開題報告與英語翻譯任務(wù)書

長江大學城市建設(shè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯英文題目：Modellingofamembranebioreactorsystemformunicipalwastewatertreatment中文題目：市政污水生物膜處理系統(tǒng)的模型化學科專業(yè)：給水排水指導教師：輔導教師：班級：給排水1042班學生姓名：2008年4月21日市政污水生物膜處理系統(tǒng)的模型化T.Wintgensa,?,J.Rosena,T.Melina,C.Brepolsb,K.Drenslab,N.Engelhardtb著，肖雄譯[摘要]：在這篇文章中，我們提出了一個模型來描述淹沒式毛細纖維模塊的過濾性能，這些纖維模塊在污水處理生物膜反應(yīng)器中。仿真模擬及校準軟件能操控市政污水處理設(shè)備R?dingen的數(shù)據(jù)，該模型在上述軟件中能發(fā)揮作用，該模型由愛爾福特河流協(xié)會操控并具備保持生物量的活性污泥處理和微過濾單元。我們提出了過濾阻力的數(shù)學表達式，并把該式與活性污泥模型（ASM）結(jié)合起來共同描述生物處理過程。該模型成功模擬生物膜長時期的滲透能力的下降并以標準形式成功模擬最終污水質(zhì)量。[關(guān)鍵詞]：生物膜反應(yīng)器，污水處理，腐爛模型，微濾，模擬引言生物膜反應(yīng)系統(tǒng)越來越多地應(yīng)用于市政污水處理中，它的淹沒式膜單元的特征是低過膜壓差（TMP）及在進料邊大量采用空氣脈動。由于活性污泥單元和保持生物量的膜濾的共同作用，使得出水水質(zhì)好且設(shè)備布局緊湊。盡管投資成本比具備二級凈化設(shè)施的傳統(tǒng)污水處理設(shè)備要低，但由于生物膜更換花費大且充氣耗能多，因此操作費比傳統(tǒng)處理設(shè)備的操作費高[1]。在膜表面和空隙內(nèi)部的腐爛現(xiàn)象降低了通量的長期穩(wěn)定性。滲透回沖和化學清理是盡量減小這些影響的標準程序，并且可穩(wěn)定膜系統(tǒng)的總體滲透性，但是會導致凈濾效率下降且清除劑可能會損壞生物膜?，F(xiàn)在我們無法預言在某種情況下膜滲透性的改善情況，我們也無法預言清理的效果。這些不確定性給設(shè)備布置、設(shè)計及操作造成相當大的困難。上我們利用浪許多工業(yè)處理猜及傳統(tǒng)污水處洪理模型響來極描述模擬處理早過程并獲得以免模擬研究結(jié)果究為基礎(chǔ)的方法鍛，所以到目前仇為止生物膜反土應(yīng)系統(tǒng)的綜合蹲模型還不存在摔。樓綜合模型將生遮物處理和過濾聾之間的相互依箭賴性結(jié)合起來昌并以數(shù)學形式咐來描述師淹沒式膜單元嚇中的沾“憤通量決定一切訂”怕的現(xiàn)象殊。六在淹沒式中空培纖維設(shè)備中，鬼產(chǎn)生施“翠通量決定一切傘”回現(xiàn)象的一個主棉要機理是進料砍邊空氣脈動羅[2]弟。沿纖維流動拍的緩流產(chǎn)生的劃剪切力與膜表慣面的質(zhì)量轉(zhuǎn)換必系數(shù)有關(guān)叛[3]膏。隨著廢物在鳴膜上積累，質(zhì)左量轉(zhuǎn)換系數(shù)控糾制濃度極化，磨濃度極化出現(xiàn)葡在所有分離設(shè)紡施中的膜前。揪在膜反應(yīng)器中匠，微濾和超濾遠用來保持系統(tǒng)越中的生物量。碧活性污泥的宏繪觀分子和顆久粒在膜上積累較導致處理動力亡大量損失，因況為隨之形成秧“睡蛋糕層暢”泉和膠體哄。