碳中和趋势下数学模拟在污水处理系统中的发展与综合应用

数学模拟技术在污水处理方面被广泛应用,为了系统总结相关技术,本文回顾了污水处理系统中数学模拟技术的发展历程;综述了活性污泥模型(ASM)与机器学习(ML)在水质预测及参数工况优化领域中的应用;重点探究了污水处理系统中温室气体排放模型,以及多目标优化模型在污水处理系统中温室气体排放(GHG)、出水质量(EQI)和运行成本(OCI)的权衡问题;归纳了数学模拟技术在实现污水厂能量自给与资源回收的应用发展.研究结果表明数学模拟技术能准确预测出水水质、快速优化工艺参数、权衡温室气体排放、出水水质与运行成本之间的关系、以及提高资源回收效率等.因此,数值模拟技术可有效指导污水处理工艺的运行优化以及管理,为污水处理行业减污降碳协同增效提供技术支撑.     

一种经济、有效、简便、可靠的污水处理技术——人造湿地系统

本文从特点、构造、荷载特性以及污水处理机制等方面简要地介绍了当前污水处理技术方面发展比较活跃的人造湿地系统(Constructed Wetlands)。文章最后指出,人造湿地系统是一种比较适合我国国情的经济、有效、无耗能、运行维护简便、可靠的污水处理工艺。     

局部循环供氧一体化生物膜技术处理分散污水效果

利用"局部循环供氧一体化生物膜"技术处理农业示范区分散污水,系统采用沉淀池和循环池交替回流技术,并对该工艺处理分散污水的效果进行应用研究。在平均处理量100 t/d,水力停留时间(HRT)为2.0 d,稳定运行2年结果表明:工艺对化学需要量(COD)、氨态氮(NH3-N)、总磷(TP)和固体悬浮物(SS)的去除率分别为64.9%、64.4%、72.0%和72.3%;出水COD、NH3-N、TP和SS的平均浓度分别为54.7,9.2,0.79,16.7 mg/L,出水符合GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放》中的一级B标准,符合分散污水处理要求。     

SBR及其改良型技术分析

通过分析研究SBR及其衍生的各种改良型技术用于污水处理的运行方式及特点,指出SBR及其衍生的改良型技术可在中小型污水处理领域降低建设成本和运行费用,是一种适合中国国情的绿色小区污水回用处理技术.     

1985年的国际环境状况

经济合作与发展组织(OECD)不久前对国际环境状况所作的调查报告指出,空气污染、水污染、噪音,有毒化学品和危险废物的危害需进一步加以控制;水、土壤,森林和野生物资源需更好地加以管理.报告赞扬了过去15年中在河流净化、城市空气净化、城市污水处理和风景区的保护方面所取得的进展.同时也指出了存在的下列问题:     

基于薄膜生物反应技术的环境污水处理方法研究

污水处理系统中使用传统污水处理技术会加入大量化学药品并且需要建立占地广阔的净化池,净化过程使用化学药品会存在一定的残留,针对上述问题,设计出基于薄膜生物反应技术的环境污水的处理方法.设计的方法由两部分组成一部分是膜分离单元一部分是生物处理单元.膜分离单元完成有毒物质以及漂浮物的隔离,通过MBR反应对污水中大分子有机物以及可溶性微生物进行反应消化,最终通过沉淀池的把多余的活性污泥进行沉淀完成污水的处理.为保证设计方法的有效性,按照设计方法模拟使用过程与传统污水处理方法进行对比,得出结论:(1)设计的基于薄膜生物反应技术的环境污水处理方法不需要对水中进行化学药品添加;(2)没有占用过多的净化空间;(3)在净水效果上明显比传统处理方法有效;(4)污水处理量大;(5)性价比较高节约污水处理成本.     

污水处理智能控制与优化控制方法及应用

论述目前污水处理中的智能控制与优化控制方法的研究与应用现状,对模糊控制技术、神经网络软测量与控制、优化控制等方法进行了分析,指出在污水生物处理中引入智能控制是一种提高处理效率、降低运行成本的有效方法.污水处理最优控制能使系统运行稳定可靠,出水水质达到预定标准,而且使出水水质满足要求不增加处理成本.     

