厌氧消化模型对ABR处理屠宰废水过程的模拟研究

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屠宰废水中有机物含量高,是一种难处理的有机废水,并且由于不同屠宰场采用不同的处理工艺,而使得此类废水的水质不尽相同,由此增大了日常的处理难度。厌氧折流板反应器(Anaerobic Baffled Reactor,简称ABR)作为一种新型的处理高效的设备,能高效处理各种低浓度及高浓度有机废水。但是,由于ABR反应器是一种多隔室结构,在不同的水质和运行条件下,各隔室内的降解行为并不相同,影响数学描述的因素很多,如反应器的结构、不同水质的限速阶段不同等。厌氧反应器的正常运行需要高技术人员的实时监控,并通过适合的方法对运行的各项参数进行确定调整。因此掌握反应器的最佳运行条件,对反应器的运行做出及时准确的调整过程,对厌氧反应器内部各个阶段的运行状况进行模拟,需要筛选出精准度高、适用性强的数学模型。鉴于以上需求实验进行厌氧消化模型对ABR处理屠宰废水过程的模拟研究:本研究在中温条件下,采用低负荷启动方式成功完成ABR处理屠宰废水的启动过程,并且反应器在负荷不断提高的过程中,保持稳定运行,有机污染物的去除效果良好。厌氧消化模型在屠宰废水中应用主要涉及两个方面:①厌氧消化过程中产酸细菌及产甲烷菌的生长、衰亡过程,整个动力学过程简化为可降解颗粒物质的水解、发酵产酸以及产甲烷过程;②反应器内部的物化平衡(酸碱、气相及质量平衡)过程。结合屠宰废水水质特性以及ABR性能特征,参考国内外相关文献所提供的各个动力学参数值,初步确定各参数的取值范围,并利用实验室中ABR处理屠宰废水第50-70d的实际运行数据对厌氧消化模型进行了筛选和参数确定,进而利用该模型及获取的参数对ABR处理屠宰废水第71-110d的实际运行状态进行动态模拟。在模型预测反应器内pH值、出水VFA和COD浓度变化时,计算数值符合实验实际监测指标的变化趋势。经分析,虽然在不同容积负荷段出水的实测值与预测值都有一些偏差,主要因为在ABR厌氧消化数学模型的模拟过程中,对反应器各参数选取和校核存在误差,在计算预测时,参数误差产生积累,从而影响了模型预测精度。但总体来说,ABR处理屠宰废水动力学模型的模拟计算值与实际试验数值吻合得较好。即:在一定条件下,已知进水水质和相关运行参数时,所建模型可反映预测ABR处理屠宰废水过程pH值、出水COD浓度及VFA浓度的变化趋势。
摘要第6-8页
Abstract第8-9页
1 文献综述第10-22页
    1.1 国内外有关屠宰废水的研究现状第10-12页
        1.1.1 国外屠宰废水的处理工艺研究现状第10-11页
        1.1.2 国内屠宰废水的处理工艺研究现状第11-12页
    1.2 厌氧生物处理技术研究概况及进展第12-17页
        1.2.1 厌氧生物处理技术研究现状第13-14页
        1.2.2 ABR性能特征及研究现状第14-17页
    1.3 厌氧消化动力学研究现状第17-22页
        1.3.1 厌氧反应器动力学模型发展历程第18页
        1.3.2 厌氧反应器动力学模型的分类第18-19页
        1.3.3 国内外消化动力学研究现状第19-22页
2 引言第22-26页
    2.1 选题背景及研究意义第22-23页
        2.1.1 选题背景第22-23页
        2.1.2 研究意义第23页
    2.2 研究内容及技术路线第23-26页
        2.2.1 研究内容第23-24页
        2.2.2 技术路线第24-26页
3 材料与方法第26-30页
    3.1 实验装置第26-27页
    3.2 实验仪器第27-28页
    3.3 实验测定项目及测定方法第28页
    3.4 接种污泥第28-30页
4 ABR处理屠宰废水厌氧消化模型筛选第30-40页
    4.1 模型的基本假设第30-31页
    4.2 ABR中生化反应动力学过程第31-35页
        4.2.1 基质降解动力学过程第32-33页
        4.2.2 生物增殖动力学过程第33-34页
        4.2.3 模型中各组分的微分方程第34-35页
    4.3 ABR中物化平衡过程第35-37页
        4.3.1 质量平衡第35-36页
        4.3.2 气相平衡第36-37页
        4.3.3 酸碱平衡第37页
    4.4 ABR厌氧消化模型的确定第37-40页
5 ABR处理屠宰废水试验第40-46页
    5.1 ABR的启动第40-44页
        5.1.1 ABR启动方式及实验操作第40-41页
        5.1.2 ABR运行状况分析第41-44页
    5.2 ABR的稳定运行第44-46页
6 厌氧消化模型参数校核及对屠宰废水处理的动态模拟第46-52页
    6.1 模型参数的初步筛选第46-48页
        6.1.1 参数筛选方法及取值范围第46-47页
        6.1.2 参数的选取及校核第47-48页
    6.2 利用模型对ABR实际运行的动态模拟第48-52页
        6.2.1 对反应器出水COD值的模拟第49-50页
        6.2.2 对反应器内pH值的模拟第50页
        6.2.3 对反应器出水VFA值的模拟第50-52页
7 结论与建议第52-54页
    7.1 结论第52页
    7.2 建议第52-54页
参考文献第54-58页
致谢第58-60页
硕士期间发表的论文第60页
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