活性污泥处理工艺设计过程中的几个动力学关系

2021-04-28 本文已影响0人代号北极能

基于物质平衡的关系，对完全混合式反应器建立Mass balance方程式，有如下关系

$V*\frac{dX}{dt}=0-(Q_e*X_e+Q_w*X_w)+r_sYV-K_dXV$

另外活性污泥的污泥停留时间SRT一般由下式计算

$\theta_x=\frac{biomass in the aeration tank}{discharge rate of biomass}=\frac{X*V}{X_e*Q_e+X_w*Q_w}$

如果反应器处于稳态的情况下，污泥的浓度不会随时间发生变化，因此有下式：

$\frac{dX}{dt}=0$

建立一个新的关系式，得到

$Q_w*X_w+Q_e*X_e=Y*r_s*V-K_d*X*V$

对SRT求倒数，可以得到下式

$\frac{1}{\theta _x}=\frac{Q_e*X_e+Q_w*X_w}{XV}$

直接把上上一个式子带入上一个式子，可以得到

$\frac{1}{\theta _x}=\frac{Y*r_s}{X}-K_d$

根据莫诺特方式可以得到比增长速率的关系，

$\mu =\mu _{max}*\frac{S}{S+K_S}$

而污染物的降解速率的表达式为

$r_s=\frac{dS}{dt}=\frac{q _{max}*X*S}{K_S}$

把上面的方程带入前面关于SRT的表达式，可以得到

$\frac{1}{\theta _{x}}=Y\frac{r_s}{X}-K_d=Y*\frac{q_{max}*S}{S+K_S}-K_d$

Srteady state状态下目标污染物的浓度设为Se，可以得到

$S_e=K_S\frac{1+K_d*\theta _x}{\theta _x(Y*q_{max}-K_d)-1}$

这个关系式可以直观的表达污染物去除效率与污泥龄之间的关系。

其中比增长速率，半包和系数以及微生物的衰减系数是整个体系中追重要的动力学参数。