膜-生物反应器在我国的研究与应用新进展

膜-生物反应器(MBR)作为一种污水处理新技术,其研究和应用在我国受到了广泛关注.主要以1995-2006年发表在国内中文期刊上的关于MBR研究与应用的700多篇文献为基础,分析了与MBR构型、应用领域和研究机构等相关的文献数量分布,综述了在MBR新工艺、膜污染及其控制技术和污水处理类别等方面的研究进展,总结了MBR在污水再生利用中的应用概况,指出了未来MBR技术研究的挑战和工业应用的发展方向.     

多级A/O工艺在国内的应用现状

多级A/O工艺目前在国内市政和部分工业污水处理领域应用较多,具有预处理和污泥处理系统简单,污泥负荷低、处理效果好且稳定,投资低,曝气系统效率高、运行成本较低,维护管理简便等特点,但是在实际运行中也发现存在一些问题,如土池结构不适合地下水位高的地区的局限性,沉淀池效果较差、稳定池多余占地且污泥淤积难以清除,关键设备国产质量有待提高,工业污水处理少数水质指标偏高,需要设计人员选择适合其条件的场合应用,并进一步总结、改进和完善.     

辽河保护区分散式污水处理技术应用与展望

分析辽河保护区分散性污水排放特点,探讨推广人工湿地、稳定塘、无动力地埋式污水处理系统、一体式污水处理装置等分散式污水处理技术的问题。对分散式污水处理设施在运行中存在的问题进行了分析并且提出解决对策,指出加强对分散式污水处理设施的管理,使其与生态、节能、景观等相结合是分散式污水处理系统发展的方向。     

微生物燃料电池-人工湿地耦合系统研究进展

微生物燃料电池-人工湿地耦合系统(CW-MFC)是一种新型污水处理工艺,该系统在增强污水处理效果的同时提高了产电性能,具有广阔的应用前景。综述了CW-MFC系统的研究现状,并将影响CW-MFC系统处理效果和产电效率的因素概括为组成要素、结构特点和运行参数3个方面。论文最后总结了系统当前存在的问题,并对未来的研究方向进行展望。     

不同缺氧段硝酸盐氮浓度条件下连续流单污泥污水处理系统PHA、TP代谢

根据试验结果和物料平衡分析,揭示了连续流单污泥污水处理系统在不同主要缺氧段硝酸盐氮质量浓度[c(NO3)]条件下运行时的PHA、TP代谢规律,从反应机制方面评价以c(NO3)作为连续流单污泥污水处理系统运行控制参数的有效性.采用PLC自动控制系统,以硝化液内循环流量作为被控变量,基于反馈控制结构,在c(NO3)设定值分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5以及4.0 mg·L-1的条件下进行试验研究,进水水质及其他运行设计参数保持不变.结果表明,当c(NO3)设定值为2.5mg·L-1时,厌氧段和预缺氧段PHA合成并贮存量、主要缺氧段PHA降解量、厌氧段和预缺氧段磷释放量、系统总吸磷量以及主要缺氧段磷吸收量等均达到最大值,分别为35.32、1.71、20.44、6.16、0.32、8.04、3.67 g·d-1.这从PHA和TP代谢机制角度进一步证实了c(NO3)可作为连续流单污泥污水处理系统的运行控制参数,其最佳设定值为2.5 mg·L-1.     

沉淀池污泥层高度的模拟与控制

为了对沉淀池运行过程中的污泥层高度(SBH)进行准确模拟和有效控制,通过沉淀池分层质量平衡方程导出沉淀池分层弥散模型,并利用实测数据确定稳定可靠的SBH 算法.以COST 624/682 中基准污水厂二沉池为研究对象,利用模型对暴雨天气下恒定回流量和恒定回流比2 种措施控制下沉淀池的运行情况进行了稳态和动态模拟.结果表明,在进水流量负荷变化较大的情况下,控制恒定回流比要比控制恒定回流量能更为有效地将SBH 和底流SS 浓度控制在稳定范围内,进而降低了出水悬浮固体增大的风险.     

