1、 生物膜论文：基于渗流理论的生物膜传质模拟及实验研究【中文摘要】基质在生物膜内的质量传递过程是生物膜法污水处理技术的重要研究内容,是生物膜技术理论的本质和基础。随着科技的发展与理论的更新,这一领域被不断赋予新的研究内容。在前人研究成果的基础上,本文以生物膜多孔介质为研究对象,在生物膜传质模型中引入渗流理论,细化模型结构,通过数值模拟和实验研究的手段,对生物膜的传质过程进行了深入的研究,数值模拟结果与实验测试结果吻合较好。本文主要内容包括：1.将渗流理论引入生物膜内的质量传递过程,建立生物膜“对流-扩散-反应”模型。对生物膜模型进行分层处理,使模型物性参数更接近实际生物膜内的真实状态。采用 Ru
2、nge-Kutta 法对传质模型进行数值求解,从而研究了不同进料液浓度和渗流速度,不同生物膜孔道弯曲因子和孔隙率条件下的生物膜内传质规律。结果表明：随着各参数值的逐渐增大,基质在生物膜内的渗透深度逐渐增加；进水浓度、生物膜孔隙率和渗流速度对传质影响较大,弯曲因子对基质的渗透影响较小。分层生物膜模型中基质渗透深度大于均一化生物膜模型的结果,分层模型对基质的传质阻力比均一化生物膜模型小。2.建立了一套 10L 的固定床好氧生物膜反应器实验装置,研究反应器中水力停留时间(H.【英文摘要】The process of the substrates mass transfer in the biofil
3、m plays a very important role in wastewater treatment technology using biofilm, which is the essence or basis of biofilm theory. With technology development and theory updates, this research field is constantly given new contents. Basing on previous work in this area, this thesis added percolation t
4、heory to mass transfer model within biofilm porous medium and make an intensive research of mass transfer process in biofilm by means of numerical simulati.【关键词】生物膜 反应器 渗流 传质 反应动力学【英文关键词】Biofilm Reactor Percolation Mass transfer Kinetics【目录】基于渗流理论的生物膜传质模拟及实验研究 摘要 4-5 Abstract 5-6 引言 10-12 1 文献综述 12-
5、30 1.1 生物膜技术概述 12-18 1.1.1 生物膜的形成与生长 12-15 1.1.2 生物膜的形态及结构 15-16 1.1.3 生物膜对有机物的降解机理 16-17 1.1.4 生物膜技术的特点及应用 17-18 1.2 生物膜传质过程研究进展及综述 18-27 1.2.1 生物膜传质过程的影响因素 19-21 1.2.2 传质模型 21-24 1.2.3 生化反应动力学模型 24-25 1.2.4 微电极在生物膜传质分析中的应用 25-27 1.3 多孔介质内渗流传质理论 27-29 1.3.1 多孔介质内传质过程的影响因素 28 1.3.2 多孔介质中污染物传质机理 28-2
6、9 1.4 本章小结 29-30 2 基于渗流理论的生物膜传质过程的数值模拟 30-44 2.1 基于渗流的生物膜传质数学模型 30-35 2.1.1 数学模型的建立 30-33 2.1.2 模型的计算方法 33-35 2.2 数值模拟结果分析与讨论 35-40 2.2.1 基质浓度对膜内传质的影响 36-37 2.2.2 弯曲因子对膜内传质的影响 37-38 2.2.3 孔隙率对膜内传质的影响 38-39 2.2.4 渗流速度对膜内传质的影响 39-40 2.3 分层处理的生物膜传质模型的建立 40-43 2.4 本章小结 43-44 3 生物膜传质过程的实验研究 44-67 3.1 实验方
7、案 44-47 3.1.1 实验装置及流程 44-46 3.1.2 实验条件 46-47 3.2 实验测试仪器 47 3.3 实验材料和试剂 47-48 3.3.1 活性污泥 47 3.3.2 人工合成污水 47-48 3.3.3 实验试剂 48 3.4 实验测试方法 48-52 3.4.1 混合液悬浮固体浓度(MLSS) 49 3.4.2 溶解氧的测定 49-50 3.4.3 COD 的测定 50 3.4.4 氮素的测定 50-51 3.4.5 进水流速 51 3.4.6 污泥沉降比(SV) 51 3.4.7 污泥容积指数(SVI) 51-52 3.5 实验结果与分析 52-66 3.5.1
8、 反应器的启动及运行 52-59 3.5.2 COD 的去除及影响效果 59-62 3.5.3 生物膜内溶解氧的传质特性 62-66 3.6 本章小结 66-67 4 生物膜分层传质模型的计算和分析 67-75 4.1 模型参数的计算 67-72 4.1.1 溶解氧在膜内传质的模型参数 67-69 4.1.2 COD 在膜内传质的模型参数 69-71 4.1.3 模型中其他参数 71-72 4.2 分层氧传质模型的计算和对比 72-73 4.3 本章小结 73-75 结论 75-77 参考文献 77-82 附录 A 基于渗流理论的生物膜传质过程的数值模拟的计算程序 82-84 附录 B 分层模型各层参数值的计算结果 84-86 附录 C 微电极测溶解氧的原理及方法 86-87 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 87-88 致谢 88-89