除膜表面的薪這些現(xiàn)象以外菠，還有空隙堵植塞，它也是生蔑物膜滲透性長修期性下降的主警要原因平[4]舒。夠上述現(xiàn)象決定蝴膜反應(yīng)器的過啞濾效果，在這扛篇文章中我們串將用數(shù)學形式邀來描述這些現(xiàn)室象并提出一個乘綜合模型。這倦種模型描述讀了漆市政污水處理您中完整規(guī)模排膜反應(yīng)器中膜阻滲透性控的踐改善。腰我們將把通過御生物參數(shù)和通薯量進行測試得是出的疲模擬結(jié)果與操西作數(shù)據(jù)攀進行比堵較。2模型描述衰描述生活污泥雨處理的部分用楚來解釋生物處沈理效果，它和嬌描述過濾單元要的滲透性的因得子一起組成了蜜綜合膜反應(yīng)器圾模型。在綜合靈模擬環(huán)境中這彩兩個因子一起爹共同解釋了相鄰互依賴性，主秩要是系統(tǒng)中生希物量的膜自主致積累，這對微隱生物的新陳代惹謝狀態(tài)和過濾誘阻力都有影響杜。漁2.捷1激活性污泥模型憶活性污泥模型岡3右（洪ASM3啟）通常作為描雙述生物處理的那基礎(chǔ)。穩(wěn)與活性污泥模淚型炎1水（巡ASM1瘦）相似，毒ASM3叛是描述和模擬澡市政污水處理苗好氧和厭氧階晝段的工具骨[5]登。礙我們使用宏內(nèi)源呼吸城這一致概念并引入存吵儲物質(zhì)作為主雅要的組成部分徹。老“蒜內(nèi)源呼燙吸移”平與娘“貴存儲物匯質(zhì)溪”挺首次在輸ASM2趟中使用并且運它驚們對于低有機爹負荷條件下的撐細胞絕的新陳代謝尤稅其重要。為了撈使剩余污泥減芽量化，在用于詠市政污水處理洋的膜青反應(yīng)器中經(jīng)常津可以遇到低有四機負荷的情況斥。由廢水生物賞處理系統(tǒng)的微字生物產(chǎn)生的細漸胞外聚合物（皺EPS歉）對活性污泥從懸浮物的膜過狂濾所能達到的膀變化率起關(guān)鍵帽作用，且陡EPS梁不包括在生物擁轉(zhuǎn)換過程的描壓述中。它們的何生長和繁殖與稼新陳代謝狀態(tài)錄有很大關(guān)系，甲而新陳代謝與遙生物處理系統(tǒng)域的有機負荷率室有關(guān)疾[6]顫。怕在柱ASM3鑼中，版污水中碳、氮飛化合物的分解幼涉及到梨12資個微生物轉(zhuǎn)化癢過程，這些過種程沖中包含招13您個溶解性的特勾殊成分。舞ASM3喉經(jīng)歷的生物化續(xù)學過程如圖拖1.菜所示。自養(yǎng)型康生物用無機無允作主要能源，祖異養(yǎng)型生物利逝用簡單碳源生光長故繁殖祖并進行內(nèi)源呼觀吸。腐ASM3搖所描述的反應(yīng)題代表一個復合禍的普通差額方戴程體系，淹當仍給定一系列反味應(yīng)器中的初始零濃度腳時適，這些方程數(shù)讀學上可解。因墾此，繩針對單個組件流，考我們可完成以貢時間為依據(jù)的抽濃度方案的計珍算印。略2.蘭2丙膜砍反神映器中過濾過節(jié)程的模型化晝在市政污水處碼理的膜反應(yīng)器類結(jié)構(gòu)中，微濾五和超濾詢是皂用來保持系統(tǒng)匠中的生物量薪的緊，這導致反應(yīng)征器中產(chǎn)生相當般高的懸浮物濃草度。由于對系渡統(tǒng)可靠性和經(jīng)憶濟可行性十分很重要，過濾效仿果即膜的滲透同性和膜長時間效的漢變供化譯成為我們摩關(guān)注的焦點，厭對臺起位決定申作用的現(xiàn)象的首理解和等價描央述被肉是進行下一步澇處理的前提。姨在超濾和微濾劣中遭遇高通量報時使用多孔膜覆對擴進料邊的濃度攔極化有強烈影定響。被阻留的裂物質(zhì)在膜表面夏形成了辰“容蛋糕層伴”蔬，這是過濾阻妄力產(chǎn)生的方原因。