1、统回收污泥中有机碳的性能与机理研究.394.1 系统性能分析.394.2 系统效能分析.474.3 高效厌氧消化反应器机理解析.534.4 本章小结.60第 5 章 结论与建议.625.1 结论.625.2 建议.63参考文献.64VII致 谢.70 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况 .711第 1 章 绪论1.1 污水处理与资源化现状污水蕴含着大量的水资源、营养物质和能源物质资源，是潜在的资源宝库，因此，污水处理厂不应该仅仅被视作污水处理的终端，而应该视为资源回收利用的起点。我国很早就将污水回用列为国家科技攻关计划，并相继在北京、西安等城市建成了污水回用示范工程 1。根据国家“十二五” 计
2、划，全国规划再生水回用设施建设规模2.6710 7m3/d，建成后城镇再生水设施总规模达到4107m3/d，再生水回用规模达到污水总处理量的15%以上 2。为了稳定地满足再生水回用标准，需要进一步提升污水处理厂出水水质。而污水深度处理的工艺相对复杂，处理设施造价高昂，在实际应用中存在能耗较高的问题不利于再生水回用的推广以及污水中蕴含的有机碳资源和营养物质的回收利用。如何在降低污水处理能耗的同时，对污水中蕴含的大量有机物进行回收利用是未来污水处理技术发展的方向之一。1.1.1 污水中的可回收资源污水中的可回收资源主要包括水资源、碳氢资源和氮磷资源，其中，水是最大的有价资源。经深度处理后的污水可以
3、作为再生水进行利用。污水中富含巨大的碳资源，城市污水中约含COD 0.5 kg/m 3。此外，污水中含有大量的氮磷资源，城市污水中平均约含氮0.05kg/m 3、磷0.005kg/m 3，年流失量达210 5吨氮和210 4万吨磷 3。对污水进行资源回收主要有三个技术方向：（1）碳氢能源转化目前从污水中回收能源，应用最广泛研究最多的技术是厌氧消化技术，这种技术的原理是将污水中有机物直接或者间接转化为甲烷。直接对污水进行厌氧消化现在已有一定研究，但存在污水中有机物浓度过低等缺点。间接厌氧消化技术一般是通过对污水进行浓缩预处理后再进行厌氧消化。污水中有机物的浓缩原理是通过吸附、混凝作用对污水中有机
4、物进行回收和浓缩。一般采用向污水中投加生物质材料、混凝剂、剩余污泥等，经沉淀或膜分离进行固液分离2后得到浓缩液和预处理出水。另一种新兴的技术是可以将污水中的有机物直接转化为电能的微生物燃料电池技术，相关研究在国内外受到广泛关注。（2）氮磷资源回收污水处理中常常采用吸附法、化学沉淀法、离子交换法和膜分离法进行氨氮的回收。化学沉淀法可以实现氮磷的同步回收，缺点是污水中的氮磷比与鸟粪石中的不同，需要投加额外的磷和镁。吸附法主要缺点有吸附周期较短。目前，有研究使用膜处理方法同步回收COD、N等资源，得到了很高的去除率和回收率 4。开发更低耗和高效的氮磷资源回收方法仍是以后研究的方向。（3）水资源回收污
5、水中含有大量的水资源可供回收利用，再生水的使用是其中最重要的水资源回收方式。我国再生水资源主要指通过强化生物处理工艺达到特定水质标准并且可用于满足农业灌溉、景观用水、水源补给和工业用水等用途的城市污水 5。我国已有大量再生水回用技术工程实例：邯郸某污水处理厂采用“高密度沉淀池+V 型滤池” 工艺对污水厂出水进行处理，天津某污水处理厂采用“RO膜”技术对污水处理厂达标出水进行深度净化 6。此外，“MF+RO”双膜法、膜固定化微生物反应器/纳滤组合等工艺也已应用于实践并达到很好地收益。1.1.2 传统污水处理方法存在的问题及改进措施传统活性污泥法处理污水（CAS）从被发明以来已有大约100年的历史
6、，目前仍然得到广泛利用。但是该工艺存在的问题需要加以重视：首先，CAS处理污水时会消耗大量的能源，其主要能量消耗有三个阶段：污水提升和污泥回流段、曝气池进行曝气段以及污泥的稳定及消化段。其中，能量消耗的二分之一来自于曝气过程 7。这三个阶段均会消耗大量的电能，电耗率可占发达国例如英国总电耗的1.5% 8。一个典型的传统活性污泥法污水处理厂，每年的能量需求相当于40kWh 每人口当量 9。第二，传统活性污泥法在处理污水时，污泥进行有氧呼吸会排放大量温室气体CO 2，不仅浪费了污水中的能源，还造成了大气污染，增加环境负担。第三，污水中实质上蕴含着大量的有机物，城市污水中的有机碳通常蕴含着约1.9k
