基于DO和ORP一阶导数的短程硝化SBR实时控制研究

以序批式生物反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR)为基础,研究了短程硝化SBR启动过程中在线监测信号(溶解氧(DO)和氧化还原电位(ORP))的变化规律,考察了不同进水氨氮负荷下DO和ORP一阶导数的变化特征,并对SBR中不同阶段的微生物群落结构进行了对比分析.结果表明,在特定的运行条件下(29～30℃,初始pH8.2,SRT=14),避免硝化阶段的过度曝气,可在第6 d实现短程硝化-反硝化SBR的快速启动.SBR对氨氮去除率维持在97%以上,亚硝化率(NAR)可长期稳定在98%以上.对SBR运行过程中的DO和ORP进行了长期监测,并对它们的一阶导数进行实时计算,结果发现,在短程硝化终点和反硝化终点处,DO与ORP的一阶导数均出现了极值,并且在不同进水氨氮负荷下,极值基本维持稳定.微生物群落分析结果表明,全程硝化阶段的污泥中同时含有氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB),短程硝化污泥中几乎不含NOB.研究表明,利用DO和ORP的一阶导数极值作为控制参数是稳定可行的,对实现短程硝化SBR工艺的实时控制具有潜在的研究和应用价值.     

pH值与温度对SBR法反应时间控制的影响

采用SBR工艺处理某化工厂废水,研究原水pH值与温度对有机物降解过程的影响以及DO、ORP作为反应时间控制参数的可行性.试验结果表明,将原水pH值调节为6,温度控制在20℃左右,可取得较高的处理效率.原水在不同pH值与温度条件下,当有机物达到难降解程度时,DO和ORP均会迅速大幅度升高,DO和ORP的这一变化特点可以间接指示有机物降解的程度.因此,以DO、ORP作为SBR反应时间的控制参数是切实可行的,这对于实现SBR工艺的在线控制、保证出水水质和节约能耗具有重要意义.     

连续曝气模式下同步硝化反硝化的持续稳定性

为研究反应周期内同步硝化反硝化(SND)过程的持续稳定性,试验以模拟城市污水为研究对象,于恒定气量连续曝气的SBR反应器内,在反应周期内恒定不同曝气量的条件下,考察氮转化规律和DO、ORP及pH的变化规律。结果表明,SND持续稳定的时间和TN去除率随曝气量的增加而减少和降低,DO、ORP和pH曲线上出现的折点可预示SND过程的结束和完全硝化反应的开始,而pH曲线上的"谷点"可预示硝化反应的结束。由此可知,在恒定气量连续曝气模式下,SND的持续稳定时间是有限的,不能延续到反应周期结束,但可用DO、ORP和pH值作为SND过程持续稳定程度的控制参数。     

亚硝化SBR反应器快速启动过程的控制条件优化

以模拟城市生活污水为处理对象,采用SBR反应器,在低DO浓度条件下,成功快速启动了亚硝化反应工艺,并对启动过程中的影响因素及实现过程进行研究。反应过程中控制反应器主要参数:DO为0.5~0.7 mg/L,pH为7.2~7.5,温度30~33℃,曝气时间6 h,通过循序递增的氨氮浓度(35~85 mg/L)间歇交替进水,经过33天的稳定运行成功实现了亚硝化的快速启动并且实现亚硝态氮积累率90%以上。考察了SBR亚硝化启动过程的影响因素。研究结果表明,DO直接影响亚硝化进程,当DO平均浓度约为0.5 mg/L时,亚硝酸盐氧化菌的活性得到恢复;在SBR周期试验中,pH、DO浓度与短程硝化密切相关,可作为亚硝化过程的控制参数。     

曝气量及COD浓度对SBBR同步硝化反硝化效能的影响

采用悬浮球形填料,以人工模拟生活污水为原水,研究了曝气量及进水COD浓度对序批式膜生物反应器(SBBR)内同步硝化反硝化(SND)效能的影响。试验结果表明,在0.025~0.070 m3/h的曝气量范围内,SBBR的COD及NH4+-N去除率都能达到90%左右,COD和NH4+-N的降解过程具有时序性,即曝气初期以COD降解为主,待COD降解基本完成后,NH4+-N降解速率才明显提高。SBBR内同步硝化反硝化效率与曝气量成反比,即曝气量越低,TN去除率越高;当曝气量为0.025 m3/h时,TN去除效率最高,达到73.26%。在200~700 mg/L的进水COD浓度范围内,COD去除率始终维持在90%左右,TN去除率随着进水COD浓度增加呈现先升高后降低的变化趋势。     

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。     

基于三层网络的SBR法深度脱氮智能控制系统的中试研究

以一座处理量为60m3·d-1的SBR法中试系统为研究对象,将三层网络智能控制技术引入SBR工艺中,并对该智能控制系统的深度脱氮效果和稳定性进行了中试研究.在SBR法硝化反硝化过程中,pH、DO、ORP曲线上会出现反映生物脱氮进程的特征点,以pH、DO、ORP为控制参数建立的智能控制策略可以准确判断反应的终点,避免了过度曝气,在保证深度脱氮的前提下节省了能耗.经过10个月的稳定运行,即使在温度较低的情况下,该SBR法智能控制中试系统出水的各项指标完全能够达到国家污水排放一级标准,并且达到了深度脱氮的效果,出水COD低于50 mg·L-1,总氮低于5 mg·L-1.     