過濾阻苦力是影響活性虹污泥懸浮物膜健濾胳總體效果的關(guān)牲鍵因素。被膜蠶阻留的物質(zhì)造喜成膜表面和空累隙內(nèi)部大小的青改變和膠質(zhì)腐遞敗。這被定義秤為濾料和膜材墊料之間限制處業(yè)理效果的相互志作用（如圖寄2.砌）波。列圖片表明額外砍的細胞存儲物特的出現(xiàn)極大的寸增大了濾料懸憐浮物腐敗的可召能困[7-10]餐。姓濃度極化的形櫻成以及因此而央造成的準“愛蛋糕層碼”孔對總的過濾阻葛力的影響受到隨沿膜流型的積攏極影響。加強漢膜上質(zhì)量轉(zhuǎn)透換的措施之一差就是在進料邊送空氣脈動，這親導致多相流的遷產(chǎn)生，多相流盟使得繁對膜的剪切力屈增強酸[3]什。價2.芽3懼毛細管中空纖歇維模塊的半經(jīng)餅驗模型化明由于夕它們對特定能渴源消耗低以及弊其怠經(jīng)濟優(yōu)勢，低煙壓處理廣泛應(yīng)降用于活性污泥漲的膜濾過程中洗。在這些處理名中，淹沒式膜峰模塊槳的馳滲透停止，淹捐沒式膜模塊利送用滲透力的抽貢吸負壓來增加班驅(qū)動力。仗在這種構(gòu)造中悅，我們常使用鑰在外部過濾?？甘街杏刑囟と荼砻娴闹锌绽w經(jīng)維模塊。宮中空纖維有一宿個很小的孔，弓孔徑為踏0.1貝微米左右。中法空纖維垂直淹幕沒在水中并暴得露于一些相對銅稀松繩的氣泡中，為娘了減少反“類蛋糕場”設(shè)形成和阻塞至，國在模塊下安裝順曝氣設(shè)施來制壁造氣泡。例我們能相當精蕉確地描述管狀陸模塊中的流型鞭，與之相反，夾淹沒式毛細管妙中空纖維模塊居具有擇相當復雜的流努型特征。在纖諷維與纖維之間把以及纖維周圍丘的剛剛裁能夠襯描述的交叉空撇間中，兩相空牙氣和活性污泥鷹懸浮物成構(gòu)鈔成了這個復雜別的流型。廉2.愚4澆總過濾阻力取煉決于時間的特霸性的模型化方代法邪介于由空氣構(gòu)澇成的中空纖維澆毛細管和爽懸浮物之間的音兩相流淹是一種以水為相主體的污泥夾[12]寺。就實驗而言錢，由一對中空墨纖維膜傳導，崗他們引進了一繭系列等量，這所些等量包含質(zhì)正量平衡浩數(shù)據(jù)介和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，坐并且在理想情姨況下（流體污即泥的氣溶量為貪0藥）和已知臨界咱條件下（空氣御流體率，幾何型形狀）可以得具到這些等量數(shù)散據(jù)。先前的模桿式化方法解釋垃了受污泥流誘很導質(zhì)量傳播屢加強所鑒產(chǎn)生的影響，緒污泥流以計算窮流體力學為基會礎(chǔ)憲。溶氣污泥的械高度紊動薄弱兔區(qū)產(chǎn)生了剪切嗚力峰值娘[13]榮。污與之對照，在貪這里引入的方否法解釋摔了勝平均水力剪切裕力對質(zhì)量傳播確和因而產(chǎn)生的畏濃度極化產(chǎn)生片影響的原因，歐然而在膜與膜擦之間無固定渠寺道的淹沒式中丟空纖維系統(tǒng)中勉對幾何限制進衫行精確描欠述是不可能的唱。由于活絞性污泥的薄膜竟過濾中遇到的桌宏觀大分子和償粒子的分散水辨平較低，因此鐘將積累在膜表證面的物種通過貫背部運輸?shù)街髟琢鲀H僅只是由貝剪力誘發(fā)的。訂正式來講施，該模型以系竹列模型中的阻尋力為基礎(chǔ)，設(shè)些定區(qū)域特定滲爭透量怎F腎為驅(qū)動力恒△息p際TM胳和阻力和的比匙率勇，這些阻力包聽括清水膜的水蘿力阻力笛R棍M輪，娛蛋糕層阻力綁R蹄C動以及纏繞阻力癥R輪F表總阻力和還要焰乘以沈依賴于溫度的粘運動黏度溫η切p斯：F=焦沿著共纖維的壓力剃大度變化由模塊亞淹沒深垂H硬（勺m干）、滲吸泵的度吮吸壓力傷P立（孝Pa詳）及脾如下譽3艷個壓力元構(gòu)成慧（圖賞3半）。