基于生物膜分層理論的曝氣生物濾池Fluent模擬研究.pdf

1、曝氣生物濾池是一種日益受到廣泛重視的污水處理構筑物。通過濾料表面生物膜的生物降解與物理過濾作用，該濾池可以有效的去除污水中的污染物。本文主要針對曝氣生物濾池內生物降解過程進行研究，并建立數(shù)學模型對Biostyr(R)曝氣生物濾池進行數(shù)值模擬。
　　在一維均勻生物膜模型的基礎上，結合擴散系數(shù)沿生物膜厚度方向的變化規(guī)律與擴散—反應基本方程建立了分層生物膜數(shù)學模型，并使用MATLAB程序對模型進行求解，比較分層生物膜與均勻生物膜在基質通

2、量上的差異?？疾旄鱾€參數(shù)對兩種模型中有效性系數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著蒂勒模數(shù)(φ)的增大，兩種模型的有效性系數(shù)均逐漸減小，并且當分層梯度(ξ)增大、生物膜外基質濃度(C)減小時，兩種模型的有效性系數(shù)差值變大。
　　在局部容積平均法的基礎上，對曝氣生物濾池內部空間上的多尺度現(xiàn)象進行分析。推導出濾池內生物膜尺度、表征單元體(REV)尺度、宏觀反應器尺度下的控制方程。其中，REV尺度下的控制方程將被用于曝氣生物濾池的Fluent模擬。使用分層

3、生物膜模型對Biostyr(R)曝氣生物濾池內五個取樣口處生物膜進行計算，解得有效性系數(shù)沿濾池高度變化的分段函數(shù)。結合該分段函數(shù)與Rittmann等人對均勻模型的求解方法，求得分層生物膜模型中基質通量的準解析解。
　　在Gambit中建立Biostyr(R)曝氣生物濾池的三維網(wǎng)格模型，并使用Fluent6.3中歐拉多相流模型對曝氣生物濾池內污染物降解過程進行模擬，數(shù)值模擬中COD和N_NH+4沿濾柱高度分布與Viotti等人的實測