2000-2020年污水系统N2O相关研究文献计量学分析

污水系统是温室气体氧化亚氮(N₂O)的重要排放源,近年来相关的研究工作层出不穷。利用文献计量学方法,系统地分析了2000-2020年污水系统N₂O的研究进展。分析发现,污水系统N₂O相关论文发表数量逐年增多,且主要来源于中国。早期以N₂O的产生过程、污水处理系统与影响因素等研究为主。而近期研究更多关注了污水系统中污泥在堆肥过程中产生与排放的N₂O、生物炭在N₂O减排上的应用及相关微生物种群的分析。后续研究可进一步关注回收N₂O作为能量物质的相关工艺,并尝试将实际污水处理系统大数据与模型工具进行结合,从而对实际污水处理系统的运行及优化提供参考。     

城市污水厂污泥处理方法的生命周期分析

一、概述污水处理过程中产生大量污泥中初次沉淀池产生的污泥量约为处理污水量的0.2%—0.3%(含水率为95%—97%),二次沉淀池排出的剩余活性污泥量为处理水量的1%—2%(含水率为99.4%—99.6%)。处理规模为10万吨的城市污水厂,每天排出初次污泥200—300吨,乘余污泥1000—2000吨。这些污泥的处理不仅已成为工程师所面临的最富有挑战性的技术课题,而且由于不妥善处理和处置这些污泥将会造成周围环境的二次污染,因此也成为困扰我国所有城市的重要环境问题。城市污水厂污泥处理和处置的常用方法见表1和表2,其中污泥处理单元技术包括物理处理(筛选、…     

污水处理工艺对氨氧化菌及细菌群落的影响

采用针对氨氧化菌(AOB)功能基因氨单加氧酶(amoA)的末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP)、克隆测序等方法,研究了北京市2个污水处理厂的4个污水处理系统中AOB的群落结构,同时采用针对16S rRNA基因的T-RFLP技术分析了总细菌的群落结构.T-RFLP指纹图谱分析表明,4个污水处理系统中AOB的优势限制性片段(T-RF)均为291bp和354bp,细菌的优势T-RF为115,117,166,455,465, 468,471,482,800,893bp等.说明污水处理工艺对系统中AOB及细菌的群落结构影响很小.对功能基因amoA的系统发育分析表明,4个污水处理系统中优势AOB均属于Nitrosomonas europaea cluster和Nitrosomonas oligotropha culster.     

MBR系统内丝状菌污泥膨胀的分子生态学解析

膜 生物反应器 (MembraneBioreactor ,MBR)工艺是目前污水处理技术的研究的热点之一 .以前大部分研究集中于宏观工程参数控制和活性污泥特性对系统运行的作用过程 ,针对系统内活性污泥的分子生态学研究尚少 .本文在长期试验运行基础上 ,发现丝状菌在MBR运行过程中容易大量增殖形成污泥膨胀 ,对系统的处理效率及膜污染造成一定影响 .为了对其膨胀发生过程及变化进行深入的机理解析 ,本研究利用荧光原位杂交 (FluorescentinSituHybridization ,FISH)分子生物学分析技术 ,对MBR系统内丝状菌污泥膨胀的发生过程进行了跟踪研究 .发现引起膨胀的丝状菌主要是 0 2 1NⅡ型丝状细菌 ,G2M探针杂交后的丝状菌相对量的变化逐渐升高 .     

涡凹气浮法在卷烟厂污水处理中的应用

针对污水处理系统的溶气气浮设备在运行过程中存在问题进行技术改造,采用涡凹气浮法提高了气浮设备运行效率,保证了污水处理系统预处理效果,为企业的节能减排设施正常运行提供技术保障.     

环境保护和污水处理的检测控制系统学术交流会即将举办

城市污水处理和垃圾无害化处理是当前城市建设中两项重要环保工作,中国自动化学会仪表与装置专业委员会将于2000年10月～11月间,在上海“中国国际环境保护和污水处理技术与装备展览会”期间,举办环境保护和污水处理的检测控制系统学术交流会。学术交流主要内容为:(1)综述——有关环境保护和污水处理;(2)自动化控制系统和设     

污水处理工艺数据分析技术的现状与趋势

数据科学的飞速发展为污水处理厂工艺数据分析提供了有力的技术工具。在污水处理工艺运行中应用数据分析技术,需要克服数据、算法和算力上的困难。介绍了污水处理工艺数据分析技术的发展现状,总结了其在数据质量和数学模型方面的技术难点,分析了污水处理工艺数据分析技术的4种典型应用场景,介绍了12个国内外数据分析集成应用的案例,评估了工艺数据分析技术的成熟度和行业应用的就绪度,讨论了技术的发展趋势。研究结果有助于污水处理系统运管人员掌握工艺数据分析技术进展和运用数据分析技术处理业务的需求。