SBR亚硝化快速启动过程中影响因子研究

在低DO条件下对SBR反应器实现快速亚硝化的途径及影响因素进行研究.控制反应器主要参数为：DO 0.15～0.40mg/L,pH值7.52～8.30,温度22.3～27.1℃,曝气时间为8 h.通过高、低氨氮浓度（245.28 mg/L与58.08 mg/L）交替进水的方式,经过57个周期（36 d）的稳定运行成功实现...     

用溶解氧浓度作为SBR法过程和反应时间控制参数

进行了以DO作为SBR法过程和反应时间控制参数的试验研究。结果表明,无论使曝气量或初始污泥浓度大幅度变化,还是逐渐或突然改变初始有机物浓度等各种试验条件,都会在反应阶段开始不久出现所谓平衡DO浓度现象;当有机物达到其难降解浓度时DO浓度迅速地大幅度升高。因此,在目前还没有简易、快速的有机物浓度传感器的情况下,DO不仅可作为反应时间的指示性控制参数,而且也能可靠地作为反应阶段的过程控制参数。     

以DO、ORP、pH作为两段SBR工艺的实时控制参数

介绍了在传统SBR脱氮工艺的基础上 ,开发的用于处理COD和氮浓度较高的工业废水的两段SBR系统 (TSSBR) .根据传统SBR工艺在反应过程中 ,当COD不再被降解 ,而硝化反应又没有开始时 ,DO迅速大幅度升高以及pH曲线上出现的拐点 ,可以将COD降解与硝化反应分割开 ,先后在不同的反应器内进行 ,分别命名为SBR1和SBR2 ,避免高COD浓度对硝化反应的冲击 ,提高处理效率 .利用在线检测的DO、ORP和pH参数实时控制SBR1、SBR2各个生化过程的反应时间 ,解决了两段SBR系统的自动控制问题 ,可以使系统长期稳定运行 ,保证出水水质 ,节约能耗 .采用实时控制策略 ,并控制系统温度在 3 0℃左右 ,可将SBR2的硝化反应控制在亚硝酸型硝化结束 .采用该工艺处理石化废水 ,COD去除率达到 90 %～ 95 % ,3 0℃时的比硝化反应速率达到 0 3kg(NH4 N) (kg(MLSS)·d) ,出水已检测不出氨氮和硝态氮     

间歇投加碳源模式下SND的脱氮效能

采用模拟碳源偏低的城市污水,于连续曝气的SBR内,在不同间歇投加碳源的模式下,考察氮转化和DO、ORP及pH的变化规律。结果表明,随间歇投加碳源次数的增加,同步硝化反硝化(SND)的脱氮效率得到提高,DO浓度和ORP值的波动降低。由此可知,间歇多次投加碳源的运行模式是碳源偏低城市污水实现稳定而高效脱氮SND的有效控制策略。     

基于微气泡曝气的生物膜反应器处理废水研究

微气泡曝气有助于强化氧传质过程,在废水好氧生物处理中具有潜在的应用优势;生物膜反应器是应用微气泡曝气的可行工艺形式.本研究在生物膜反应器中采用SPG膜微气泡曝气处理模拟生活废水,探讨反应器连续运行过程中,SPG膜空气通透性、溶解氧变化、污染物去除效果及氧利用情况.结果表明,基于SPG膜微气泡曝气的生物膜反应器能够实现长期连续稳定运行,是微气泡曝气与废水好氧生物处理结合的可行方式.SPG膜表面性质及膜孔径影响其空气通透性,疏水性膜的空气通透性优于亲水性膜;膜孔径越大,空气通透性越好.一定的SPG膜空气通量下,反应器内的溶解氧浓度主要受有机负荷影响.SPG膜微气泡曝气生物膜反应器较优的COD处理负荷(以SPG膜面积计算)为6.88 kg·(m2.d)-1.氨氮的去除主要受溶解氧浓度及生物膜内氧扩散传质的影响,在高有机负荷下生物膜内出现同步硝化反硝化.微气泡曝气的氧利用率显著高于传统曝气方式,在优化的运行条件下,氧利用率可以接近100%.     

SBR反应器内短程硝化系统快速启动及影响因素研究

探讨了采用序批式反应器(SBR)快速启动自养短程硝化系统的方法,研究了溶解氧(DO)、pH、温度、外加有机碳源对自养短程消化系统的影响。以硝化污泥接种反应器(SBR),在纯自养条件下利用高浓度溶解氧1.0～1.6mg/L和中温(35±1)℃达到亚硝酸氮的快速积累。结果表明,在进水氨氮浓度为280～300mg/L,HRT为12h,控制pH值为7.5～8.5、温度在(28±1)℃、溶解氧浓度为0.8～1.2mg/L条件下,氨氮去除率达到90%以上,亚硝酸氮积累率高达95%。试验证明投加有机碳源(COD)50mg/L左右时,不会对短程硝化系统产生影响,且能实现较高氨氮去除率和稳定的亚硝酸氮积累率。     

SBR工艺在处理制药废水中的运用

制药废水具有排放量小、成分复杂、浓度和盐分高、色度和毒性大等特点,属于难降解高浓度有机废水,特别是其中的"三致"有机污染物,易造成水环境污染,威胁人们的健康.文章结合昆明某制药厂污水站一年的监测数据,讨论目前国内制药废水常用的sBR工艺对制药废水的处理效果.通过实验找出COD去除率随进水浓度、污泥浓度、pH值的变化规律,发现处理效果理想,COD去除率基本稳定在80%～95%,另外,还专门针对曝气池中COD的降解情况进行监测和分析,从而达到优化sBR控制参数的目的.     