7、Wh/m 3的化学能含量 10。以曝气来维持微生物的代谢活动并通过微生物的代谢降低污水中污染物浓度为核心的传统活性污泥法中，不仅没有有效利用污水中如此大量的化学能，反而通过能源的消耗，以徂徂同具有相同等效力。第三十三条 本合同之附件均为合同有效组成部分。在合同及其附件内，空格部分填写的文字与印刷文字具有同等效力，但不得修改本合同印制条款的本意。本合同及其附件和补充协议中未规定的事宜，均遵照中华人民共和国有关法律、法规和规章执行。第三十四条 本合同正本连同附件_页，一式三份，甲乙双方及物业管理行政主管部门(备案)各执一份，具有同等法律效力。第三十五条 因房屋建造质量、设备设施质量或安装技术等原因
8、，达不到使用功能，造成重大事故的，由甲方承担责任并作善后处理。产生质量右故的直接原因，以政府主管部门的鉴定为准。第三十六条 本合同执行期间，如遇不可抗力，致使合同无法履行时，双方应按有关法律规定及时协商处理。第三十七条 本合同在履行中如发生争议，双方应协商解决，协商不成时，提请_市仲裁委员会裁决(当事人双方没有达成书面仲裁协议的，可以向人民法院起诉)。第三十八条 合同期满，本合同自然终止，双方如续订合同，应在该事同期满_天前向对方提出书面意见。第三十九条 本合同自签订之日起生效。甲方签章：乙方签章：代表人：代表人： .1台球技术问题的数学模型摘 要利用物理学碰撞原理,分析台球碰撞后的运动轨迹,
9、确定了理想的瞄准点.当母球和彩球的位置确定后,通过建立三角关系式,得出了瞄准时球杆的偏移角度,使下杆时有了理论的依据,解决了下杆时如何瞄准的问题.通过角度和距离的转化, 把不容易用眼睛估计的角度变换为对距离的估计.然后再根据实际情况,引入误差分析,在某一个误差范围内都可以把彩球打入球袋里.使得瞄准后知道如何更好下杆.还分析了一个状态,下杆时球杆和参照线角度在 之间(相应的估计距离在 之间)就0015.468.和 cm25.186.0和可以入球.关键词：台球模型;瞄准点;角度估计;距离估计21 问题的提出台球运动场地小，是室内运动，不受季节、天气、时间等因素影响；台球的运动量不大，不会耗费大的体
10、力，适合任何人；台球是一种智力的体育活动，趣味性很强.台球运动在我国已十分普及，从城市到乡村，到处可见，成为中国人健身娱乐的项目之一.优秀台球手的技术能给人深刻的印象，他们能从各种距离和各个角度击球入袋.初学者应不断地努力训练，学会如何操杆撞击球，使母球与彩球相撞，将彩球以合适的角度和速度送进袋中.试对台球技术问题建立数学模型，指导初学者，帮助他们提高技艺.台球的网口虽然很小，但有较小的余地，即使你不是瞄得很准球也能入网.人的误差总是存在的，所以一个有趣的问题是在一次击球中允许多大的偏差，仍能保证彩球进入球网.这里考虑台球桌上只有母球和一个彩球.2 模型的假设2.1 台球桌面绝对平滑，不存在凹
11、凸；2.2 没有撞击的台球运动轨迹是一条直线；2.3 两个台球碰撞等同于物理上两个刚体的碰撞；2.4 两个台球的运动速度不受摩擦的影响；2.5 两个台球的形状质量完全一样；2.6 碰撞轨迹与母球的初始速度无关.3 模型的准备3.1 撞击后台球的运动轨迹(母球碰撞前瞬间的速度为 ，彩球静止 )V0v=3.1.1 母球和彩球位于同一直线上母球和彩球位于同一直线，即彩球的球心在母球的运动轨迹所在直线上.当母球以速度 撞击彩球，撞击瞬间，母球的动量全部传递给彩球，母球立刻停止运V动.根据动量守恒：，即有 ， .mvMV0=vV3.1.2 母球和彩球不在同一直线上母球和彩球不是在同一直线，即彩球的球心不
