数学模拟好氧颗粒污泥的形成及水力剪切强度对颗粒粒径的影响

以生物膜数学模型和活性污泥数学模型为基础,建立好氧颗粒污泥一维数学模型,并模拟营养物质的去除、颗粒粒径变化、反应器周期表现以及好氧颗粒污泥内DO和菌群分布.模拟有机物SS浓度和出水NH4+-N浓度逐渐降低,在大约50 d左右达到稳定,50 d后模拟出水浓度分别<25 mg.L-1和<1.5 mg.L-1.模拟出水NO3--N浓度随着粒径的增加呈现降低趋势.当颗粒粒径由模拟30 d时的1.1 mm增加到100 d时的2.5 mm,颗粒污泥缺氧区面积相应增加,总氮(TN)的去除率由不到10%增加到91%左右,最终模拟出水NO3--N浓度降低到<3 mg.L-1.在好氧颗粒污泥系统内,由于氧气传质阻力,模拟颗粒污泥外层DO浓度高而内层浓度低,颗粒内可以发生同时硝化反硝化,且好氧颗粒污泥内DO特征随时间而发生变化.在好氧初期,好氧颗粒污泥代谢活性高,模拟DO传质深度大约为100～200μm;而在好氧末期,模拟DO传质深度为800μm.模拟自养菌主要分布在DO浓度高的颗粒外层,异养菌分布在整个颗粒.当水力剪切系数kde由0.25(m.d)-1逐渐增加到5(m.d)-1时,模拟颗粒平衡粒径依次由3.5 mm左右减小到大约1.8 mm.在不同水力剪切强度下模拟颗粒污泥生长特征相似,其平衡状态下粒径随曝气强度的增加而减小,可以通过控制曝气强度来控制好氧颗粒污泥的平衡粒径.     

表面活性剂废水活性污泥中的生物絮凝现象

采用曝气槽实验装置对含表面活性剂(LAS)40～300mg/L,COD1200～11000mg/L的洗毛废水进行了60d的连续活性污泥启动期模拟实验.探讨了容积耗氧速率(KO),污泥耗氧速率(ΨO)和MLSS等参数对污泥的生物絮凝速率及污泥的生物活性的影响.研究表明,生物絮凝促进胶体向污泥的聚集,使出水保持了COD250±50mg/L的稳定状态;在线DO的消耗呈直线性,生物絮凝未对COD的降解速率产生明显影响.     

厌氧氨氧化污泥异养反硝化的影响因素分析

以无机基质培养的厌氧氨氧化污泥为对象,研究污泥投量、DO、BOD5/N和粒径等因素对其反硝化降解NO3--N活性的影响。通过高通量测序技术获得细菌的种群结构状况,其中主要的厌氧氨氧化菌为Candidatus Brocadia fulgida和Candidatus Brocadia caroliniensis。批式实验结果表明:DO是厌氧氨氧化污泥异养反硝化最重要的限制性因素,ρ(DO)=0. 12 mg/L是实现反硝化反应的界限;碳源浓度对厌氧氨氧化污泥异养反硝化的影响较小,碳源充足时,厌氧氨氧化污泥的异养反硝化活性受细菌数量限制,碳源不足时,混合菌群也可以充分利用原水碳源反硝化;从粒径角度分析得出,相对于底物扩散,微量氧对厌氧氨氧化污泥反硝化的限制更大。     

纯氧曝气用于市政污泥自热高温好氧消化的研究

将纯氧曝气自热高温好氧消化技术应用于市政污泥处理,并与传统的空气曝气系统进行对比,系统考察了纯氧曝气自热高温好氧消化反应器的运行性能。研究发现:在合理的纯氧曝气量下可以实现污泥的稳定化,纯氧曝气用于污泥自热高温好氧消化的氧气利用率高达82.7%,明显高于空气曝气的26.3%。该条件下的纯氧曝气量仅为空气曝气量的1/20,极大降低了由尾气排放所造成的热量损失,有利于系统的保温。然而纯氧曝气量太低,不能满足系统的需氧要求,太高则会造成系统中DO浓度过高,在高温环境下会抑制微生物的生长,这些都会最终降低污泥的稳定化效果。     