A/O生物脱氮工艺处理生活污水中试(三)短程硝化过程控制的研究

应用A/O生物脱氮中试试验装置处理实际生活污水,考察了生物脱氮过程中DO和pH的变化规律.结果表明,A/O工艺硝化过程中DO和pH在好氧区的变化可分为3种典型情况,并获得pH曲线可以作为短程硝化反应的控制参数,基于在线过程控制,可以获得稳定较高的NO-2-N积累,而不采用在线过程控制,NO-2-N积累很不稳定;当亚硝化过程完成继续曝气将造成亚硝酸氮继续氧化为硝酸氮,从而亚硝酸氮积累率降低.应用在线过程控制,不但可提高系统脱氮效率,而且可大大节约系统运行费用.     

人工湿地净化工业区含菲污染降雨径流的效果研究

根据东莞市同沙水库集水区工业区降雨径流的水质特征,采用水平潜流式人工湿地对工业区降雨径流进行模拟净化研究,分析径流主要污染物于湿地床体内的空间变化规律.本研究主要考察了湿地系统中COD、NH4+-N、TN、TP及菲的空间分布特征,以及湿地系统上层多酚氧化酶(PPO)、硝酸盐还原酶(NR)酶活性的变化规律;同时监测湿地系统DO、pH、ORP及水温这4项理化指标,并分析它们对系统中污染物去除效能及酶活性的影响.结果表明,DO、pH、ORP及水温均表现为横向降低趋势,COD、TP及菲的吸附去除在床体前端1/4处已基本完成;纵向,上层DO、ORP均显著高于底层,水平潜流系统总体处于缺氧、厌氧状态,上层COD、TP、TN、NH4+-N及菲去除率分别为底层的1.17～1.36、2.04～2.11、1.40～1.92、1.37～2.30、1.07～1.36倍,净化效能的差异纵向强于横向.NR活性与NO3--N浓度显著正相关,横向上NR、PPO活性差异不明显.     

基于ANN的SBBR-CRI处理模拟生活污水及其仿真研究

采用序批式生物膜反应器(SBBR)与人工快速渗滤系统(CRI)工艺结合对模拟生活污水进行处理,由于该工艺影响因素与出水参数的复杂非线性关系,利用人工神经网络(ANN)对SBBR-CRI处理生活污水的过程进行仿真模拟.在MATLAB语言环境下,以DO、淹没时间/落干时间、曝气时间/停曝时间、进水COD、进水NH4+-N、进水TP为输入因素,出水COD、NH4+-N、TN和TP为输出因素,构建具有自适应学习规则的人工神经网络.结合最优网络运行参数:隐含层节点数6,初始学习率0.13,动量因子0.6,训练次数6000次,对样本仿真学习,预测值与实际值拟合度较好,样本的绝对平均误差率在7.5%之内,均方根误差均在0.085之内.结果表明,当DO为2mg/L,曝气时间/停曝时间为2/1,淹没时间/落干时间为1/3时,NH4+-N去除率能达到98%以上,TN和TP去除率85%以上,COD去除率94%以上.通过权重分析,进水NH4+-N、DO和进水TP对出水参数影响较大.     

模拟光伏间歇曝气SBR硝化特性

通过耦合农村生活污水间歇排放、SBR间歇运行和太阳能能量密度昼夜变化的特征,模拟光伏间歇曝气,考察以无蓄电池光伏间歇曝气替代常规曝气,降低污水处理设施对电网依赖的可行性,采用SBR处理经厌氧和好氧预处理的生活污水,系统研究了SBR硝化的启动特征及曝气量、HRT(水力停留时间)和温度对其运行效果的影响. 结果表明,在不同曝气量、HRT和温度下,均能实现NH₄+-N的有效去除. ρ(DO)是硝化作用的主要影响因素. 在低曝气量(曝气量为0.6 L/min、温度为20 ℃、HRT为13和16 h)及高水温(曝气量为0.8 L/min、温度为30 ℃、HRT为16 h)条件下,由于ρ(DO)(<3 mg/L)较低,NH₄+-N去除率下降,并且出现了一定程度的NO₂--N累积. 通过对ρ(DO)、pH和E_h(氧化还原电位)的监测表明,E_h变化不规律,而ρ(DO)和pH在一个运行周期内变化规律明显,与硝化进程具有较好的对应性,可将其作为实时控制参数,控制硝化曝气过程.