12、在母球的运动方向上.母球撞击彩球，撞击瞬间后，两球的速度符合以原母球速度为对角线的“矩形定则” ，碰撞后的母球和彩球运动方向互相垂直，瞬间的母球与彩球的速度夹角成九十度，构成了矩形的两个边，这个矩形对角线，就是原母球的速度.33.2 瞄准点的确定3.2.1 母球和彩球的球心与球袋中心在同一直线上当母球和彩球的球心与球袋中心三者在同一条直线上时，只要瞄准彩球的球心，这样碰撞后彩球便可以运动到球袋的中心，进入球袋.3.2.2 母球和彩球的球心与球袋中心不在同一直线上当母球和彩球的球心与球袋中心三者不在同一条直线上时，则下杆时要偏移一定的角度，这时瞄准点不是彩球的中心点，而是在这个中心点附近的某一点
13、.具体确定该点可以按如下的方法：假想彩球球心与球袋中心上有一条连结二者的直线，而你向彩球击出母球时，如果碰撞时母球与彩球的接触点正好在这一条想像的连线上时，彩球就会朝球袋中心前进.而在接触瞬间时母球的中心点就是假想中心点.说得更清楚一点，我们可以在彩球球心与球袋中心连线上假想有一颗球与彩球正好紧密地靠在一起，而这颗假想球的中心必须是在这条假想的连线上.当你击球的时候，就是要把母球击向这一颗假想球的位置上.当母球被击出而能运动到在这个位置上，然后再碰触到彩球时，彩球就会顺利入袋.因为在碰触的那一瞬间，母球和彩球的球心与球袋中心正好在一直线上.设彩球在台面上 处，母球在 处，为了让彩球 可以沿直线
14、 运行到球袋AOAP开口中点 处，我们的瞄准点应该在直线 的反向延长线上的某一点.具体的做PP法如下:以 A 为圆心,台球的直径为半径作一个圆.延长 和圆相交于点 , 就是所O求的瞄准点.而 就是母球的理想轨迹.O44 模型的建立4.1 三角关系模型的建立为了简化问题，便于分析，我们把台球桌上的状态简化如下： 是母球原位置，A是彩球的位置， 是瞄准点.母球原位置 与彩球原位置 决定一条有向直线 ；BCABB母球运动方向决定一条有向直线 ；彩球碰撞后运动方向决定一条有向直线 .这样C就构成一个三角形 .AB根据瞄准点的确定，知道碰撞点在 中点，所以 ,在某一个特定的状态下BC|=2d也是一个定值
15、.所以在 中我们在击球时能控制调整的是 ，通过控制调|BCABAC整 使 达到理想值，进而使彩球能顺利入袋.A.在 中，由余弦定理得为为记 BC, cos|2|22ABC (1) |A由正弦定理得： (2) sin|i|于是 (3) sin|sico|2|2 BCBCB4.2 分析一个特定例子在某一个已知的状态中，可以视 和 为已知的值， 与 为变量，那么该|A| 方程反应了变量 与 的必然联系.击球时就可以通过控制和调整 的大小，来决定的大小.在实际中，已知 , , 取为理想值，便可以计算 的大小.由(3)式可得|AB|C5 (4) )90()cos|2|sinarcsin( 02 BCAA
16、B我们假设某一个状态中，台球半径 ，彩球与母球的球心距离为5Ocm，d=.5m的理想角度为 ，这时候才能使彩球落进球袋中心.我们可以计算出 的值.把已知045 代入上述公式得：.0020 4)76.arcsin()45cos(50)sin(arcsin( 也就是说，当球杆的击打方向与参照线 形成 夹角，可把彩球准确打入球袋.AB4.3 角度大小估计与长度距离的估计的转化利用上面的模型，我们在给定某一个条件下已计算出了 的理论值，然而人的眼睛与手是不容易打出这个理论值( )的.也就是说：我们怎么做才能更好的打出和参04照线 成 的夹角呢? 因为人的生活经验对长度数量的直观估计比对角度数值的|AB
17、04.估计要相对准确，所以我们可以把对角度的估计转化为数值长度的估计.假设顶角为 ，以球杆长度为腰，构造一个等腰三角形，得到:(5) 2sin()Dla=所以利用这个公式来把握 要好一些.在上面一个状态里，假设球杆长 ，那a 150cm么 即，当用 长的球杆打球时，只要将球杆以母球为cmd51)2.sin(15020150c顶点，以 为参照线，将球杆向与彩球同侧稍加转动，使球杆未端移动约 ，即AB .可获得 的角度，这是最佳击球位置.045 考虑实际的误差的情况5.1 误差的大小分析在打球时，实际的偏角 与理想的 取值是允许有误差的.这是因为球袋口的入口直径比台球直径要太.只要经过球杆与母球击打、母球与彩球碰撞，把偏角 的误差传到 的误差范围不超过球袋口的直径即可.这个误差也是可以估计的.6如上图所示，当彩球被击到 时还可以进球袋， 是彩球能进球袋的O
