基于数学模型的多模式AAO系统运行优化研究

构建了综合考虑出水水质、污泥产量和系统能耗的运行成本指数CPI,并利用数学模型对多模式厌氧/缺氧/好氧(AAO)系统的AAO、倒置AAO(RAAO)和缺氧/好氧(AO) 3种模式进行对比优化研究.在处理成本相近的前提下,在污泥龄5~25d范围内AAO模式的污染物去除效率和聚磷菌浓度明显高于RAAO和AO模式.在运行模式筛选的基础上,通过回流比优化确定了排放标准约束下AAO工艺的达标运行区域和最佳运行工况.动态模拟结果表明,优化工况能够显著改善出水水质,出水高于一级A的时间由78.4%下降至37.7%,CPI降低3.9%.     

城市污水分段进水A/O脱氮工艺试验研究

对分段进水A/O脱氮工艺技术的经济性进行了分析:与单级A/O工艺相比,该工艺在运行中无需混合液内回流、反应器中平均污泥浓度高,具有脱氮效率高、基建投资和运行费用省等特点.并以西安市北石桥污水净化中心城市污水为处理对象,在有效容积为1.2 m3的四级分段进水A/O反应器中进行了试验研究.试验在各级进水流量分配比例依次为40%,30%,20%和10%,以及污泥回流比为50%的工况下,连续运转了70 d.结果表明:采用分段进水A/O脱氮工艺处理城市污水具有较强的耐冲击负荷能力,出水水质稳定.在水力停留时间为7.5 h,污泥龄为15 d时,其COD_Cr,NH₄++-N和TN的去除率分别为93%,95.8%和68.5%;反应器中的平均污泥浓度比单级A/O工艺提高约30%以上.      

烟草废水溶氧-好氧池出水COD浓度模型研究

该文采用BioWin模拟软件对烟草废水生化反应阶段进行仿真模拟,探究DO、混合液回流比、污泥回流量等条件对出水水质的影响。结果表明,烟草废水生化反应阶段最佳溶解氧浓度为2 mg/L,最佳混合液回流比为150%,最佳污泥回流量为90 mg/L。在上述工艺优化参数条件下,通过模拟废水实验验证,反应器出水COD基本稳定在260 mg/L左右,出水TN基本稳定在20 mg/L左右,出水TP基本稳定在10 mg/L左右,均满足工序的达标出水浓度。该文基于模型研究提出了烟草废水处理的最佳运行工艺参数条件,有助于提高烟草废水处理系统的污染物去除效率和运行稳定性。     

全耦合活性污泥模型(FCASM3)在A+A2/O工艺污水处理厂中的数值模拟应用

基于FCASM3建立了杭州市某污水厂A+A~2/O工艺模型.首先测定该污水处理厂的进水水质组分,以及不同阶段污染物浓度的变化和活性污泥中微生物动力学参数;然后,利用该厂2017年上半年的运行数据对模型进行校核.校核结果显示,该模型能够很好地模拟出系统中各物质的转化情况.最后,利用校核完成的工艺模型对该污水厂的主要工艺参数,包括溶解氧、污泥回流比和混合液回流比,进行多因素正交模拟试验.试验结果表明,该污水处理厂的最佳运行工况为:当A+A~2/O系统的好氧池氧传输速率(Oxygen Transfer Coefficient,KLa)、污泥回流比和混合液回流比分别控制在2 h-1、75%及250%时,好氧池TN出水浓度下降1.28 mg·L~(-1),脱氮效率提高了15.91%,同时该厂污水处理能耗降低.     

BIOLAK工艺的BioWin稳态模拟及优化研究

利用BioWin 3.0软件,对丹徒污水处理厂进行BIOLAK工艺建模,基于监测、运行及前期调研数据,进行预设稳态模拟、模型参数的敏感性分析、模型校准及验证.模型参数敏感性分析表明,对出水水质有影响的动力学及计量学参数有12个,通过参数调整,可以校准模型.模型验证表明,已建工艺模型基本能模拟实际运行出水状况.采用经验证的BioWin模型模拟了不同运行工况下出水水质的变化,结合污水厂设备设施运行情况,预测并总结出优化的运行方案.     

活性污泥3号模型对实际工艺的模拟与分析

将活性污泥3号模型(ASM3)与Takács二沉池模型以及反应池流态模型相结合,构建了活性污泥系统模型,并采用Visual Basic 6.0语言编写了计算机模拟程序.将此程序应用于分段进水A/O脱氮工艺中试工艺,分别对其进行了稳态模拟和动态模拟,并取得了与实测值较为接近的结果.同时利用模型分析了运行控制参数对出水水质的影响,模拟结果与实际状况吻合.     

