數(shù)學模型應用中污水水質(zhì)特征范文

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摘要:應用數(shù)學模擬技術需要了解污水的水質(zhì)特性,只有具備詳細的污水水質(zhì)特性參數(shù)才能更準確地模擬、預測污水處理工藝的運行效果。采用TUD聯(lián)合模型需將COD區(qū)分為SA、SF、SI、XS和XI等5種組分。對這5種組分的測定方法進行了探索,其中SA可采用五點pH值滴定法(5P-VFA)確定,采用BOD-t曲線法可確定緩慢可生物降解有機物(XS)。最后測得北京某污水處理廠進水COD的5種組分的質(zhì)量分數(shù)分別為:SA=6.49%,SF=36.23%,SI=13.04%,XS=32.62%,XI=11.62%。基金項目:北京市可持續(xù)水與廢物循環(huán)利用技術“學術創(chuàng)新團隊”項目(BJE10016200611);北京市自然科學基金資助項目(8052011);國家高技術研究發(fā)展計劃(863)項目(2006AA06Z320)

關鍵詞:數(shù)學模型;污水水質(zhì)特征;COD組分;五點pH值滴定法;BOD-t曲線法中圖分類號

2007有關數(shù)學模型的研究與應用在我國大體上仍處于學術認知階段。這種現(xiàn)狀主要源于對國際上現(xiàn)已廣泛應用的數(shù)學模型中所涉及的各種缺省參數(shù)的疑慮,擔心這些針對國外污水特征情況確定的參數(shù)未必適合中國的污水水質(zhì)情況。于是,不少人首先將模型應用的注意力集中在了對各種模型參數(shù)的確定上。這種認識必然導致工程界對模型應用望而生畏,使本來對模型應用已產(chǎn)生興趣的工程技術和運行管理人員無形中又形成了敬而遠之的現(xiàn)象。事實上,模型所涉及的各種缺省參數(shù)在大多數(shù)情況下均可移植到我國的污水處理工藝中,因為有關的生化反應動力學參數(shù)在理想環(huán)境范圍內(nèi)是不應存在國界的。在模型應用時除了要對有機物(COD)作必要的試驗區(qū)分外,大多數(shù)情況下并不需要對所有參數(shù)進行試驗確定。筆者利用TUD聯(lián)合模型對北京某大型市政污水處理廠的倒置A2/O工藝進行了模擬[3],參照荷蘭對污水中有機物的區(qū)分經(jīng)驗[4],在只對3個參數(shù)進行修正的情況下便獲得了令人滿意的模擬效果。

這表明,國際上已開發(fā)并成功應用于世界各地的數(shù)學模型及絕大多數(shù)參數(shù)完全適合我國的污水處理實際,沒有必要對模型參數(shù)進行繁雜而無謂的測試工作。污水水質(zhì)特征化是模擬污水處理工藝運行的一個重要步驟[5],只有具備詳細的污水水質(zhì)特性參數(shù)才能更準確地模擬和預測污水處理工藝的運行效果。為此,根據(jù)污水中COD的溶解性與非溶解性及可降解與不可降解等特性,TUD聯(lián)合模型將其細分為5種組分:①溶解性、易揮發(fā)有機酸(SA);②溶解性、可發(fā)酵、易生物降解有機物(SF);③溶解性、惰性有機物(SI);④顆粒狀、緩慢降解有機物(XS);⑤顆粒狀、惰性有機物(XI)。在此基礎上探索了這5種組分的測定方法,以期推動數(shù)學模擬技術在我國的應用。新晨

污水水質(zhì)特征化分析方法溶解性有機物的確定方法進水中的溶解性有機物(S)包含溶解性、易生物降解有機物(SS)和溶解性、惰性有機物(SI)。其中SS又分為SA和SF,它們的含量對生物除磷影響很大。隨著數(shù)學模型的廣泛應用,出現(xiàn)了多種測定SS的方法。根據(jù)不同的理論,可大致分為基于污水生物降解特性的呼吸(OUR)計量法和基于物質(zhì)分子大小的物理化學法[6]。OUR計量法和物理化學法均可實現(xiàn)對SS的準確測定,但這兩種方法在具體操作程序上的復雜程度不一樣。OUR計量法是生物化學方法,操作過程不僅耗時而且繁雜,物理化學法相對來說簡單易行。采用這兩種方法測定同一水樣,SS的校正系數(shù)均可達到0.965左右[7]。目前,物理化學法已經(jīng)被成功地用于強化生物除磷(EBPR)系統(tǒng)中溶解性COD的測定,且成為《荷蘭污水特性描述指南》中的標準方法[4]。物理化學法的基本原理是:假設進水中的可溶性COD(S)包含易生物降解COD(SS)和不可生物降解COD(SI),根據(jù)SS可直接通過細胞膜的特點,在pH值為10.5的條件下加入絮凝劑Zn(OH)2,將不溶性和膠體狀的COD(XS)絮凝沉淀后過濾(采用0.45μm濾膜),則過濾液中所含的COD即為全部的溶解性有機物(SS+SI)。SI的確定Ekama認為[8],經(jīng)過SRT>3d的活性污泥系統(tǒng)處理后,其出水中的溶解性COD即為SI。