跌p脹TM=社p泥hydro+是p怠pump-掩△排p朗ax惠蛋糕層阻力戰(zhàn)R暈C杰有賴于在膜表普面形成組件的雷那個蛋糕層，筑這里投c沫M錦代表與之相應(yīng)標的釀膜黨表面的濃度：響R舌C=熟k浸C*cN墓膜表面濃度構(gòu)c功M頃取決于膜濃度倉外廓并且以另圾外一個關(guān)系式班表達出來，正逆好解釋了濃度射極化效應(yīng)：豆F=kp居*ln(側(cè))武這個表達式表棕示出了斜主體濃度貼c范b仔和形成組件的炊蛋糕層的膜表岡面濃度之間的小差異。這個差列異取決于當?shù)馗馁|(zhì)量傳遞系躬數(shù)玻k鐵P先和滲透變化量眨：kP=春這里均代表由活性污驚泥和膜表面的磚空氣構(gòu)成的兩面相媒介所產(chǎn)生欺的剪切應(yīng)力，壽η組F紀是活性污泥的巧黏性，遮dC料是一個特殊的瓦直徑，它取決語于系統(tǒng)中的粒粗徑級配度，還早取決于膜四所攔截的粒子倒規(guī)格中較小的鈴規(guī)格娘。為了估計當番地質(zhì)量，剪切博率殖γ探=1/40丘[14]目特殊直徑廁dc=1渡[15]槽。車纏繞阻力專R肥F謀取決于在過濾絞過程中產(chǎn)生的攔總滲透量，如疾，在兩種化學極清除劑之間：鞋R筍F=寒S圖F(逼1同—賣)竄k即C墾和朗k騰F需分別是總膜阻疫力的短期和長踢期特性系數(shù)。茅模型參數(shù)訂k忘F水尤其取決于進逗料懸浮物中潛茄在孔隙阻塞和趕膜粘合組件的漆濃度。愛EPS債的總量在這里振或許有一個環(huán)脂狀效應(yīng)，但由瘋于缺乏適當?shù)挠崝?shù)據(jù)，這種環(huán)偶狀效應(yīng)不能被悲量化。姿另一個參數(shù)脖S研F廟是一個膜常量雹，與羞吸附屬過程類似，洽S跑F旗代表膜材料特像殊表面區(qū)域的架一個因子，膜蓄材料最終會被竊纏繞腐敗產(chǎn)物撒覆蓋。因此，御S估F傅也是可預期纏制繞阻力的最大輛增量的一個指團標。根據(jù)膜材儉料的一些屬性菜如孔隙大小分蝕布、水力性質(zhì)符，我們也可設(shè)隨定孔隙度。境在最終形式中太，滲透變化量逃的一個內(nèi)含表喇達式如下表示緣：F（t）=鈴3日來自于聰擁有全套設(shè)施而的核生物膜污水處面理廠的操作數(shù)陶據(jù)頌這家污水處理噸廠塑R?ding帳en穩(wěn)是由德國西部陪的艾爾福特河偵流協(xié)會操管的以，是第一家擁植有摟全套珍設(shè)施的市政污憶水處理廠，它甜于藝1998似年投產(chǎn)運行濱[16]裝。該廠擁有一腥個柏3mm招篩查單元和污塌水預處理砂室鈴。這兩個反應(yīng)彩器能執(zhí)行輪換蝴進行的罵反硝化同和妻硝化殖過程（圖蒸4殿）訴。另外一個辨5mm熟鼓狀物篩查單鳳元去除掉過程拖當中的絲狀物躲，否則絲狀物黃可能導致膜過壞濾單元惜阻塞。系統(tǒng)中還的浴生物量由淹沒擠式之Zee-We占ed?只微濾單元劇，悼維持其名義孔委隙大小為睜0.1淹。飛有兩個過濾單瓶元來處理高峰事水力荷載。喪通過標準檢測初程序來檢測膜船的滲透性從而殖來監(jiān)測肢2墓個膜濾單元。棒在檢測中膜單披元有烈40s沾的過濾間歇時虜間和恒定的定芒額通量講271/m哭h專，且過膜壓力榴比率通量是既辭定系列操作規(guī)加范下（如溫度斬，總懸浮固體巖）膜濾單元當旅前滲透性的一繳個指標。虧系統(tǒng)滲透性長吹時期的下降在刃幾個月內(nèi)可以銀觀察到。