生物脱氮除磷活性污泥系统复合模拟方法

为避免繁琐的参数校核工作,提出了活性污泥2 d号模型(ASM2d)和人工神经网络(ANNs)相结合的复合模拟方法。考察了复合方法在某污水处理厂生物脱氮除磷工艺中的应用情况。研究表明,ANNs能够准确地模拟出水实测值与未经校核的ASM2d机理模型的估计值之间的差值。利用Levenberg-Marquardt算法,对出水氨氮、总氮和总磷分别建立网络结构为5-12-1、5-8-1和5-8-1的ANNs子模型,将这些子模型输出同ASM2d机理模型输出相加便得到复合模型输出。复合模型估计值对前10.4 d(ANNs子模型训练数据时段)出水氨氮、总氮和总磷浓度的拟合平均绝对百分比误差分别为0.267、0.055和0.048;其对后2.6 d(ANNs子模型测试数据时段)出水氨氮、总氮和总磷浓度的预测平均绝对百分比误差分别为0.332、0.083和0.069。均方根误差、平均绝对误差等评价指标也表明复合模型能够给出合理的模拟结果。     

ASM No.2d模型模拟SBR工艺同步脱氮除磷效能

SBR工艺由于处理上的高效性和操作上的灵活性在世界范围的污水处理领域得到广泛应用.采用国际水质协会1999年提出的ASM No.2d模型,利用matlab作为程序开发工具编制计算模型,并利用该模型对一实验室规模SBR系统进行模拟.模拟过程中动力学和化学计量参数采用ASM No.2d给出的典型参数值,并结合实际SBR系统进行了修正.结果表明,该模型能够较好模拟SBR工艺同步脱氮除磷效能,说明应用ASM No.2d进行SBR系统的模拟能够对SBR系统的优化和控制起辅助作用.     

传统活性污泥工艺增强脱氮除磷功能的措施

传统活性污泥工艺以BOD、COD和SS为主要去除对象,对氮氮和磷的去除量很小.针对采用此类工艺的城市污水处理厂的现状,提出了增加脱氮除磷功能的一些措施,提供在城市污水处理厂改造工程中的参考.     

应用GPS-X软件模拟CAST污水处理厂及优化化学除磷

利用GPS-X软件模拟某污水处理厂循环式活性污泥法(CAST)工艺的处理效果,同时对其化学除磷过程提出改进措施。结合实测进水COD组分(SS,XSandSA),对ASM2模型参数(μh、Ks、kh、Kx)进行了校核,参数优化结果为:μh=4.36 d-1,Ks=1.6 g COD/m3,kh=2.01 d-1,Kx=0.01 g COD/m3。经模型组分和参数校正后出水COD、NH4+-N以及TN的模拟结果与实测值的误差小于10%。根据进水TP浓度和流量变化,实时灵活地调整化学药品投加量,模拟结果显示可以节约50%左右的消耗量。     

活性污泥模型研究及其工艺软件的发展

本文综述了活性污泥模型从基于Monod方程的稳态模型到以ASM1、ASM2、ASM3为代表的动态模型的发展过程,介绍了各代表性模型的特点并对当前典型的活性污泥工艺软件作了评述,提出其研究方向及发展趋势。     

SBBR工艺处理生活污水探讨

序批式生物膜法(SBBR)是将生物膜与序批式活性污泥法(SBR)相结合而开发出的污水处理复合新工艺,既保留了SBR的优点又具有生物膜法的特点。其运行方式可根据实际需要灵活操作,同时高效地脱氮、除磷和去除有机物。试验采用SBBR处理生活污水,选用特有的壁挂式软性填料。结果表明,所形成的微生物系统稳定,生物种群多样化,生物量丰富,对城市生活污水具有较好的处理效果。     

活性污泥模型研究及其工艺软件的发展

本文综述了活性污泥模型从基于Monod方程的稳态模型到以ASM1、ASM2、ASM3为代表的动态模型的发展过程 ,介绍了各代表性模型的特点并对当前典型的活性污泥工艺软件作了评述 ,提出其研究方向及发展趋势     

悬浮复合填料对改良多级A/O工艺处理低碳氮比生活污水同步脱氮除磷的影响

针对改良多级A/O工艺处理低碳氮比生活污水难以同时兼顾脱氮除磷的问题,考察了内置式悬浮球中填加海绵块(填料A)和内置式悬浮球中填加海绵块、海绵铁和聚氯乙烯泡沫(填料B)两种悬浮复合填料的效果。结果表明,悬浮复合填料的添加可以在保证COD去除效果的基础上同时兼顾脱氮除磷。出水COD和氨氮可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准。填料B的脱氮除磷效果均优于填料A。可以通过添加外加碳源增强脱氮的主要限制步骤(反硝化作用),从而进一步提高脱氮效果,有望出水TN达到GB 18918—2002的一级A标准。     

