活性污泥2D模型在無錫城北污水廠的應用研究的開題報告

活性污泥2D模型在無錫城北污水廠的應用研究的開題報告一、選題背景與研究意義城市污水處理是現(xiàn)代城市建設(shè)不可或缺的部分，也是保障城市環(huán)境衛(wèi)生、維護生態(tài)平衡的重要手段。目前，隨著城市化進程的加速，城市污水處理水平顯得尤為重要。然而，傳統(tǒng)的污水處理方法存在諸多問題：處理效率低，對水質(zhì)的要求高等，隨著水質(zhì)和廢水的變化，難以適應不同的處理工藝，同時也存在投資費用高、運營成本高等問題?；钚晕勰喙に囀且环N生物處理系統(tǒng)，具有低投資、低運營成本、高效率的優(yōu)點，成為城市污水處理的熱門選擇，因此在國內(nèi)外廣泛應用。然而，活性污泥工藝的運營與管理需要高度的技術(shù)支持，而利用現(xiàn)代化的仿真模型，對活性污泥的運作規(guī)律進行模擬分析，已成為對活性污泥工藝優(yōu)化、管理的重要手段。因此，在無錫城北污水處理廠的實際應用背景下，本研究將利用活性污泥2D模型，對活性污泥反應槽的內(nèi)部水流場和生物反應過程進行模擬研究，探索空氣流量、池體尺度、污水顆粒物濃度等參數(shù)對活性污泥工藝處理效率的影響，為優(yōu)化城市污水處理工藝提供科學依據(jù)和技術(shù)支持，具有重要的理論和實踐意義。二、研究內(nèi)容和方法本研究采用板式反應器，基于有限體積法、turbulencekineticenergymodel和反應-傳質(zhì)方程對活性污泥工藝內(nèi)部水流場和生物反應過程進行建模分析，主要研究內(nèi)容如下：1、分析池體尺寸對水流場、空氣流量以及微生物生長和代謝的影響。2、研究在不同處理條件下活性污泥工藝處理效率和污水顆粒濃度的變化以及對活性污泥內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特性的影響。3、通過建立不同處理條件下的運行機理模型，推測不同操作策略的效果，并探究在不同處理條件下實現(xiàn)最佳污水處理效果的操作模式以及優(yōu)化方法。本研究針對無錫城北污水廠的實際運營情況，利用ComsolMultiphysics軟件建立偏微分方程模型對活性污泥工藝的各項參數(shù)進行仿真模擬，獲得水流、生物代謝等數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)實驗以及數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出不同條件下活性污泥工藝的處理特點與最優(yōu)化控制策略。三、可行性分析1、理論可行性：本研究利用有限體積法、turbulencekineticenergymodel和反應-傳質(zhì)方程對活性污泥工藝內(nèi)部水流場和生物反應過程進行建模分析，理論上可行。2、技術(shù)可行性：ComsolMultiphysics軟件是當前工程仿真分析中廣泛應用的工具，而利用此軟件研究活性污泥工藝的處理效果已經(jīng)具有較高的成熟度和應用價值，因此技術(shù)可行。3、經(jīng)濟可行性：本研究采用的仿真模型方法具有成本低、效率高、穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢，而本研究主要的實驗設(shè)備已經(jīng)具備，且研究過程中的數(shù)據(jù)處理和分析利用普通計算機即可完成，因此經(jīng)濟可行。四、時間計劃第一階段（2021.03-2021.05）：文獻檢索和資料調(diào)研，了解活性污泥2D模型的研究方向和最新進展，新建反應槽。第二階段（2021.06-2021.08）：基于ComsolMultiphysics軟件構(gòu)建活性污泥2D模型，選擇合適的顆粒物濃度、反應槽尺寸等參數(shù)進行仿真分析，進行理論分析。第三階段（2021.09-2021.11）：實驗建設(shè)，根據(jù)實驗需要購置必要的實驗設(shè)備，并進行實驗分析。第四階段（2021.12-2022.02）：數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，匯總分析實驗數(shù)據(jù)以