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反演污水處理生物絮體最佳半徑

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反演污水處理生物絮體最佳半徑

發布日期:2015-03-26 17:11 來源:http://www.ntezmuvg.cn 點擊:

    通常污水處理反應器中,許多生物絮體網絡在一起,形成生物絮體,因此可以將生物絮體看成一個單元模型。生物絮體隨時間變化而生長,體積變大,生物膜增厚,滲透性變壞,內部生物死亡,反應器去污能力下降。適當控制生物絮體的體積可以提高反應器的效率,如何求取最佳的生物絮體半徑,適時在線控制生物絮體半徑對于提高反應器效率是很有意義的課題。

  生物絮體數學模型在某時間段內,假定每個生物絮體近似球形;生物絮體密度不隨時間和大小而變化;整個生物絮體視為均相,生物絮體內生化反應只是局部環境的函數。

  以球形生物絮體為單元,從生物絮體單元中取一薄層,如圖所示,建立物料數學模型。在穩定條件下,在與之間基質的物料衡算為哈爾濱建筑大學學報第卷圖單元生物絮體模型其中, 

  為生物絮體膜中基質的擴散系數,為主體溶液基質濃度,為單位生物絮體體積的基質去除速率。

  依據生物絮體生化反應的生物膜有效厚度和基質濃度變化幅度,反應動力學表達式可以有三種情況:基質濃度變化幅度大,反應速率方程以門公式表述此時,反應只是在膜內進行,內部生物死亡。其中, 為微生物濃度,為產率系數單位體積內微生物的生產量,)為飽和常數,為微生物最大比增長率。

  當生物絮體的半徑已知時,構成一個非線性邊界值常微分方程定解問題。

  表當取不同值時的滿意半徑結語控制微生物絮體的生長半徑對于提高污水處理反應效率,去污質量很有意義。本文建立了反演生物絮體最佳半徑的幾何反問題數學模型;給出了數值方法及實驗模擬結果和不同條件的滿意半徑值。

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