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反演污水处理生物絮体最佳半径

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反演污水处理生物絮体最佳半径

发布日期:2015-03-26 17:11 来源:http://www.nmgkqjh.com 点击:

    通常污水处理反应器中,许多生物絮体网络在一起,形成生物絮体,因此可以将生物絮体看成一个单元模型。生物絮体随时间变化而生长,体积变大,生物膜增厚,渗透性变坏,内部生物死亡,反应器去污能力下降。适当控制生物絮体的体积可以提高反应器的效率,如何求取最佳的生物絮体半径,适时在线控制生物絮体半径对于提高反应器效率是很有意义的课题。

  生物絮体数学模型在某时间段内,假定每个生物絮体近似球形;生物絮体密度不随时间和大小而变化;整个生物絮体视为均相,生物絮体内生化反应只是局部环境的函数。

  以球形生物絮体为单元,从生物絮体单元中取一薄层,如图所示,建立物料数学模型。在稳定条件下,在与之间基质的物料衡算为哈尔滨建筑大学学报第卷图单元生物絮体模型其中, 

  为生物絮体膜中基质的扩散系数,为主体溶液基质浓度,为单位生物絮体体积的基质去除速率。

  依据生物絮体生化反应的生物膜有效厚度和基质浓度变化幅度,反应动力学表达式可以有三种情况:基质浓度变化幅度大,反应速率方程以门公式表述此时,反应只是在膜内进行,内部生物死亡。其中, 为微生物浓度,为产率系数单位体积内微生物的生产量,)为饱和常数,为微生物最大比增长率。

  当生物絮体的半径已知时,构成一个非线性边界值常微分方程定解问题。

  表当取不同值时的满意半径结语控制微生物絮体的生长半径对于提高污水处理反应效率,去污质量很有意义。本文建立了反演生物絮体最佳半径的几何反问题数学模型;给出了数值方法及实验模拟结果和不同条件的满意半径值。

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