生物滤池废水处理过程的数学模拟

建立一个生物滤池的多组分、多物种综合动态模型.该模型能动态描述进水及反冲洗过程对生物滤池状态和处理效果的影响.模型主体由4个子模型组成,即组分的反应动力学模型、传质扩散模型、滤池过滤模型和反冲洗模型.将4个子模型合理耦合,即可对生物滤池净化过程进行数学模拟.     

生物陶粒滤池去除地表水中有机物的动力学模型研究

生物陶粒滤池是我国目前最常见的一种地表水生物处理工艺,但目前缺乏简单实用的动力学模型来指导工程的应用设计或进行可行性论证。根据陶粒生物滤池的内部流态建立了推流式反应器模型来模拟生物陶粒滤池对有机物的去除,并采用中试规模的生物陶粒滤池处理受污染程度差异很大的两种地表水取得的实际运行数据加以验证。结果表明,对于有机物含量较低或很高的地表水,都可用一级反应的推流式反应器模型来模拟生物陶粒滤池对COD_Mn的去除。     

生物陶粒滤池去除地表水中有机物的动力学模型研究

生物陶粒滤池是我国目前最常见的一种地表水生物处理工艺,但目前缺乏简单实用的动力学模型来指导工程的应用设计或进行可行性论证。根据陶粒生物滤池的内部流态建立了推流式反应器模型来模拟生物陶粒滤池对有机物的去除,并采用中试规模的生物陶粒滤池处理受污染程度差异很大的两种地表水取得的实际运行数据加以验证。结果表明,对于有机物含量较低或很高的地表水,都可用一级反应的推流式反应器模型来模拟生物陶粒滤池对CODMn的去除。     

蚯蚓生物滤池两种滤料中蚯蚓体壁损伤的比较

通过观察蚯蚓组织学切片,研究了蚯蚓生物滤池中蚯蚓体壁角质层、表皮层以及环肌层显微结构的变化,并对两种滤料（陶粒和石英砂）中蚯蚓体壁组织结构的损伤程度进行了比较．结果表明：与人工养殖蚯蚓相比,蚯蚓生物滤池中蚯蚓体壁组织结构会受到一定程度的损伤,     

基流分割对城市雨洪过程模拟的影响研究

准确预报洪水过程对城市防洪减灾至关重要．基流一般是指来源于地下水,河道中常年存在的基本径流,在进行城市洪水模拟时对模拟结果具有重要的影响．为提高模型模拟精度,本文构建了济南市主城区流域SWMM（storm water management model）,借助基流水平分割法处理模型率定所需流量数据,将基流分割前后流量数据应用于模型率定和验证,模拟6场不同历史暴雨洪水过程并定量评价基流分割前后的模拟效果．研究结果表明:基流量大小约占洪峰流量的10%,对洪水模拟结果影响较大;当采用原始流量数据率定模型时,未区分降水和其他径流组分来源,模拟效果一般（纳什效率系数均值为0.532）;当使用基流分割后的流量数据时,模拟精度明显提高（纳什效率系数均值为0.765）,场次暴雨模拟精度平均提高43.7%,洪峰流量相对误差降低3.59%,对峰现时间误差等洪水过程波动趋势特征影响不明显．本文拓展了基流分割在城市雨洪模拟中的应用,并为相关部门在城市暴雨洪水灾害预报预警方面提供了一定的科学依据和技术支撑．      

缺氧生物滤池处理城市污水模型与仿真

为进一步了解缺氧生物滤池的工艺过程特性,基于影响缺氧生物滤池处理城市污水性能的分析,从生物滤池的流体力学、过滤特性及生物膜特性3方面考虑,建立了一个能反映生物滤池内微生物降解基质和生物滤池逐渐堵塞的数学动力学模型,并采用牛顿迭代法,通过MATLAB软件编程求解.实验室规模的上向流缺氧生物滤池试验结果与计算机仿真结果的对比表明:该模型能有效仿真上向流生物滤池在不同负荷和运行条件下的性能.     