悬浮填料缺氧成膜过程及其强化TN去除效能

温度和碳源是影响污水处理厂反硝化脱氮效果的2个重要因素,通过对SPR-1型悬浮填料缺氧挂膜,并分别对活性污泥系统、悬浮填料系统和悬浮填料+活性污泥复合系统的反硝化效果及温度和碳源对脱氮的影响进行了实验研究。结果表明:利用好氧预挂膜结合快速排泥法,能在30 d内完成缺氧挂膜,填料附着生物量达40.4 mg VSS/g载体;投加悬浮填料可增强复合系统在低温和低碳源条件下的反硝化能力。在填充率为20%的复合系统中,当温度为7、15、20和25℃时,反硝化速率分别提高42.9%、31.1%、21.4%和10.5%,硝酸盐去除率在7、15、20℃条件下分别提高了58.1%、9.8%和3.8%;当温度在(20±1)℃,C/N为1、2、3和6时,复合系统反硝化速率均高于活性污泥系统,硝酸盐去除率分别提高145.8%、81.5%、16.3%和6.1%。在低温和低碳源条件下利用悬浮填料强化活性污泥系统反硝化效果更为显著。     

城市污水处理厂提高污泥浓度的理论与实践

在城市污水处理厂运行中,通过提高污泥回流比实现提高污泥浓度是有限的.分点进水高效脱氮除磷(ECOSUN-IDE)工艺改变了传统的进水方式,在活性污泥系统中进行分点进水,大幅度提高了污泥浓度,从而改进了城市污水处理厂脱氮除磷效率.     

复合腐殖生物活性填料对活性污泥沉降性能的影响

为了考察复合腐殖生物活性填料对活性污泥沉降性能的影响,通过内置填料、外置填料和对照组SBR污水处理工艺的对比运行,对3组反应器的运行效能、沉降性能、胞外聚合物和微生物群落分布进行了研究。结果表明:投加复合腐殖生物活性填料的SBR反应器相比对照组SBR反应器可加强氮、磷的去除效能,改善活性污泥的沉降性能;通过胞外聚合物分析,发现内置填料和外置填料活性污泥的胞外聚合物(多糖和蛋白质)含量一直低于对照组的;3个微生物群落主要分布在Saprospiraceae、Rhodocyclaceae、Comamonadaceae、Flavobacteriaceae、env.OPS_17、Spirochaetaceae等6个科内;内置填料微生物群落(8.09%)和外置填料微生物群落(2.86%)中的Saprospiraceae,要比对照组微生物群落(29.82%)的比例高,表明通过复合腐殖生物活性填料的作用,Saprospiraceae类群减少,胞外聚合物分泌降低,活性污泥沉降性能得到增强,这与反应器实际运行效果和胞外聚合物分析研究内容一致。     

低温下生物膜流化床工艺硝化反应动力学研究

采用生物膜流化床工艺对中部某城镇污水处理厂进行提标改造,在冬季水温低于14℃时进行中试研究。取好氧池1和2中的部分填料经小试实验对其中的硝化反应动力学分析,得出填料上相应生物膜硝化反应速率表达式。并通过物料衡算计算出两级生物膜流化床反应器硝化反应动力学模型,经过实际中试实验,测得实际值与计算值相关性较好,其相对误差在15%以下。应用模型在单个反应器为完全混合、整体为推流模式的多级生物膜流化床工艺,得出NH4+-N出水浓度计算表达式。     

ECOSUNIDE工艺活性污泥中自养菌浓度的测定与分析

设计并利用在差压仪中密闭投加基质的实验方法,根据ASM模型中自养菌和硝化过程耗氧速率的关系,对比研究了ECOSUNIDE工艺和其他4个污水处理厂曝气池混合液中自养菌的浓度。研究表明,在不考虑自养菌增长和衰减情况下,ECOSUNIDE工艺混合液自养菌生物浓度为48.15 mg COD/L,该结果显著高于其他受试污水处理厂的混合液自养菌生物浓度(17.2～37.5 mg COD/L),表明ECOSUNIDE工艺在提高活性污泥中自养菌生物浓度上有较强的优势。设计的实验方法可以简便、有效地测定用于ASM模型中的自养菌浓度。     

复合生物膜-活性污泥反应器同步脱氮除磷

通过实验研究比较了复合生物膜-活性污泥反应器(HY)和传统活性污泥反应器(AS)的脱氮除磷效果。结果表明,在水力停留时间(HRT)16 h、污泥龄12～15 d、水温19～21℃、pH 6.3～7.8的条件下,复合生物反应器比活性污泥反应器运行更稳定,未发生污泥膨胀。在相同运行条件下,复合生物反应器对COD、TN和TP的去除率分别为95%、91%和98%,而活性污泥反应器对COD、TN和TP的去除率分别为85%、84%和90%。稳定工况下复合生物反应器的比硝化、比反硝化速率,比吸磷、比释磷速率均高于活性污泥反应器,且微生物相更加丰富。通过建立16S rDNA克隆文库发现生物膜和活性污泥的微生物群落结构均具有高度多样性,但生物膜微生物的微生物相比活性污泥更复杂。     

