厌氧序批式反应器处理城市生活垃圾渗滤液动力学模型研究

摘要

垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，其水量水质会随填埋场及其填埋时间变化很大，处理难度较大。厌氧序批式反应器作为一种新型高效厌氧反应器，能够在较大的温度范围内尤其在常温与低温下处理各种高浓度和低浓度有机废水。但是，厌氧序批式反应器也存在不足，如出水有机物浓度仍然偏高、有毒物质对微生物影响较大、容易发生酸化等等，尤其是厌氧反应器对运行操作人员的要求较高，需要对反应器的运行状况进行实时监测，并选择最合适的方法调整反应器的各项运行参数。这就需要建立完备的数学模型，通过对反应器各运行阶段的模拟，掌握最佳的运行方法，并及时的对反应器进行调整。
　　 本文在Monod方程的基础上，建立了厌氧序批式反应器(ASBR)动力学模型。模型的构建主要由两方面组成：①产酸菌和产甲烷菌的生长和衰亡的动力学过程，该动力学过程将厌氧消化简化为降解颗粒物胞外水解、可发酵有机物的发酵产酸、挥发性脂肪酸产甲烷三个子过程；②厌氧缓冲体系中的各类物化平衡过程，该过程包括质量平衡、气相平衡、酸碱平衡三个子过程。文中将生化动力学微分方程与物化平衡方程联立求解，从而建立了完整的ASBR反应器动力学模型。
　　 根据不同参考文献中所提供的各动力学参数值，初步确定各参数的取值范围，并利用实验室处理垃圾渗滤液的ASBR反应器的前段(第36～51d)运行数据对厌氧动力学模型进行了参数估计。进而利用该模型及获取的参数对ASBR反应器的实际运行状态进行动态模拟。
　　 模拟结果表明：模拟出水COD值、反应器内部pH值、出水碱度等与试验实际运行数据吻合良好，模型可对ASBR反应器处理城市生活垃圾渗滤液的处理过程进行模拟，即：在已知进水水质和有关运行参数等条件下，模型可以预测出ASBR反应器出水COD和VFA浓度、反应器内部pH值和碱度变化、沼气产量及气相组成，并具有较好的精度。模拟结果及实验结果均证明了，进水的氨氮的对出水碱度及pH值有很大的影响，维持进水氨氮浓度对于保证反应器内pH值的稳定及防止反应器内系统酸化有重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1论文的研究背景及意义

1.1.1论文的背景

1.1.2国内外研究现状

1.1.3论文研究的目标和意义

1.2论文研究内容及技术路线

1.2.1研究内容

1.2.2技术路线

第2章 厌氧消化及ASBR基本原理

2.1厌氧消化的基本原理

2.1.1厌氧消化过程的分阶段理论

2.1.2厌氧消化微生物学

2.1.3厌氧消化动力学

2.1.4影响厌氧生物处理的主要因素

2.2ASBR的基本原理及发展

2.2.1ASBR的基本原理

2.2.2ASBR的基本特征

2.2.3影响ASBR反应器运行的影响因素

第3章 ASBR处理垃圾渗滤液动力学模型的构建

3.1厌氧反应器动力学模型的发展

3.2厌氧反应器动力学模型的分类

3.3ASBR厌氧动力学模型的建立

3.3.1模型结构与基本假设

3.3.2ASBR反应器中生化反应动力学过程

3.3.3ASBR反应器中物化平衡过程

3.3.4ASBR反应器模型的建立

第4章 ASBR反应器处理城市生活垃圾渗滤液试验

4.1试验准备

4.1.1试验装置

4.1.2试验水质

4.1.3接种污泥

4.2试验过程设计

4.2.1反应器的启动方式

4.2.2反应器的运行模式

4.2.1试验分析指标及方法

4.3ASBR反应器的启动与稳定运行

4.3.1ASBR反应器的启动

4.3.2ASBR反应器的稳定运行

第5章 ASBR反应器动力学模型参数估计及动态模拟

5.1模型参数的估计

5.1.1参数估计方法及取值范围

5.1.2参数的选取及校核

5.2动力学模型对ASBR反应器实际运行的动态模拟

5.2.1对反应器出水COD值的模拟

5.2.2对反应器出水pH值的模拟

5.2.3对反应器出水碱度的模拟

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文