蚯蚓生物滤池两种滤料中蚯蚓体壁损伤的比较

通过观察蚯蚓组织学切片,研究了蚯蚓生物滤池中蚯蚓体壁角质层、表皮层以及环肌层显微结构的变化,并对两种滤料（陶粒和石英砂）中蚯蚓体壁组织结构的损伤程度进行了比较．结果表明：与人工养殖蚯蚓相比,蚯蚓生物滤池中蚯蚓体壁组织结构会受到一定程度的损伤,这与滤池中非常规的环境因子（水力冲刷和污染物质）有一定的关系,但主要是由滤料的物理磨损作用造成的;两种滤料相比,陶粒滤料中蚯蚓体壁组织结构的受损程度较小,这主要是由两种滤料不同的物理性状所引起的．     

侧向流曝气生物滤池运行周期的确定

为了确定侧向流曝气生物滤池（LBAF）的运行周期,采用了测定进出口间水头损失与出水水质关系的方法.实验表明：1）LBAF的运行周期是根据进出口间水头损失结合出水氨氮浓度来确定的.2）LBAF的水头损失与竖向流曝气生物滤池不同,经历了＂稳定-增高-再稳定＂3个阶段.3）在水力负荷分别为0.45 m/h、0.73 m/h和1.1 m/h时,LBAF的运行周期是21 d、8 d和5 d,与传统曝气生物滤池相比,采用侧向流曝气生物滤池（LBAF）可以适当延长运行周期.     

生物陶粒滤池预处理黄浦江上游水的生产性试验研究

以黄浦江上游水为水源，进行生物陶粒滤池预处理的生产性试验．试验结果表明：(a)不曝气时，生物陶粒滤池对原水中的浊度、Fe和Mn的去除效果比曝气工况好，平均去除率分别达到61．70％，73．86％。74．05％．(b)在原水溶解氧浓度较高(平均为4．8mg／L)而NH3-N浓度较低(平均为0．28mg／L)时。曝气和不曝气工况下，生物陶粒滤池对CODMn的去除率没有显著差别，分别为16．09％和15．60％．(c)在原水NH3-N浓度低的情况下。生物陶粒滤池对NH3-N和NO2^--N的去除效果均较差，但试验结果显示，曝气充氧有助于提高去除率．(d)从生物陶粒预处理装置的运行要求来看，其对浊度、有机物、Fe和Mn等各项指标的去除效果良好。且从去除NH3-N和NO2^--N的情况来看，曝气充氧是必须的．生物陶粒滤池的设计和运行参数可为微污染水源水厂的改造和新建提供科学依据．     

贝壳与球形塑料填料曝气生物滤池的硝化特性比较

采用曝气生物滤池．考察贝壳与球形塑料填料的硝化特性变化情况．研究结果表明，贝壳填料曝气生物滤池因贝壳中CaCO3的溶解为硝化反应提供碱度．硝化率保持在较高的水平．而球形塑料填料曝气生物滤池因碱度不足．硝化率处于较低的水平．贝壳填料曝气生物滤池内pH值沿池深方向呈逐渐升高趋势．而球形塑料填料滤池则相反．外加碱度可以提高曝气生物滤池的氨氮去除率．贝壳填料的曝气生物滤池相比于传统的塑料填料曝气生物滤池具有明显的硝化处理优势．     

Numerical simulation for volatile organic compound removal in rotating drum biofilter

Rotating drum biofilters (RDBs) could effectively remove volatile organic compounds (VOCs) from waste gas streams. A mathematical model was developed on the basis of mass transport and mass balance equations in an RDB,the two-film theory,and the Monod kinetics. This model took account of mass transfer and biodegradation of VOC in the gas-water-biofilm three-phase system in the biofilter,and could simulate variations of VOC removal efficiency with a changing specific surface area and porosity of the media due to the increasing of biofilm thickness in the biofilter. Toluene was used as a model VOC. This model was further simplified by introducing a coefficient of the gas velocity and ne-glecting the water phase due to the complexity of operating conditions. The equations for the biofilm phase,gas phase,and biofilm accumulation in this model were solved using collocation method,ana-lytic method,and the Runge-Kutta method separately. A computer program was written down as MATLAB to solve this model. Results of numerical solutions showed that toluene removal efficiency in the RDB increased and reached the maximum values of 97% on day 4 after the startup,and then de-creased and remained at 90% after 5 more days of operation. Toluene concentration was high at the outermost layer where more than 70% toluene was removed,and was low at the innermost layer where less than 10% toluene was removed. The dynamic removal efficiencies from this model correlated reasonably well with experimental results for toluene removal in a multi-layered RDB.     

不同曝气工况对养殖污水处理效果的影响

设计了一套优化组合的水处理系统,主要由下行生物膜池、上行生物膜池、下行牡蛎壳滤池和上行牡蛎壳滤池4个单元串联构成,各单元底部均设置了曝气装置.设计了仅其中1个单元或者3个单元曝气的4种工况,来研究不同曝气工况对养殖污水处理效果的影响.结果表明:在系统进水总氨氮质量浓度为0.52～0.72 mg·L-1,亚硝酸盐氮质量浓...     