倒置A/O工艺处理城市生活垃圾渗滤液过程中关键元素的物料流向

针对无锡市某生活垃圾渗滤液处理厂采用的倒置缺氧好氧(anoxic/oxic,A/O)工艺,分别构建了碳(以化学需氧量计,COD)、氮、磷等关键元素平衡系统。进而,通过对各生物处理单元进出水中碳、氮、磷等主要指标的跟踪监测,研究了系统中关键元素碳、氮和磷物料的流向。在此基础上分析了该垃圾渗滤液处理系统去除碳、氮、磷效率,并提出优化工艺参数策略。结果表明,生物处理单元对碳和氮的有效去除率分别为59.66%和53.60%,通过剩余污泥排出的磷为54.80%。实际工艺操作参数分析表明,可通过降低硝化液回流比和硝化罐溶解氧浓度,进一步提高系统中生物单元对碳、氮和磷的处理效率。     

奥贝尔氧化沟工艺中异养菌动力学参数测定与分析

以西安市某污水处理厂奥贝尔氧化沟工艺为研究对象,运用呼吸计量法测试了该污水厂氧化沟内异养菌的产率系数、衰减系数和最大比增长速率参数值,并与ASM1推荐值比较分析认为,本实验测试结果可靠,更符合该污水处理厂的实际情况,并能为后续精确模拟和优化该厂工艺运营奠定基础。     

动态污水处理过程的多模型动态矩阵控制

针对活性污泥法污水处理系统的强耦合和动态变化特性,提出一种用于前置反硝化脱氮工艺的多模型动态矩阵(DMC)解耦控制方法;通过K-均值聚类分析法对外界入水中氨氮浓度进行聚类,获得以聚类中心为入水氨氮浓度的静态模型集合,分别设计线性DMC解耦控制器;再以当前时刻外界进水氨氮浓度和聚类中心为基本元素,构造切换函数,实现多模型切换。将该方法应用于活性污泥1号模型(ASM1)中,获得了较好的动态仿真效果。     

倒置AAO工艺中物料及能量流向的研究

通过对北京某城市污水厂的曝气池各单元及二沉池营养物质变化进行跟踪试验,分析该污水厂的活性污泥单元倒置AAO工艺部分碳、氮、磷的物料流向,并且基于物料平衡分析了工艺中的能量流向.     

复合生物活性填料对活性污泥生物特性的影响

为了考察生物活性填料对活性污泥生物特性的影响,采用电子扫描显微镜、激光粒度仪和Miseq高通量测序技术,分别对SBR中污泥的形态、粒径和微生物群落分布进行了研究。结果表明,投加生物填料可以降低污泥的产率,促进污泥沉降,增强脱氮除磷效能;投加生物活性填料的SBR相比对照组SBR的污泥结构紧密,污泥颗粒分布均匀,且颗粒粒径大;内置填料和外置填料的活性污泥粒径在28.988~124.573μm的颗粒占据了大部分的比例,而对照组的活性污泥粒径在0.554~23.538μm的颗粒占据了大部分的比例;3个微生物群落主要分布在Sphingobacteriales、Xanthomonadales、Burkholderiales、Rhodocyclales、Flavobacteriales和Spirochaetales等6个目内;内置填料活性污泥微生物群落(17.12%)和外置填料活性污泥微生物群落(23.17%)中的黄色单胞菌目,要比对照组活性污泥微生物群落(5.51%)的比例高,说明通过复合生物活性填料的作用,能够改善活性污泥微生物群落的除磷能力,这与反应器实际运行效果和污泥粒径分析研究内容一致。     

MBBR一体式耦合短程硝化-厌氧氨氧化处理污泥水

采用移动床生物膜反应器(MBBR)处理已回收磷后的实际污泥水,在进水平均氨氮浓度为167.51 mg·L~(-1)、HRT为22.24 h、DO为0.5 mg·L~(-1)和温度为24～26℃的条件下实现了一体式短程硝化-厌氧氨氧化过程的耦合,对氨氮和总无机氮的最大去除率可达96%和79.7%。但是,一体式反应器受DO浓度影响较大,维持稳定的DO浓度对于系统的氮去除非常重要。荧光原位杂交(FISH)及高通量测序结果表明,MBBR的生物膜及活性污泥中Nitrosomonas菌分别占总菌数的10.46%和21.46%,厌氧氨氧化菌的优势菌种Candidatus Kuenenia在生物膜和活性污泥中分别占总菌数的4.13%和0.71%。因此,MBBR中活性污泥主要完成亚硝化,生物膜主要完成厌氧氨氧化,常温条件下,两者在一个反应体系中共同完成了对污泥水中氮的高效自养脱除。以上结果表明了一体式反应器处理实际污泥水的可行性,可为该工艺在实际工程中的应用提供参考。