快速生物降解COD(SJ、溶解性难生物降解COD(SJ和溶解性不可生物降解COD(S：｛)。非挥发性颗粒物构成污泥的一部分，随剩余污泥而排放。出水溶解性COD(SeCOD)山三个部分组成，即溶解性快速生物降解COD(SQ、溶解性难生物降解0)1)(SQ和溶解性

4、不可生物降解COD(SQo图1污染物分类及SBR模型机理图2.SBR动力学数学模型建立在SBR系统屮的溶解性快速生物降解COD(SJ、溶解性难生物降解COD(SJ和溶解性不可生物降解COD(S3)0根据系统的质最平衡可建立SBR动力学数学模型，该模型是以微分方程组的形式表述的。薯細八心罟佥+如如di0=p-（So直-S2）-k2S2Xv（kQg+S2+S—dtV$rkxXvSx[k2XvS2^丰坊+S]ks2+S2>+fj^hxkd^v(3)讐需如-兀)+卩上1血/

5、炖X^2畑'上$1+S]幅+$2拆+S]

6、,3.动态模拟和讨论动力学模世山非线性微分方程⑴〜⑷组成。应用数值方法中的4阶龙格库塔法求解，利用Matlab5.3(Rll)(MathWorksInc.1999)实现龙格库塔算法。SBR初始体积Vi2.67眄,进水后反应器体积Vb8nu,*/V伪1/3。在动态模拟过程中,tc(循环周期)是常数，假定为3.5小时(包括出水时间0.5小时)。因此tf和tr仮应时间)为3小时。边界条件如下：当t=0,V(0)=VI;S.(O)=S.e~0;S=(0)=Sec；Sa(O)=SxX(0)=Xw・Vb/Vi.当t=t

7、f,V(tf)=Vb;X(tf)=Xv;Q=0.(1)进水so的变化对系统的影响图2进水％的变化对系统影响的动态模拟结果(2)tf/tc值的变化对系统的影响图3雅值的变化对系统影响的动态模拟结果(3)XvO浓度的变化对系统的影响图4股浓度的变化对系统影响的动态模拟纟吉杲结论本文提出了一个新的动态的SBR模和。此模型中总COD彼分为两部分：溶解的COD和颗粒性COD,前有机基质的降解过程刻划地更精确。tf/tc,F/M和污泥龄是SBR系统屮非常匝要的参数，因此SBR系统的设计和运行过程屮要进行合理的选取。建议

8、采用低tf/tc、低F/M和长污泥龄,推荐范用：tf/tcl/7-2/7,F/M大约lkgCOD./kgVSS.d,污泥龄超过10d。