通過憲烈性化學清除印劑的作用滲透掀性的下降是部齡分可逆的，但燃是在使用烈性螞化學清除劑后予接下來的幾個芳月護又會以同樣的陷方式重新出現(xiàn)學系統(tǒng)滲透性下蜓降的特征圾（圖美5穿）撇。閱根據(jù)對操作數(shù)船據(jù)的分析，限2暖個主要的化學打清除過程僵之間所的時間齒間隔即定義為泉滲透由周期。滲透性臂以猾ASYMPT懲OIC痕曲線下降，下閱降量接近于一范個幾乎穩(wěn)定的差最小量，滲透訓性下降是膜表碗面和孔隙內(nèi)部撲纏腐現(xiàn)象產(chǎn)生痰的原因之一。兇相應(yīng)水溫的增背加可以解釋滲僑透性建的周期性綱增加，這改變感了進料和滲透民黏性。棒我們用物系統(tǒng)滲透性數(shù)范據(jù)、相應(yīng)溫度慚和過濾單元中汁的總懸浮固體極以及一個過濾父周期中的總滲芳透量與關(guān)于一啟般系統(tǒng)建設(shè)的哄廣泛性揪來陪對第二章中提規(guī)供的模型進行培校準。巖4喬模型模擬結(jié)果呆該模型包括生慎物和過濾部分館，通過一個澇Matlab懼/Simul歉ink船?悠程序言組運作，并且槽流床模擬表面芽已經(jīng)燒研發(fā)出來（圖踩6題）。甲執(zhí)行模擬研究借在特殊過濾間關(guān)歇（咱2000嚼年蘿11你月稅27造日辟—債—兆2001法年捐11摩月哥25喝日架）測量出特定糠的滲透測量數(shù)尖據(jù)。采用一組修模型參數(shù)且考旅慮盒特殊操作條件游（如溫度和總橡懸浮固體）。眠模擬結(jié)果與操注作數(shù)據(jù)做了比梢較（見圖倆7敬）。模型能夠遭重新模擬出滲遼透性下降的大晌致趨勢與不同把操作條件下的起變動。平均誤有差約為慣11%盯?？紤]到平均偏測量誤差和未根計算的不同操基作條件下的變宗動，在復合技毛術(shù)系統(tǒng)勻內(nèi)杰以及處理不同訪種進料混合器驚中進行的在誤形差允許范圍內(nèi)炒的淘模擬過程蕉是可以接受的誦。貍表厭1忌模擬實驗中使食用到的參數(shù)沃參數(shù)獨宋遷聞城艱罰覺棄數(shù)值腎R告M(1/m請)拌隊素允犯門5.0慌0逐×嗽蠻k勿C(皆/kg)幸爪包務(wù)型謙棄早4.82滾×社蜓S籠F(1/m恰)親揮腐竿臂舊剪陜1.78柿×賽優(yōu)k汪F(1/m橋)園鮮童鍵特蘆慧8.30霜×狹吳表剛1遺中給出的數(shù)據(jù)累均是由最小二串乘法畫出最適創(chuàng)曲線得到的。第這些參數(shù)的有痰效性在第二次抄模擬試驗中得恥到證實，第二加次試驗管的數(shù)據(jù)來自于釘?shù)谝淮卧囼炛衅诘膮?shù)。在模每擬過程中，枕由于纏腐阻力臟R穩(wěn)F勤的影響，窩考慮該鞭單元中的膜模統(tǒng)塊的一個外部讓化學清除劑澇。正如圖臨8哭所示，滲透性偶演化在模擬當終中得到很好的培體現(xiàn)，但困難殺仍然存在導致丸在過濾間歇早倆期又產(chǎn)生大的駛背離。第二次懲過濾單元的總嚼體模擬平均差會是偽15.7%政并主要由一些向峰值差異決定監(jiān)，這可能是由神一些在模型中酸不能被考慮的夜主要操作問題披引起的俊。土一生物量濃度俱和污水指數(shù)表座示的一般系統(tǒng)睛特性，如化學掘需氧量，氨態(tài)史氮，硝態(tài)氮，革亞硝態(tài)氮，在鄉(xiāng)穩(wěn)態(tài)狀況下已什由膜和活性污湖泥模型合成系斥統(tǒng)模擬出來。殼該模擬基于平摧均進料特性并饞使用帶有筐COD堅分級斷標準野ASM3魄參數(shù)來控制模渣型墳[5]填。表握2屋對葉操作數(shù)據(jù)和模言擬結(jié)果進行了耗對比。第表賞2霉生物參數(shù)：測