2
ОГЛАВЛЕНИЕ стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1. Существующие модели кинетики кинетики биохимической очистки сточных вод 8
1.2. Основные аппараты системы биохимической очистки сточных вод 14
1.3. Флокуляционные модели биохимической очистки 21
1.3.1. Механизмы образования и распада флокул 22
1.3.2. Процессы массопереноса в ферментационной среде 25
1.3.3. Сорбционная модель 30
1.3.4. Диффузионная модель 31
Выводы 36
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ФЛОКУЛЯЦИОННОЙ МОДЕЛИ БИООКИСЛЕНИЯ " 38
2.1. Механизм процесса 38
2.2. Разработка модели кинетики для одной флокулы 39
2.3. Флокуляционная модель кинетики биоочистки и регенерации 42
2.4. Исследование распределения загрязнений между
сточной водой и флокулами активного ила 46
2.5. Исследование кинетики биоокисления 52
2.5.1. Кинетический эксперимент 52
2.5.2. Идентификация флокуляционной модели 55
ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ АЭРОТЕНКА И РЕГЕНЕРАТОРА 58
3.1. Исследование гидродинамической структуры потока 58
3.2. Описание математических моделей аэротенка и регенератора 63
3
3.3. Описание алгоритма расчёта 66
ГЛАВА 4. МОДЕЛЬ ВТОРИЧНОГО ОТСТОЙНИКА 70
4.1. Построение модели вторичного отстойника 70
4.2. Исследование седиментационных характеристик активного ила 74
4.3. Описание алгоритма расчёта вторичного отстойника 77
ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 79
5.1. Назначение программного комплекса РОХТС 81
5.2. Подготовка технологической схемы БОСВ к моделированию 84
5.3. Идентификация моделей системы биохимической
очистки сточных вод 85
5.4. Моделирование системы БОСВ 88
5.4.1. Исследование профилей концентраций субстрата, активного ила, продуктов автолиза в системе биоочистки 88
5.4.2. Исследование зависимости концентрации кислорода в сточной воде и во флокулах активного ила от размера флокул 90
5.4.3. Исследование влияния флокул на качество очистки сточных вод 91
5.4.4. Исследование зависимости платы в экофонд за
неполную очистки стоков от размера флокул 96
ВЫВОДЫ 101
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 103
10
км, к, - константы потребления предыдущего и данного компонента,
1/ч;
Ьм, Ц - концентрация предыдущего и данного компонента, мг/дм'*. Принцип последовательно - параллельных реакций:
сЩ/ск=к1_]Ьм-(к1-к;)Ц, (1.6)
Характер реакций связан с количеством органических загрязнений: при больших концентрациях - последовательной, при малых -параллельной.
Второе направление моделирования кинетики процесса основано на использовании уравнений кинетики ферментативных реакций, с учетом: лимитирующего влияния субстрата (уравнение Моно):
6Х/ск = рп|пх • Х-Ь/(кь + Ь), (1.7)
где к,- константа насыщения субстрата, мг/дм'*; цтах - максимальная удельная скорость роста, 1 /ч;
бЬ/б1 = -1/а[ртвХ.Х.Ь/(кь + Ь)], (1.8)
где а - количество субстрата, расходуемое на образование I мг
биомассы, мг/мг;
- лимитирующего и ингибирующего влияния субстрата (уравнение Моно-Иерусалимского):
с!Х/сй = [цП1.1Х -X- Ь/(кь +Ь)] [кр /(кр +р)], (1.9)
где р - концентрация продуктов обмена, мг/дм3; кр - константа
ингибирования продувами обмена, мг/дм’;
с1Ь/сИ = -1/а[цт„-ХЬ/(к,, + Ь)].(кр/(кр+р)] (1.10)
- ингибирующего действия субстрата (уравнение Халдейна):
бХ/сИ = р_-Х-Ь/(к, + Ь+Ь2/кр), (1.11)
где кр- константа ингибирования повышенных концентраций
субстрата, мг/дм3;
11
с!Ь/(11 = -1/а-[|хпих -Х-Ь/(кь + Ь+ V /кр)], (1.12)
- гибели микроорганизмов - самоокисление клеток (модель
Г ерберта):
с!Х/(к=[цтах -Х-Ь/(кь +Ь)]-кг X, (1.13)
где кг- удельная скорость гибели микроорганизмов, 1 /ч;
бЬ/ ск = -1/ а [иП1ах ■ X- Ь/(кь + Ь)], (1.14)
Для решения вышеуказанных уравнений необходимо знать множество констант, которые определяются экспериментально.
Особенностью развития микроорганизмов активного ила в сточных водах, является гетерогенный видовой состав. В связи с этим основой третьего направления моделирования кинетики роста активного ила, является учет трофических уровней и взаимодействия составляющих
биоценоза активного ила. Для трофической схемы связей вида: органические загрязнения (субстрат Ь) - бактерии активного ила (биомасса X) - простейшие (хищник В) модель кинетики имеет вид (уравнение Кинела):
<1Х / «и = [Ми„ • X • Ь/(ки + Ц] - К • X • В / а, • (к, + X)], 0 ■ 15)
где цв- удельная скорость роста простейших, 1/ч; В - концентрация простейших, мг/дм3; С/в - количество субстрата, расходуемое на образование 1 мг простейших, мг/мг; кх - константа насыщения по биомассе, мг/дм3;
6Ь/ ск = 1/ а[рт1Х -Х-Ь/(ки + Ь)], (1.16)
<Ш/ск = цв-Х-В/-(кх+Х), (1.17)
где б В / с1г— скорость роста простейших, мг/ч.
Экспериментально доказана эффективность применения данной модели для описания процесса биологической очистки промышленных сточных вод [17].
- Київ+380960830922