曝气对高铁地下水化学特性的影响

氧气进入还原性的地下水中,会与地下水中的还原性组分发生系列化学反应,从而改变地下水的化学特性,通过调控这些化学反应有望快速修复污染地下水。为此,该文以江汉平原高铁地下水为例,研究曝气对地下水化学特性的影响。曝气实验在湖北省潜江市一口高铁浅层地下水井中进行,测定曝气过程中地下水溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、pH值和其中铁、锰、三氮、磷、碳酸氢根等浓度的变化。研究结果表明,曝气在增加地下水中DO和ORP的同时,地下水中的铁、锰快速完全氧化,磷酸盐随之沉淀;碳酸根减少,使pH值增加近一个单位;同时,氨态氮含量略增加,硝态氮含量先增后减,暗示曝气后期好氧反硝化作用的存在。这些结果可为污染地下水修复技术提供重要的参考依据。     

垃圾渗滤液处理反应器中好氧反硝化研究

为了探讨厌氧折流板-生物接触氧化工艺处理垃圾渗滤液好氧反应器的脱氮机理,采用反应器氮平衡的原理对脱氮问题进行了研究。研究结果表明:生物接触氧化反应器在进水pH=7.27、T=35℃和DO=0.5mg/L情况下发生了好氧反硝化,可用微环境理论来解释这一现象的发生;本试验生物接触氧化反应器中DO浓度,pH值,温度和泥龄为好氧反硝化的发生创造了适宜的条件。     

缺氧-好氧生物脱氮工艺曝气量在线控制策略分析

曝气控制是生物脱氮工艺重要的控制变最,它决定着整个处理系统的处理效果和运行费用.应用Benchmark-BSM1平台模型对缺氧-好氧生物脱氮工艺几种典型的曝气控制策略进行了研究,结果表明,前馈-反馈曝气量控制最优,其次为反馈控制、恒DO控制和恒曝气量控制.前馈-反馈控制和恒DO控制相比较,出水氨氮浓度大约降低24%,最大出水氨氮浓度降低18%,曝气能耗降低9%,获得了曝气量最优控制方法以及在不同运行条件下应采用的曝气控制策略,为了实现缺氧-好氧生物脱氮工艺硝化反应的最优控制,应同时控制曝气量和好氧区体积.     

曝气压力对MABR中同步硝化反硝化脱氮的影响

以模拟生活污水为研究对象,探讨膜曝气生物反应器(MABR)推流运行时不同曝气压力下不同点位分布的溶解氧值特征;利用MABR可形成好氧/缺氧/厌氧的环境特性,针对曝气压力对MABR同步硝化反硝化脱氮效果的影响进行研究,借助微生物鉴定手段对MABR的群落结构进行分析。研究结果表明:相同曝气压力下的DO值,轴向上波动较大,径向上以曝气膜为中心向外部逐渐降低;随着曝气压力的增加,不同点位分布的DO值均提高,同步硝化反硝化效率先升高后降低。当曝气压力为0.04MPa时出水的同步硝化反硝化脱氮效果最佳为74.67%。在此曝气压力下,微生物群落鉴定证明生物膜内出现了好氧-兼氧的分层现象,生物膜内由好氧菌、兼氧菌共同完成硝化、反硝化过程,主体液料由厌氧菌作为优势菌群进行反硝化作用,并且根据未检测出厌氧氨氧菌的鉴定结果排除发生厌氧氨氧化的干扰。     

pH和DO对好氧颗粒污泥去除高氨氮废水的影响研究

研究使用SBR成功培养的结构紧密、外形规则,具有良好脱氮性能的成熟好氧颗粒污泥处理高浓度氨氮废水,并探讨pH和DO对其处理效果的影响,旨在为工程实践提供理论依据。通过人工模拟废水,以蔗糖作为唯一碳源,NH4Cl为氮源,将进水NH4+-N浓度由300 mg/L逐步提高至900 mg/L,相应的NH4+-N负荷由0.6 kg/(m3.d)提高至1.8 kg/(m3.d),考察pH和DO对其处理效果的影响。研究结果表明:当控制反应器pH为8.0,曝气量为75 L/h时,好氧颗粒污泥脱氮的效果最好,氨氮去处率分别为96.70%9、2.33%。由于运行过程中每隔15 min监测每个反应器pH值,使其维持在各自pH值7.0±0.1范围内。这种酸碱度环境对异养菌等微生物并没有产生抑制作用;因此在各pH条件下,COD去除的所需时间和去除率基本没有差别。在不同的DO下,COD在初始的60 min里降解速度有明显区别。曝气量为150 L/h时,COD的降解速度最快,但是曝气量过大颗粒污泥内部厌氧区被压缩,因此选择最佳的曝气量为75 L/h。     

生物造粒流化床的微生物群落分布和污染物去除特性研究

通过实验室人工配水试验,考察了生物造拉流化床的徽生物群落分布和污染物去除特性.通过原水预曝气,可保持流化床底部进水溶解氧(DO)浓度达到8mg/L左右.在1mm/s的上升流速下,通过PAC和PAM的化学强化,流化床内可形成良好的颗粒污泥,在稳定运行的条件下,床内污泥的生物量可达到108个/g的数量级.荧光原位杂交分析结果表明,硝化菌和亚硝化菌在总细菌中的含量分别达到13.7%和17.7%.流化床下部50cm高度的比耗氧速率(SOUR)明显高于上部,表明DO主要消耗于流化床下部.COD在流化床中的去除符合一级反应的规律.沿流化床高度,水中氨氮浓度呈沿程降低的趋势,而硝态氮浓度呈增大趋势,表明硝化作用比较明显.实验结果可为生物造粒流化床污水处理工艺的优化提供理论依据.     

