污水生物处理系统内源特征实验与模拟研究的开题报告

污水生物处理系统内源特征实验与模拟研究的开题报告一、研究背景及意义随着城市化进程的不断加快，污水处理问题日益突出，如何高效地处理污水成为了一个亟待解决的问题。传统的化学处理方法存在成本高、产生的副产物难以管理等问题，而生物处理方法则因其成本低、处理效果好等优点，成为了目前最受欢迎的方法之一。而在生物处理系统中，内源特征是影响处理效果的重要因素之一。内源特征包括进水水质、微生物群落结构与功能等，通过对内源特征的研究可以更好地优化生物处理系统的运行效果。本研究旨在从内源特征入手，通过实验与模拟研究污水生物处理系统内源特征的影响，为优化污水处理系统提供科学依据。二、研究方法和方案1.实验方法选取不同来源的污水样品和微生物种群，建立不同条件下的生物反应器，并采用生化和分子微生物学技术对系统内源特征进行分析。通过实验探究不同条件下系统内源特征对处理效果的影响，并最终确定最佳的处理条件。2.模拟方法基于ANSYSFluent数值模拟软件，建立污水生物处理系统数值模型，模拟生物处理系统内源特征的物理和化学反应过程，分析不同条件下系统流场和物质转移及反应的变化规律。通过数值模拟与实验结果相结合，优化污水处理系统的运行效果。三、预期研究成果1.研究不同内源特征条件下生物反应器的处理效果，并确定最佳的处理条件。2.建立污水生物处理系统数值模型，分析内源特征的物理和化学反应过程，探究处理系统内部物质转移和反应的规律。3.为污水处理系统的优化提供科学决策支持，为实现城市水资源的可持续利用提供理论指导。四、研究难点1.污水处理系统的内源特征存在多种因素的相互作用，该如何选择合适的指标进行研究和实验设计是个难点。2.数值模拟方法需要建立复杂的处理系统数值模型，并对多个因素的相互作用进行模拟和分析。3.污水处理系统内部物质转移和反应的复杂性导致实验难度大。五、研究计划1.第一年：搜集文献、建立实验模型、开展实验，分析生物反应器内源特征与处理效果的关系。2.第二年：建立数值模型，探究污水生物处理系统内部物质转移和反应的规律，分析处理系统的流场分布和反应动力学过程。3.第三年：将实验与数值模拟相结合，优化污水处理系统的运行效果，并形成完整的研究报告。六、参考文献1.GuiheHeetal.Operationsandmodelingofmembranebioreactors.WaterResearch2014,(49):15-30.2.XiaoshanZhangetal.Operationalandbiologicalstabilityanalysisofapilot-scaleanoxic/oxic-membranebioreactortreatingdomesticwastewaterunderlowtemperature.BioresourceTechnology2016,220:155–163.3.YanlingYuetal.Modelingandcontrolofcomplexsystemswithhydraulicnetworks:Anapplicationtowastewatertreatmentplants.Computers&ChemicalEngineering2015,(76):95-107.4.RujingGaoetal.Atwo-stepoptimizationstrategyforimprovingthenutrientremovalperformanceandpromotingthebacterialdiversityintheanaerobic-anoxic-oxicprocess.WaterResearch2017,(124):440-449.5.HongyingHuetal.Insightsintothemicrobialdiversityandcommunitydynamicsofanaerobicdigestersf