升流厌氧污泥床反应器处理石灰草浆黑液___.动态模型及优化控制_杨玉杰

第17卷第4期水瓜理技街1991年8月TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.I7,No.4八ug.,191升流厌氧污泥床反应器处理石灰草浆黑液1.动态模型及优化控制杨玉杰侯杰刘兴旺赵颖胡兰群(河南师人化学系,河南新乡,邮编:453002)摘共利用动力学模型建立了实验室规模(27.5L)的UASB反应器的动态模型。矛.JlJ此模型,计算了在流量为3L/h的情况下,相应于进水基质浓度S`序列的输出序列:出水浓度5.和产气量Q。序列。此模型较好地拟合了实际过程,5.序列和实验位乎均误差为6。61%,Q口平均误差为7。69%,Q:滞后时间为lh,利用庞特里稚金优化原理,时流量Q加以控制,以消除出水浓度5.的波动。关.润:升流厌乳污泥床反应器,动力学模型,动态模型,庞特里推金最小位原理。一、前廿犷曰废水厌氧消化的动态模型,囚内外学者进行了一些研究l”’l,但都比较复杂。本文利用UASB流形分布模型及动力学模型,研究了UASB反应器(27.5L)的动态模型。二、动态模型1。动态棋型的盆立UASB反应器可分为完全混合的污泥床和悬浮层以及推流式的三相分离器(图1),污泥床和悬浮区靠废水流量Q和返下L已流量Q。,、Q,`相连系。已知V一55`=635.89,VISSz=448。09。由实验值Q=3L/h,s。=89/L,5.=1。859/L,及参数值K:二1.7839/L,肠.1=0.03742h一’,S,=0。11225代入由Monod关系式【6〕收梢日期.90一08一20图1UASB模型DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.1991.04.011252水尾理才孟街17卷4期;`=;.的扁青(1)则产气最Q=Q(S。一S。)古=7。74oL/h考虑动态效应,应该用污泥床中的反应速度计算产气量,故令:Q一“,`VOs。;。+V,sS,;,,二“,(,3·,,,S。一S-sK+S。一S-+`6·7””示铲瓦)`2,把S`=2.663和IS=1.962代入(2)式解得七,=0。4279L/g由(3),流量0.1等于污泥床区产生的气体的量G`Q.I二Ql`=G`=0。42791010十h,+h,产。SS.V`=9。017S`一5.K:+S。一S-(3)对V。、y,进行动态基质平衡:。`等=。(:一:。)+。,`:,一。。,“。一VOsS。;二萦云圣:.V,鲁=Q`“。一s,,+Q`,“广。,。sl一V,s,;二一扩淤、(4)(5)联立(3)、(4)、(5)式并令:QV-`S。一S。,+黔(S`一.S)(Sr一s`)sK+S。一S。一55。尸二S*一5.飞s+S一S-(6)Q,。_。、~亏r一、k,6一。I,yI【`+”·。`7S`一.SsK+S。一S-一s,八。S,一S。伙:+s,一.s(7)一,!票=凡==.lF凡得{(8)UABS的动态间题就化为在一定边界条件下求解微分方程组(8)的间题。2。劝鑫扭班的求解(1)实脸条件在O=3L/h,S。=89/L的稳定条件下,突然改变进水基质浓度5.,并维持一个小时,然后又改变为其它值,形成一输入序列s`(总计131h,131个样,图2),其COD浓度上、下限分别为17.250和3.4509/L。每隔lh测定出水基质浓度5.和产气量Q。,又得到两组输出序列S。和O。(2)方程的求解条件由实验条件知,凡、S,的初始值为稳态时(Q“3L/h,S。=89/L)71卷4期升流厌氧污泥床反应器处理石灰草浆黑液1.动态模型及优化控制235J80(040C2080060,0娜(一/叻产ué.们图2进水墓质浓度S`序列的凡、sl值分别为2.663和1.9629/L。为了模拟实验初始条件,在S`序列前增加了9个数据,5.(:一)=89/L(一个水力停留时间),S`一直在变化,考虑其以前9组输入数据,把其平均值MEANs(`以前9组数)和s`的加权平均值作为s。计算S。时所用数据。s。=MEAN+(s`一MEAN)三廿(9).s=0。11225。(10)(9)式右边第二项意义为:S`变化后,带进反应器的基质变化量为Qs(`一MEAN),以浓度表示为:Q(S`一MEAN)/(V`+V,)=(S一MEAN)/9(11)(3)产气量Q,模型由(2)式得:,..一。,…。.5`一S。.…。。S,一S。、U`=”’级乙了”、乙。’`”乙瓦丁瓦丁瓦,,-t工b’了”,不不百花二)气`乙少在取样间隔时间(lh)内,凡、s,一直在变化,取其平均值作为取样间隔时间内的产气盆。(4)方程(8)和(12)的解取步长为O。05h,利用龙格库塔法[’l解此方程组,得出5.和O,序列。由于澄清区的纯滞后作用,、=lh,把计算出的5.序列向右平移1。。h,即得.S序列理论值(图3),计算序列和实验测定的5.序列比较