污泥干化芦苇床渗滤液中CODCr和TP浓度预测模型

为便于水质管理,在大连开发区污水处理厂设立了1个传统污泥干化床和2个污泥干化芦苇床,根据系统出水ρ(COD_Cr)和ρ(TP)检测数据的平稳系列特点,采用ARIMA时间序列分析模型对出水ρ(COD_Cr)和ρ(TP)进行模拟和预测. 结果表明:ARIMA(1,0,0)模型可较好地模拟和预测出水ρ(COD_Cr)的变化,R2达0.577以上,预测相对误差在-10%~19%之间,实测值和预测值之比处于0.8~1.2之间;ARIMA(6,0,0)模型能较好地模拟和预测污泥处理湿地渗滤液出水ρ(TP)的变化,R2在0.487以上,预测相对误差在-4%~16%之间,实测值和预测值之比处于0.8~1.2之间. 研究显示,所构建的ARIMA模型可用于污泥处理湿地系统运行过程中渗滤液出水ρ(COD_Cr)和ρ(TP)的预测.      

悬浮态污泥的SRT对复合式A2/O工艺性能的影响

采用厌氧/缺氧/好氧复合工艺(复合式A2/O工艺)及其对照工艺(传统A2/O工艺),进行了悬浮态污泥SRT的变化对系统性能影响的试验研究结果表明,悬浮态污泥浓度与其SRT的关系仍符合劳伦斯-麦卡蒂方程式的导出公式所反映的变化趋势,但其同时和反应器中填料上的生物膜数量呈相反变化趋势在总HRT为12.76 h、COD容积负荷小于1.5kg·m-3·d-1、TKN容积负荷小于0.13kg·m-3·d-1、悬浮态污泥SRT为25～5 d、水温为12～15 ℃时,悬浮态污泥SRT的变化对COD的去除几乎没有影响,出水COD均小于50 mg·L-1;但SRT的变化对氮和磷的去除有较大的影响,当悬浮态污泥SRT大于10 d时,出水NH4+-N和TN浓度分别低于15 mg·L-2和20mg·L-1,随SRT的增大,TP的去除效率下降;附着态生物膜参与硝化过程,能够提高系统总的NH4+-N去除率20%～30%.悬浮态污泥SRT宜控制为10～15 d,这可在一定程度上解决或缓解传统A2/O工艺中硝化和除磷过程对污泥龄要求的矛盾.     

A/O MBR处理生活污水效率与菌群多样性的关系

采用缺氧/好氧膜生物反应器（A/O MBR）工艺处理生活污水,试运行了5种不同的工况以确定最佳工艺参数,利用变性凝胶梯度电泳（DGGE）技术研究缺氧池和好氧池（MBR）中细菌群落结构,分析出水水质与细菌种群多样性的关系.结果表明A/O MBR在水力停留时间（HRT）为12 h,污泥停留时间（SRT）为10 d,硝化液回流比为300%,污泥回流比为100%的条件下,对COD、氨氮、总氮有稳定良好的去除,平均去除率分别为96.4%、99.1%、75.8%;系统运行过程中,缺氧池和好氧池中菌群结构发生较大变化,同一工况下两池菌群的相似性通常大于50%,但缺氧池菌群多样性随工况变换而波动较大,好氧池菌群多样性随运行时间而逐渐丰富;缺氧池菌群多样性指数与反硝化效率成正相关关系.     

A/O工艺污水处理厂FCASM3-Hydro耦合模型及现场校验

在全耦合活性污泥模型(FCASM3)基础上,考虑生物场与水力流场的相互作用,建立了A/O工艺污水处理厂FCASM3-Hydro耦合模型.通过Matlab/Simulink软件平台进行数值模拟,将A/O工艺污水处理厂FCASM3-Hydro耦合模型分别与已报道的生物场一水力场耦合模型(Lee -Hydro)以及FCASM2-Hydro耦合模型进行数值模拟对比研究.结果表明,FCASM3-Hydro耦合模型对出水中COD、NH4+-N、Nox--N、PO43--P等污染物质变化趋势的动态模拟比Lee-Hydro耦合模型更符合实际.在对出水COD的模拟上,FCASM3-Hydro与FCASM2一Hydro耦合模型的模拟值完全一致;在对出水NH4+-N和PO43--P的模拟上,FCASM3-Hydro耦合模型的动态模拟结果比FCASM2-Hydro耦合模型更贴近实测变化趋势.     

