[发明专利]硝化及亚硝化过程的运行优化方法

摘要

本发明涉及一种硝化及亚硝化过程的运行优化方法，属于污水生物处理技术领域。该方法包括以下步骤：构建动态控制系统：根据NH₄⁺‑N→NO₂^‑‑N和NO₂^‑‑N→NO₃^‑‑N两步硝化过程中涉及到的参数，建立亚硝化及硝化过程的动力学模型；并根据硝化过程中涉及到的物质变化、反应器流态、反应器单元特点，建立整个硝化过程的物料平衡方程组；结合上述动力学模型和物料平衡方程组，构建仿真的硝化过程动态模拟控制系统；模拟运行：获取上述亚硝化及硝化过程的动力学模型中硝化过程涉及到的参数，代入上述动态模拟控制系统中，运行获得亚硝化及硝化反应结果。上述方法对污水处理过程中氨氮的硝化过程进行定量描述，对两步式硝化过程进行了精确的模拟。

主权项

1.一种硝化及亚硝化过程的运行优化方法，其特征在于，包括以下步骤：构建动态模拟控制系统：根据NH4+‑N→NO2‑‑N和NO2‑‑N→NO3‑‑N两步硝化过程中涉及到的参数，建立亚硝化及硝化过程的动力学模型；并根据硝化过程中涉及到的物质变化、反应器流态、反应器单元特点，建立整个硝化过程的物料平衡方程组；结合上述动力学模型和物料平衡方程组，构建仿真的硝化过程动态模拟控制系统；模拟运行：获取上述亚硝化及硝化过程的动力学模型中硝化过程涉及到的参数，代入上述动态模拟控制系统中，运行获得亚硝化及硝化反应结果；在建立亚硝化及硝化过程的动力学模型时，引入溶解氧含量、环境温度和pH值对硝化过程反应速率的影响；根据NH4+‑N→NO2‑‑N和NO2‑‑N→NO3‑‑N两步硝化过程中涉及到的过程速率参数和化学计量学参数，建立亚硝化及硝化过程的动力学模型，方法如下：所述过程速率参数如下所示：AOB生长速率：AOB溶菌速率：ρ2＝bAOBXAOBNOB生长速率：NOB溶菌速率：ρ4＝bNOBXNOB其中：上述式中，μ_max,AOB为AOB最大生长速率，为溶解氧含量，为AOB对氧的饱和系数，为氨氮含量，为AOB对氨氮的饱和系数，X_AOB为AOB的菌种含量，b_AOB为AOB的溶菌速率常数；μ_max,NOB为NOB最大生长速率，为NOB对氧的饱和系数，为亚硝酸盐含量，为NOB对亚硝酸盐的饱和系数，X_NOB为NOB的菌种含量，b_NOB为NOB的溶菌速率常数；μmax,AOB,T,0为T0时AOB最大生长速率，Ea,AOB为AOB的自由能，T为实际温度，T0为参考温度，R为理想气体常数，μmax,AOB,pH,0为pH0,AOB时AOB最大生长速率，pH0,AOB为AOB最适宜pH，pi为圆周率，wAOB为使AOB的满足的pH范围宽度，pH为实际pH值；μ_max,NOB,T,0为T₀时NOB最大生长速率，E_a,NOB为NOB的自由能，μ_max,NOB,pH,0为pH_0,NOB时NOB最大生长速率，pH_0,NOB为NOB最适宜pH，w_NOB为使NOB的满足的pH范围宽度；并以如下化学计量学矩阵描述模型中各组分和转化过程的关系：其中：上述式中，为硝酸盐含量，Y_AOB为AOB的产率系数，i_NBM为生物量AOB、NOB的氮含量，Y_NOB为NOB的产率系数，为惰性颗粒性物质X_I的氮含量，为生物量溶解产生的惰性COD分数，为可发酵基质X_S的氮含量。