ВВЕДЕНИЕ 4
1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ,,,, 5
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ , 6
3 ПРОЦЕСС БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ 13
3.1 Параметры процесса биологической очистки 13
3.2 Закономерности роста бактериальных культур активного ила 19
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ
СТОЧНЫХ ВОД 23
5 ЯЧЕЕЧНАЯ ДИФФУЗИОННАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
ПРОЦЕССА АЭРОБНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 28
6 РЕАЛИЗАЦИЯ ЯЧЕЕЧНОЙ ДИФФУЗИОННОЙ МОДЕЛИ В MATLAB 34
6.1 Предварительные расчёты для проверки работоспособности модели 37
7 ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ НА ДАННЫХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЯХ ЗЛАТОУСТОВСКОГО ГОРОДСКОГО ОКРУГА 47
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 52
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 53
ПРИЛОЖЕНИЕ 58
Магистерская работа посвящена решению актуальной научно-технической задачи: моделированию процесса аэробной биологической очистки сточных вод с целью определения параметров процесса, поддающихся регулированию и влияющих на результат очистки.
Очистка с помощью активного ила является наиболее часто используемой системой биологической очистки сточных вод. Математическое моделирование этого процесса важно для повышения эффективности его очистки и, следовательно, качества сточных вод, сбрасываемых в принимающий водоем. Необходимость моделирования процессов биологической очистки продиктована сложностью натурного моделирования процессов очистки больших объёмов сточных вод и плохой масштабируемостью самого процесса очистки.
Целью магистерской работы «Математическое моделирование интенсификации массообменных процессов при биологической очистке сточных вод» является разработка новой математической модели процесса биологического окисления органического субстрата флокулами активного ила, учитывающей влияние размера флокул ила на результат очистки.
В соответствии с поставленной целью основными задачами исследования являются:
- разработка математической модели процесса аэробного биологического окисления органических загрязнений;
- разработка алгоритмов для моделирования процесса аэробной биологической очистки на ЭВМ;
- экспериментальная проверка соответствия разработанной математической модели реальному процессу аэробной биологической очистки сточных вод;
- анализ разработанной математической модели
По результатам проведённого анализа предлагаемой ячеечной модели аэробной биологической очистки сточных вод активным илом можно сделать следующие выводы:
•Модель корректно отображает процессы биологического окисления и нитрификации, что подтверждается схожестью результатов расчёта с реальным значением концентрации органических загрязнений после очистки.
•Алгоритм реализации предлагаемой ячеечной модели в программном продукте Matlab устойчив и позволяет получать адекватные результаты при различных изменениях входных параметров.
• Одним из факторов, влияющих на скорость и качество очистки, является размер флокул активного ила. Уменьшение размеров флокул приводит к увеличению доли потреблённого органического субстрата вне зависимости от величины исходной концентрации органического субстрата в стоках.
• Толщина пограничного слоя, образующегося вокруг поверхности флокулы при её движении в вязкой среде, влияет на скорость доставки органического субстрата к поверхности флокулы. Увеличение толщины пограничного слоя приводит к замедлению скорости очистки и уменьшению доли потреблённого органического субстрата.
• Разработанная ячеечная модель может быть использована на очистных сооружениях для прогнозирования результатов очистки и принятия решений для регулирования процесса.
