数学模型应用中污水水质特征范文

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摘要:应用数学模拟技术需要了解污水的水质特性,只有具备详细的污水水质特性参数才能更准确地模拟、预测污水处理工艺的运行效果。采用TUD联合模型需将COD区分为SA、SF、SI、XS和XI等5种组分。对这5种组分的测定方法进行了探索,其中SA可采用五点pH值滴定法(5P-VFA)确定,采用BOD-t曲线法可确定缓慢可生物降解有机物(XS)。最后测得北京某污水处理厂进水COD的5种组分的质量分数分别为:SA=6.49%,SF=36.23%,SI=13.04%,XS=32.62%,XI=11.62%。基金项目:北京市可持续水与废物循环利用技术“学术创新团队”项目(BJE10016200611);北京市自然科学基金资助项目(8052011);国家高技术研究发展计划(863)项目(2006AA06Z320)

关键词:数学模型;污水水质特征;COD组分;五点pH值滴定法;BOD-t曲线法中图分类号

2007有关数学模型的研究与应用在我国大体上仍处于学术认知阶段。这种现状主要源于对国际上现已广泛应用的数学模型中所涉及的各种缺省参数的疑虑,担心这些针对国外污水特征情况确定的参数未必适合中国的污水水质情况。于是,不少人首先将模型应用的注意力集中在了对各种模型参数的确定上。这种认识必然导致工程界对模型应用望而生畏,使本来对模型应用已产生兴趣的工程技术和运行管理人员无形中又形成了敬而远之的现象。事实上,模型所涉及的各种缺省参数在大多数情况下均可移植到我国的污水处理工艺中,因为有关的生化反应动力学参数在理想环境范围内是不应存在国界的。在模型应用时除了要对有机物(COD)作必要的试验区分外,大多数情况下并不需要对所有参数进行试验确定。笔者利用TUD联合模型对北京某大型市政污水处理厂的倒置A2/O工艺进行了模拟[3],参照荷兰对污水中有机物的区分经验[4],在只对3个参数进行修正的情况下便获得了令人满意的模拟效果。

这表明,国际上已开发并成功应用于世界各地的数学模型及绝大多数参数完全适合我国的污水处理实际,没有必要对模型参数进行繁杂而无谓的测试工作。污水水质特征化是模拟污水处理工艺运行的一个重要步骤[5],只有具备详细的污水水质特性参数才能更准确地模拟和预测污水处理工艺的运行效果。为此,根据污水中COD的溶解性与非溶解性及可降解与不可降解等特性,TUD联合模型将其细分为5种组分:①溶解性、易挥发有机酸(SA);②溶解性、可发酵、易生物降解有机物(SF);③溶解性、惰性有机物(SI);④颗粒状、缓慢降解有机物(XS);⑤颗粒状、惰性有机物(XI)。在此基础上探索了这5种组分的测定方法,以期推动数学模拟技术在我国的应用。新晨

污水水质特征化分析方法溶解性有机物的确定方法进水中的溶解性有机物(S)包含溶解性、易生物降解有机物(SS)和溶解性、惰性有机物(SI)。其中SS又分为SA和SF,它们的含量对生物除磷影响很大。随着数学模型的广泛应用,出现了多种测定SS的方法。根据不同的理论,可大致分为基于污水生物降解特性的呼吸(OUR)计量法和基于物质分子大小的物理化学法[6]。OUR计量法和物理化学法均可实现对SS的准确测定,但这两种方法在具体操作程序上的复杂程度不一样。OUR计量法是生物化学方法,操作过程不仅耗时而且繁杂,物理化学法相对来说简单易行。采用这两种方法测定同一水样,SS的校正系数均可达到0.965左右[7]。目前,物理化学法已经被成功地用于强化生物除磷(EBPR)系统中溶解性COD的测定,且成为《荷兰污水特性描述指南》中的标准方法[4]。物理化学法的基本原理是:假设进水中的可溶性COD(S)包含易生物降解COD(SS)和不可生物降解COD(SI),根据SS可直接通过细胞膜的特点,在pH值为10.5的条件下加入絮凝剂Zn(OH)2,将不溶性和胶体状的COD(XS)絮凝沉淀后过滤(采用0.45μm滤膜),则过滤液中所含的COD即为全部的溶解性有机物(SS+SI)。SI的确定Ekama认为[8],经过SRT>3d的活性污泥系统处理后,其出水中的溶解性COD即为SI。