一种膜生物污水处理的生物膜模型构建方法技术

本发明专利技术公开了一种膜生物污水处理的生物膜模型构建方法，该方法的步骤包括：根据生物膜及反应器的物理模型，选择格子Boltzmann方程；根据选定的格子Boltzmann方程确定生物膜的可变形边界处理格式，同时获取在不同的流速情况下生物膜的宏观参数；其中，所述宏观参数至少包括生物膜边界位置、流体密度、形变速度及生物膜边界随时间的受力参数；根据获取的参数，绘制生物膜在不同流速情况下的形态图，模拟计算不同流速条件下生物膜和流体之间的相互作用，确定生物膜界面的运动情况。通过对膜生物反应器内流场及生物膜边界形变的数值模拟，研究生物膜运动特性，及生物膜在溶液流体内的形变对流动特性的影响，进而为实际工程应用提供一定的指导和预测。

【技术实现步骤摘要】
一种膜生物污水处理的生物膜模型构建方法
本专利技术涉及膜生物法污水处理领域，特别是涉及一种膜生物污水处理的生物膜模型构建方法。
技术介绍
在现代社会大量的工业企业，如纺织，造纸，纸浆，印刷，钢铁，焦炭，石油，农药，油漆，溶剂，医药等产生大量的工业废水，这些废水中含有各种对人类和环境有害的有机化学物质。因此，这些工业废水在排放到环境之前，需要通过物理、化学或生物处理技术来降解或脱毒。膜生物污水处理是一种新型的污水处理手段，它是通过微生物降解污水中的有机物提供自身生长。其中光合细菌在降解有机物的同时还能产生清洁能源氢能，因此，可以达到节能减排的作用，是一种高效，节能且环保的污水处理技术。膜生物污水处理工艺中，生物膜是关键的组成部分。生物膜法是一种最常用的细胞固定技术，它是微生物菌大量繁殖生长，通过胞外聚合物将自身包裹吸附生长于一些固体基质表面(如平板、多孔介质等)，从而在其表面形成一层致密的生物膜，如图1。不同于悬浮菌，以生物膜形式存在的的细菌微生物对污水中的抗生素等杀菌剂、恶劣环境及宿主免疫防御机制有很强的抗性，生物被膜内的细菌在生理、代谢、对底物的降解或利用和对环境的抵抗能力等方面都本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜生物污水处理的生物膜模型构建方法，其特征在于，包括：根据生物膜及反应器的物理模型，选择格子Boltzmann方程；根据选定的格子Boltzmann方程确定生物膜的可变形边界处理格式，同时获取在不同的流速情况下生物膜的宏观参数；其中，所述宏观参数至少包括生物膜边界位置、流体密度、形变速度及生物膜边界随时间的受力参数；根据获取的参数，绘制生物膜在不同流速情况下的形态图，模拟计算不同流速条件下生物膜和流体之间的相互作用，确定生物膜的运动情况。

【技术特征摘要】
1.一种膜生物污水处理的生物膜模型构建方法，其特征在于，包括：根据生物膜及反应器的物理模型，选择格子Boltzmann方程；根据选定的格子Boltzmann方程确定生物膜的可变形边界处理格式，同时获取在不同的流速情况下生物膜的宏观参数；其中，所述宏观参数至少包括生物膜边界位置、流体密度、形变速度及生物膜边界随时间的受力参数；根据获取的参数，绘制生物膜在不同流速情况下的形态图，模拟计算不同流速条件下生物膜和流体之间的相互作用，确定生物膜的运动情况。2.根据权利要求1所述的膜生物污水处理的生物膜模型构建方法，其特征在于，在选择格子Boltzmann方程的步骤中，选择格子Boltzmann(D2Q9)模型，公式表达为：fi(x+eiδt,t+δt)-fi(x,t)＝-τ-1(fi(x,t)-fieq(x,t))+Fiδt其中，x为坐标矢量；δt、δx为时间和空间步长；格子速度c＝δx/δt；τ为无量纲松弛时间；Fi为作用力项；fi为密度分布函数，用于求解反应器内速度分布。3.根据权利要求2所述的膜生物污水处理的生物膜模型构建方法，其特征在于，选定的格子Boltzmann方程对应的平衡态分布函数为：根据每个离散节点上已确定的分布函数fi，利用统计学的方法得到宏观参数密度、速度，表达式为：ρ＝∑fi4.根据权利要求1所述的膜生物污水处理的生物膜模型构建方法，其特征在于，在选择格子Boltzmann方程的步骤之后，还包括对生物膜的曲线边界每个质点进行边界处理的步骤。5.根据权利要求4所述的膜生物污水处理的生物膜模型构建方法，其特征在于，在对生物膜的曲线边界每个质点进行边界处理的步骤中，进行边界处理的方式是应用曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨艳霞，刘海玉，赵贯甲，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14