摘要：造纸工业是传统制造业中的用水大户,与国外造纸行业相比,我国造纸企业的具有水资源消耗量大和利用率低的特...造纸工业是传统制造业中的用水大户,与国外造纸行业相比,我国造纸企业的具有水资源消耗量大和利用率低的特点,在水资源缺乏、环境压力巨大、国家政策日趋严格的多重环境的下,深入研究造纸污水处理工艺,能为今后探索节能减排的方法打下基础,也能促使造纸行业良性发展,具有良好的现实意义和研究前景。BSM系列模型是国内外污水生化处理过程公认的仿真模型,本文以BSM1模型为基准,建立了污水生化处理过程中温室气体排放模型,并根据造纸污水处理工艺及监测状况,对模型进行了必要性的修改,建立了造纸污水处理过程温室气体计算模型。首先,为了验证本研究中污水生化处理模型的准确性,本文以BSM模型标准提供的三种天气数据作为模型输入,模拟了污水生化处理过程中污染物的浓度变化,并对比了BSM标准中的参考结果。结果显示,本模型能够模拟污水生化处理过程中污染物的动态变化,并且出水水质结果与BSM1手册同等运行条件下水质参考值相吻合,证明的模型的准确性。同时,模型分为静态模拟、动态模拟以及测试阶段模拟三个阶段,在测试阶段中添加了简单的溶解氧、硝酸盐-内回流PID闭环控制器,模拟了污水处理过程中简单的过程控制。然后,在模型的基础上添加了温室气体计算模型,并从内源性衰变、BOD去除、硝化过程和反硝化过程四个方面计算了污水处理过程中温室气体的直接排放,建立了污水生化处理过程温室气体排放计算模型。在以晴天数据作为输入,开环控制条件下,四种过程温室气体的排放量分别为:0.089 kg CO2/m3污水、0.177 kg CO2/m3污水、0.165 kg-CO2/m3污水、0.059 kg CO2/m3污水,总温室气体排放量为0.16 kg CO2/m3污水。不同天气状况下温室气体直接排放也有所差异,在相同的模拟条件下,晴天、雨天、暴风雨天入水数据模拟时,温室气体平均排放量分别为123.2 kg CO2/h、121.5 kg CO2/h和126.1kg CO2/h。开环控制和闭环控制对温室气体的直接排放影响不明显,但是闭环控制可减小电能的消耗和由于能量消耗所带来的间接温室气体排放量。最后,为了将温室气体直接排放计算模型应用到造纸工业,本研究对模型进行了修改,并利用从造纸厂获得的污水数据,模拟了造纸污水生化处理过程污水的浓度变化,并计算了该过程温室气体的直接排放。运行结果显示,由于造纸污水中可供微生物生长的营养物质浓度不足,且不可生物降解颗粒有机物浓度偏高,使得处理过程中微生物活性不高,且反应器中不可生物降解颗粒有机物浓度有明显的增大。模型对可生物降解有机物的降解有较好的处理效果,可生物降解溶解性、颗粒性有机物平均浓度从入水中的96.7 mg/L和107.3 mg/L下降到了出水时候的1.4 mg/L和0.1 mg/L。模型从内源性衰变和BOD去除两个方面计算了过程温室气体的直接排放,其平均排放量分别为0.084 kg CO2/m3污水、0.121 kg CO2/m3污水,其中BOD去除过程产生的温室气体排放占总排放了量的59%。更多还原显示全部