生物过滤去除饮用水中有机污染物的试验研究

通过试验,探讨了生物过滤对饮用水源中微量有机物的去除效果与特性.结果表明,生物过滤可有效去除饮用水源中的微量有机污染物;滤料介质对生物过滤效果具有一定的影响,加氯水反冲洗对生物过滤具有明显的负面影响;活性炭、石英砂双层滤料生物滤柱可较大幅度地去除苯酸酯类、脂肪酸酯类和酚类等有机物.     

分段进气生物膜滴滤塔的废气净化效率

采用毛细管模型对分段进气生物膜滴滤塔净化有机废气的效率进行了分析,获得了分段进气单一出气和分段进气分段出气两种方式下生物膜滴滤塔降解有机废气的效率.通过计算发现:同传统单进单出的方式相比,对于分段进气单一出气,分段数越多,效率越低;对于分段进气多段出气,分段数对净化效率的影响很小,而采用这种分段进出气方式可有效地减少填料床的堵塞现象,提高生物膜滴滤塔的实际净化效率.     

A novel integrated UV-biofilter system to treat high concentration of gaseous chlorobenzene

A novel integrated UV-biofilter system using UV reactor as the pretreatment process was setup to treat high concentration of gaseous volatile organic compounds （VOCs）. Another control biofilter without the UV pretreatment was also established to compare the performance of the two systems. Chlorobenzene was selected as a model compound. The two systems were operated in parallel under different inlet chlorobenzene concentrations （500, 1000, 1600, mg· m^-3）. The experimental results indicate that the integrated system could eliminate chlorobenzene completely （100% removal efficiency） at the inlet concentration of 500 mg· m^-3, whereas only 60% removal efficiency was achieved for the control biofilter. Also the elimination capacity for the organic carbon of the integrated system was much higher than that of the control biofilter. On the basis of intermediates analysis by Ion Chromatography and Gas Chromatography-Mass Spectrometry, the UV pretreatment has been proven to be able to enhance the performance of the following biofilter by transferring the recalcitrant target to some more biodegradable and soluble organic products （such as formic acid and chlorophenol）. Furthermore, the produced ozone, a harmful by-product from UV photo-degradation, could be easily eliminated by the following biofiltration process.     

一类耦合logistics模型的动力学性质

讨论一类离散捕食者-食饵模型的动力学性质，使用多项式完全判别系统和中心流形定理对该模型所对应的离散系统进行分析。由多项式完全判别系统给出了该模型不动点的拓扑分类，并找出了不动点在非双曲情形的参数条件；由中心流形定理证明了模型在不动点附近发生了transcritical分支和flip分支。运用数值模拟进一步验证了上述结果的正确性，并给出相应的Laypunov指数以说明模型在一定参数条件下产生了混沌现象。研究结果提示所讨论的模型在一定参数条件下可以产生transcritical分支、flip分支以及混沌等动力学性质。     

紊流脉动对生物反应器运行影响的数值模拟

为研究紊流脉动对生物反应器运行的影响,针对时均速度为零的振动格栅反应器,构建气-液两相流模型并对其进行验证。借助Fluent软件对反应器中气和水的流动进行数值模拟,得出10种工况下紊流脉动强度与气含率、氧转移系数和雷诺应力的关系。结合实验测得的生物膜理化数据,分析紊流脉动强度对生物膜生长的影响。结果表明,增大紊流脉动可有效提高反应器内的气含率和氧转移系数,促进气液两相进行高效传质。对于本研究所用振动格栅生物反应器,当紊流强度q<2.7 cm/s时,生物膜厚度和密度随着紊流强度的增加而增加。当q>2.7 cm/s时,雷诺应力的作用显著,生物膜逐渐变薄变密。紊流强度q=3.4~4.8 cm/s时,生物膜生长和污染物去除效果最佳。     

生物法脱除硫化氢气体动力学模型的研究

研究采用以炉渣为填料的生物滴滤塔净化处理废气中的硫化氢,建立了相应的生物法脱除硫化氢的动力学模型,并确定出该模型的影响参数δ和k值。对比一定气体流量下,不同硫化氢进气浓度对应的硫化氢出气浓度、去除效率和生化去除量的实验值与理论值,其相关系数分别为0.999,0.995和0.963,表明实验值与理论值之间具有很好的相关性,从而验证了研究所建立的动力学模型对生物滴滤塔净化硫化氢的实际过程有很好的适用性。