不同温度下高温好氧消化工艺的溶氧特性

为探索ATAD(自热式高温好氧消化)污泥系统中ρ(DO)及其对污泥稳定化的影响,分别考察了在不同消化温度下不同成分污泥(初沉泥、二沉泥和混合泥)的E_h(氧化还原电位)、污泥溶胞效果和污泥稳定化效果. 结果表明:在消化的24 d中,尽管曝气充足,但消化前期E_h仍处于0 mV以下,并且随着消化时间的延长,E_h逐渐升至0 mV以上,说明ATAD工艺系统并不是全程好氧状态,消化前期处于兼氧或厌氧状态,后期才呈好氧状态. 65 ℃下容易使细胞破裂发生分解,污泥上清液中ρ(SCOD)(SCOD为可溶性化学需氧量)和ρ(TP)维持较高值,至消化结束时,ρ(SCOD)仍高达13 708 mg/L,ρ(TP)为126.4 mg/L,ρ(PO₄3+-P)为106 mg/L. 尽管消化前期E_h较低,但在15 d时VSS去除率仍超过38%,满足US EPA(美国国家环境保护局)A级污泥VSS去除率的标准. 消化初期的兼氧和厌氧状态没有减缓污泥达到稳定化,因此在合适范围内减少曝气量有利于ATAD工艺的工程化应用.      

溶解氧对序批式全程自养脱氮工艺运行的影响

在常温22~26℃下,接种成熟的全程自养脱氮(CANON)污泥至2个相同的SBR反应器,通过设置不同的初期DO及不同的DO梯度,考察了DO控制策略及DO值对CANON工艺脱氮性能,稳定性及污泥形态的影响.结果表明,初期DO为0.05~0.10mg/L的反应器可以稳定运行,氨氮和总氮的平均去除率分别为99%和85.4%,而初期DO为(0.40±0.5)mg/L的反应器的氨氮和总氮平均去除率分别为99%和0;在反应器运行稳定之后,逐渐增加DO浓度, DO为0,0.2,0.4,0.5mg/L时的厌氧氨氧化反应速率分别为35.95,23.89,31.50,19.25mgN/(L·h),延时曝气2h后反应器仍可正常运行.在一定DO范围内,CANON反应器的活性随着DO的升高而升高,较高DO对接种初期的CANON反应器冲击较大且不可逆,对稳定运行的CANON反应器的影响较小;但是当CANON工艺稳定运行之后,短时高DO对CANON工艺的影响是可逆的.显微镜照片显示稳定运行的CANON反应器内出现了颗粒化的趋势.     

污水生物处理过程中的同步硝化反硝化研究概况

在好氧生物氧化过程中通过控制反应器内 DO浓度、C/N比、污泥负荷的条件下 ,观察到较明显的同步硝化反硝化现象 ,通过控制反应条件 ,可使硝化、反硝化速率都得以同步提高。     

曝气—过滤一体化装置中同步硝化反硝化的研究

曝气—过滤一体化装置主要由生物反应器、慢性砂滤池及滤布组成。因慢性砂滤池和滤布具有分离截留作用,可以使生物反应器中活性污泥浓度维持在较高水平。当污泥浓度维持在9～l0g/L时,曝气一过滤一体化装置中要取得较好的同步硝化反硝化效果应满足:DO为1mg/L,C/N值为29,pH值在7.7～8.1之间。     

微气泡曝气技术对微污染水体增氧效果的中试研究

针对微气泡曝气技术对微污染水体的增氧效果进行中试研究。结果表明:1)当HRT为0.2~0.8 h、气水比为0.05~0.20、进水ρ(DO)为2.07~11.21 mg/L时,采用微气泡曝气技术对DO的全年提升率2.9%~94.1%,平均值为34.8%,夏、秋季的提升率明显高于春、冬季。2)微气泡曝气技术中,与氧利用率呈极显著相关的因素有水温、气水比、进水DO浓度以及进水TP浓度;与提升率呈极显著相关的因素有HRT、进水DO浓度。3)当HRT>0.6 h时可获得较佳的DO提升率与氧利用率;气水比的提高降低了氧利用率,对水体DO提升无显著影响。     

