活性污泥动力学模型及数值模拟导论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:255

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出版时间:2010-1

价格:58.00元

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isbn号码:9787122066664

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《活性污泥动力学模型及数值模拟导论》 本书深入浅出地介绍了活性污泥法这一关键的水处理技术背后的科学原理与工程应用。活性污泥法作为一种广泛应用于去除污水中有机物和营养物质的生物处理工艺，其核心在于对微生物群落行为的理解和控制。本书将带领读者全面探索这一复杂系统的动力学特性，并掌握利用数值模拟工具进行优化与预测的方法。 核心内容概览： 第一部分：活性污泥法的基本原理与模型构建 活性污泥法的演进与重要性： 回顾活性污泥法的发展历程，强调其在现代水环境保护中的不可替代作用。探讨其处理的污染物种类，如BOD、COD、氨氮、硝氮、磷等，以及不同污染物去除的生物学机制。 微生物群落的生态学基础： 深入剖析活性污泥系统中存在的关键微生物群体，包括好氧菌、兼氧菌、厌氧菌、聚磷菌、硝化菌、反硝化菌等。阐述它们在不同环境条件下的生长、代谢和相互作用。介绍微生物的种群动力学理论，如指数增长、洛特卡-沃尔泰拉竞争模型等，为后续的模型构建奠定基础。 经典活性污泥模型（ASM）系列： ASM1 (Activated Sludge Model No. 1)： 详细解析ASM1模型，这是活性污泥动力学研究的基石。逐一介绍模型中的各个组分（如底物、细胞、产物等）和反应步骤（如底物降解、细胞增长、内源呼吸、硝化、反硝化等）。解释模型参数的含义及其对系统行为的影响，如最大比生长速率、半饱和常数、细胞回收率、内源呼吸速率等。 ASM2 (Activated Sludge Model No. 2) 及 ASM2d： 介绍ASM2模型，重点阐述其在磷去除方面的扩展，包括聚磷菌的耗氧和缺氧生长机制。深入讲解ASM2d模型，该模型进一步耦合了厌氧-缺氧-好氧（A/O）和厌氧-缺氧-好氧-沉淀（A2/O）工艺，能够更准确地模拟总磷的去除过程。 ASM3 (Activated Sludge Model No. 3)： 介绍ASM3模型，对比ASM1和ASM2，重点解析其在处理颗粒污泥、BFS（Bulk-forming Substrate）等方面的改进，以及其更简化的结构和更高的计算效率。 模型参数的标定与验证： 探讨如何利用实际运行数据对活性污泥模型进行参数标定。介绍常用的参数标定方法，如迭代优化算法、最小二乘法等。强调模型验证的重要性，以及如何通过对比模拟结果和实际数据来评估模型的准确性和适用性。 第二部分：活性污泥动力学模型的数值模拟与应用 数值模拟软件介绍： 介绍目前主流的活性污泥模拟软件，如 BioWin、WEST、STOWA 等。阐述这些软件的架构、功能模块以及如何利用它们构建和运行模型。 模型在不同工艺中的应用： 典型活性污泥工艺模拟： 演示如何利用模型对传统的曝气-沉淀（conventional activated sludge, CAS）、A/O、A2/O、SBR（Sequencing Batch Reactor）等工艺进行模拟。分析不同工艺下的污染物去除效率、污泥产量、曝气能耗等关键指标。 耦合模拟与多模型应用： 探讨如何将活性污泥模型与其他水处理模型（如配水管网模型、初沉池模型、二沉池模型等）进行耦合，实现全流程模拟，优化整体水处理效果。 进水变化与冲击负荷响应模拟： 模拟不同进水水质（如高COD、高氨氮、毒性物质等）对活性污泥系统稳定性的影响。分析系统在遭受冲击负荷时的响应机制，并预测其恢复过程。 污泥沉降性能模拟： 介绍如何通过引入污泥沉降模型（如IWA-STOWA 模型）来模拟污泥沉降性能，预测二沉池的出水水质，并分析影响污泥沉降的因素。 模型在工艺优化与设计中的应用： 操作参数优化： 利用模型模拟不同操作参数（如曝气强度、回流比、剩余污泥排放量、反应时间等）对系统性能的影响，从而找到最优操作策略，降低运行成本，提高处理效率。 工艺设计与选型： 辅助设计人员进行新工艺的设计和现有工艺的改造，通过模拟不同构型和尺寸的反应器，评估其处理能力和经济性。 风险评估与应急预案： 模拟系统在异常工况下的表现，为管理者制定应急预案提供科学依据。 高级模型与前沿研究方向： 宏观动力学模型： 探讨更宏观的视角来描述活性污泥系统，如利用卡尔曼滤波等方法进行在线状态估计。 颗粒污泥动力学： 介绍用于描述颗粒污泥（如UASB反应器中的颗粒污泥）的动力学模型。 生物膜反应器动力学： 探讨生物膜反应器（如MBBR, MBBR）中的微生物行为和传质过程。 微生物群落演替与基因组学结合： 展望将高通量测序等基因组学技术与动力学模型相结合，深入理解微生物群落的演替规律及其对系统性能的影响。 本书特点： 理论与实践相结合： 既讲解了深厚的理论基础，又提供了丰富的实际应用案例，帮助读者理解模型如何指导工程实践。 由浅入深，循序渐进： 从基础概念入手，逐步深入到复杂的模型和模拟技术，适合不同背景的读者。 图文并茂，易于理解： 配备大量流程图、反应示意图、模拟结果图表，直观展示复杂的动力学过程。 案例分析丰富： 结合国内外典型工程案例，展示活性污泥模型的实际应用价值。 本书旨在为水处理工程师、科研人员、环境工程专业学生提供一个系统、全面、深入学习活性污泥动力学模型和数值模拟的平台，帮助他们更好地理解和控制污水处理过程，实现高效、稳定、经济的水环境治理。

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活性污泥模拟的入门好书。

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