外文翻译--市政污水生物膜处理系统的模型化（译文）

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1、PDF外文：http:/ 5230 字  出处： Journal of Membrane science, 2003, 216(1): 55-65    毕业设计（论文） 外文翻译         英文题目： Modelling of a membrane bioreactor system for municipal wastewater treatment   中文题目： 市政污水生物膜处理系统的模型化  学科专业： 给水排水  指导教师：  辅导教师：  班级： 给排水

2、 1042 班  学生姓名：     2008 年    4     月      21   日    市政污水生物膜处理系统的模型化  T. Wintgens a, J. Rosen a, T. Melin a, C. Brepols b, K. Drensla b, N. Engelhardt b著，  摘要 ： 在这篇文章中，我们提出了一个模型来描述淹没式毛细纤维模块的过滤性能，这些纤维模块在污水处理生物膜反应器中。 仿真模拟及校准软件能操

3、控市政污水处理设备 Rdingen的数据，该模型在上述软件中能发挥作用，该模型由爱尔福特河流协会操 控并具备 保持生物量的活性污泥处理和微过滤单元。我们提出了过滤阻力的数学表达式，并把该式与活性污泥模型 （ ASM）结合 起来共同描述生物处理过程。该模型成功模拟生物膜长时期的渗透能力的下降并以标准形式成功模拟最终污水质量。  关键词 ： 生物膜反应器，污水处理，腐烂模型，微滤，模拟  1 引言  生物膜反应系统越来越多 地 应用于市政污水处理中，它的淹没 式膜单元的特征是低过膜压差 （ TMP） 及在进料边大量采用空气脉动。由于 活性污泥单元和保持生物量的膜滤的共

4、同作用，使得出水水质好且设备布局紧凑。尽管投资成本比具备二级净化设施的传统污水处理设备要低，但由于生物膜更换花费大且充气耗能多，因此操作费比传统处理设备 的操作费 高 1。  在膜表面和空隙内部的腐烂现象降低了通量的长期稳定性。渗透回冲和化学清理是 尽量减小 这些影响的标准程序，并且可稳定膜系统的总体渗透性，但是会导致净滤效率下降且清除剂可能会损坏生物膜。现在我 们无法预言在某种情况下膜渗透性的改善情况，我们也无法预言清理 的效果。这些不确定性给设备布置、设计及操作造成相当大的困难。  我们利用 许多工业处理及传统污水处理模型 来 描述模拟处理过程并获得以模拟研究结果 为基

5、础的方法，所以到目前为止生物膜反应系统的综合模型还不存在。 综合模型将生物处理和过滤之间的相互依赖性结合起来并以数学形式来描述 淹没式膜单元中的 “ 通量决定一切 ” 的现象 。  在淹没式中空纤维设备中，产生 “ 通量决定一切 ” 现象的一个主要机理是进料边空气脉动 2。沿纤维流动的缓流产生的剪切力与膜表面的质量转换系数有关 3。随着废物在膜上积累，质量转换系数控制浓度极化，浓度极化出现在所有分离设施中的膜前。在膜反应器中，微滤和超滤用来保持系统中的生物量。 活性污泥的宏观分子和颗粒在膜上积累导致处理动力大量损失，因为随之形成 “ 蛋糕层 ”和胶体 。除膜表面的这些现象以外，还有空

6、隙堵塞，它也是生物膜渗透性长期性下降的主要原因 4。  上述现象决定 膜反应器的过滤效果，在这篇文章中我们将用数学形式来描述这些现象并提出一个综合模型。这种模型描述 了 市政污水处理 中完整规模 膜反应器中膜渗透性 的 改善。 我们将把通过生物参数和通量进行测试得出的 模拟结果与操作数据 进行比 较。  2 模型描述  描述生活污泥处理的部分用来解释生物处理效果，它和描述过滤单元的渗透性的因子一起组成了综合膜反应器模型。在综合模拟环境中这两个因子一起共同解释了相互依赖性，主要是系统中生物量的膜自主积累，这对微生物的新陈代谢状态和过滤阻力都有影响。  2.

7、1活性污泥模型  活性污泥模型 3（ ASM3）通常作为描述生物处理的基础。 与活性污泥模型 1（ ASM1）相似， ASM3是描述和模拟市政污水处理好氧和厌氧阶段的工具 5。  我们使用 内源呼吸 这一 概念并引入存储物质作为主要的组成部分。 “内源呼吸”与“存储物质” 首次在 ASM2中使用并且 它 们对于低有机负荷条件下的细胞 的新陈代谢尤其重要。为了使剩余污泥减量化，在用于市政污水处理的膜 反应器中经常可以遇到低有机负荷的情况。由废水生物处理系统的微生物产生的细胞外聚合物（ EPS）对活性污泥悬浮物的膜过滤所能达到的变化率起关键作用，且 EPS不包括在生物转换过程的

8、描述中。它们的生长和繁殖与新陈代谢状态有很大关系，而新陈代谢与生物处理系统的有机负荷率有关 6。  在 ASM3中， 污水中碳、氮化合物的分解涉及到 12个微生物转化过程，这些过程 中包含13个溶解性的特殊成分。 ASM3经历的生物化学过程如图 1.所示。自养型生物用无机无作主要能源，异养型生物利用简单碳源生长 繁殖 并进行内源呼吸。  ASM3所描述的反应代表一个复合的普通差额方程体系， 当 给定一系列反应器中的初始浓度 时 ，这些方程数学上可解。因此， 针对单个组件， 我们可完成以时间为依据的浓度方案的计算 。  2.2膜 反 映器中过滤过程的模型化