生物膜法污水处理工艺中微生物量的对比研究

采用生物膜法污水处理工艺,对深圳布吉秀峰工业城污水进行现场中试研究.出水中有机物BOD₅,COD_Cr及悬浮物去除率一般在80%以上,曝气生物滤池工艺中的污泥质量浓度2倍于生物接触氧化工艺,曝气生物滤池中的原生动物及后生动物密度比生物接触氧化工艺高出1～2个数量级.试验中曝气生物滤池的去除效果比生物接触氧化工艺稍好,从反应器中污泥质量浓度(ρ(MLSS))及原生动物、后生动物数量的比较进一步证实这一结论.      

溶解氧对单级颗粒污泥自养脱氮系统影响的模拟

为了研究溶解氧对SBR单级颗粒污泥自养脱氮系统的影响,基于活性污泥ASM3模型和短程硝化-硝化-反硝化模型,将颗粒污泥传质过程与氨氧化菌（AOB）、厌氧氨氧化菌（AAOB）、亚硝酸盐氧化菌（NOB）、反硝化菌（DNF）的生长过程、好氧内源呼吸及缺氧内源呼吸过程等耦合,建立了单级自养脱氮颗粒污泥动力学模型,并对颗粒内部基质浓度分布进行预测.结果显示,当DO为0.4mg/L时,好氧区和缺氧区（厌氧区）的比例为0.4：1;当DO为0.6mg/L时,颗粒污泥好氧区与缺氧区（厌氧区）的比例为3：1.同时,根据基质反应速率方程,建立了颗粒污泥的单级自养脱氮系统动力学模型,对SBR系统运行效果进行预测,结果显示,DO为0.6mg/L时,氨氮反应完全,亚硝酸盐氮和硝酸盐氮在5mg/L以下,总氮去除率模拟值为89%左右,略低于实际测量脱氮率95%.     

污水处理厂抑制硝化反应主因排查及供氧速率影响硝化反应的机理

污水处理厂硝化效果变差,为解决这一问题,在生化池进行监测分析。发现好氧区末端ρ(DO)>2 mg/L时仍存在曝气系统供氧能力不足的现象,认为抑制硝化反应的根本原因是供氧速率而非溶解氧浓度(DO)。提出利用观察好氧区液面、测定曝气系统全开时好氧区末端溶解氧浓度的方法可简捷判断供氧能力是否充足。同时引入供氧速率参数,使判断更准确。更换空气扩散装置后问题得到解决,进一步探讨了供氧速率影响硝化反应的机理。     

A/O生物脱氮工艺处理生活污水中试(一)短程硝化反硝化的研究

应用A/O生物脱氮中试试验装置处理实际生活污水,从pH、污泥浓度(MLSS)、自由氨(FA)、温度、污泥龄(SRT)、溶解氧(DO)和水力停留时间(HRT)等方面系统的分析了A/O工艺实现短程硝化反硝化的主要影响因素.结果表明,DO浓度是A/O工艺实现短程硝化反硝化的主要因素,由FISH检测发现长期控制低DO浓度(0.3～0.7 mg·L-1)可以导致亚硝酸盐氧化菌(NOB)的淘洗,从而实现稳定的亚硝酸盐积累率,试验获得平均亚硝酸氮积累率为85%,有时甚至超过95%.提高DO浓度,1周内亚硝酸氮积累率从85%降到10%,继续维持低DO浓度,大约需要2个污泥龄时间才可重新恢复到较高的亚硝酸氮积累率(＞75%).低DO浓度下,试验初期污泥沉淀性能随着亚硝酸氮积累率的增加而变差,而在试验后期,无论亚硝酸氮积累率多高,污泥沉淀性能一直很好,SVI值处于80～120 mL·g-1     

好氧消化污泥减量技术工艺参数研究

为研究不同溶解氧（DO）下细胞自溶过程对城市生活污水处理厂生化污泥减量效果的影响,实验通过控制污泥DO值分别为4.0、4.5、5.0、5.5、6.0 mg/L进行污泥好氧消化实验,并以MLSS、TN、TP的变化情况来表征污泥减量效果,结果表明：当DO值为6 mg/L和5.5 mg/L时,曝气作用时间大于5 d时,污泥减少量分别达59.0%和53.0%,减量效果十分显著。同时对污泥上清液TN、TP的考察表明,在污泥减量的同时应注意解决尾水的处理问题。