基于数学模型的AAO系统阶跃响应特性分析

以厌氧/缺氧/好氧(AAO)工艺数学模型为基础,利用灵敏度分析和响应速度从幅度和动力学两方面进行了AAO工艺操作变量的阶跃响应特性分析.结果表明,在AAO系统中,进水流量(Qf)、剩余污泥排放量(WAS)、污泥回流量(RAS)和混合液回流量(MLR)对出水水质的灵敏度较高.其中,WAS的响应速度较慢,适用于系统的长期调整.好氧区溶解氧(DO)适合于出水氨氮的短期调整,RAS和MLR对于出水总氮均是灵敏、快速的变量,RAS会显著影响出水总磷,而MLR对出水总磷影响很小.AAO系统功能性菌群受Qf影响很大.除Qf外,WAS和RAS是对异养菌和自养菌浓度影响较大的变量,聚磷菌浓度对操作变量的灵敏度大小顺序为WAS>MLR>RAS>DO.     

直链烷基苯磺酸钠在厌氧-缺氧-好氧污水处理系统中的迁移转化规律

研究了城市污水处理系统对直链烷基苯磺酸钠（LAS）的去除特性.在厌氧-缺氧-好氧条件下,进行了相应的序批式试验,确定了水相和泥相中LAS降解的动力学参数,建立了LAS在厌氧-缺氧-好氧状态下的去除动力学模型（考虑吸附作用）,并对模型预测的结果与实际测量值进行了比较.结果表明,在不同的泥龄下,LAS 在AAO系统中去除率达到99%,出水中只含微量的LAS（0～20　μg·L^-1）.厌氧池、缺氧池及好氧池LAS污泥吸附量分别为490～710、280～390、69～109　μg·g^-1.序批式动力学降解试验还表明,厌氧去除速率系数K_厌、缺氧的去除速率系数K_缺与好氧的去除速率常数的比值分别为0.67和0.71,说明在同一污泥系统的厌氧和缺氧条件下,LAS也能被较好的降解.模型得到的各池混合液出水中LAS的浓度模拟结果与实测结果符合较好(误差<8%).     

低温条件下分流式侧流-AAO工艺污水处理及同步污泥减量效果研究

当前剩余污泥产量巨大及低温条件下运行不稳定是城市污水处理厂活性污泥技术面临的主要挑战和制约.基于此,本文通过向厌氧-缺氧-好氧(AAO)系统中的污泥回流系统引入分流式侧流厌氧系统,以实现强化污水处理和同步污泥减量的目标.结果发现,当侧流分流比例为30%时,分流式侧流-AAO系统能够实现最好的污泥减量效果,污泥累计排放量减少18.43%,污泥表观产率下降19.70%;并且分流式侧流-AAO系统的COD、氨氮和总氮去除效率分别为88.56%、83.12%和71.60%,均略高于AAO系统.同时该条件下,分流式侧流-AAO系统能够在51 d后实现良好的总磷去除效率,并维持出水TP浓度稳定在0.50 mg·L,而AAO系统则需要93 d后才能实现稳定的总磷去除效果.在适当的分流比条件下,分流式侧流厌氧池内能够实现TN的有效去除,可以作为提升水处理系统脱氮能力的潜在手段.     

微电解、A/O和膜生物反应器组合工艺处理高浓度有机氮废水

农药百菌清及其中间体生产废水含有大量有机物和无机盐,特别是氰基苯类化合物,对细菌有强抑制和毒害作用,且生物处理中有机氮转化产生大量氨氮,易造成污泥膨胀,废水采用传统生化处理工艺无法运行。而采用微电解、A/O和膜生物反应器组合工艺建设的废水处理工程,运行良好,出水各项指标达到接管排放标准。     

复合式活性污泥-生物膜反应器硝化能力的研究

通过不投加悬浮填料的普通活性污泥法与投加悬浮填料的活性污泥—生物膜法的对比研究发现，普通活性污泥法的硝化能力很低；但向普通活性污泥系统中投加悬浮填料后，填料载体上附着生长的生物膜与悬浮生长的活性污泥共同作用，可强化原有系统的硝化功能，出水NH3—N小于15mg／1。该工艺不需对原有的处理设施作重大改造，非常适合于老污水厂的改造。     

Aeration optimization through operation at low dissolved oxygen concentrations: Evaluation of oxygen mass transfer dynamics in different activated sludge systems

In wastewater treatment plants(WWTPs)using the activated sludge process,two methods are widely used to improve aeration efficiency — use of high-efficiency aeration devices and optimizing the aeration control strategy. Aeration efficiency is closely linked to sludge characteristics(such as concentrations of mixed liquor suspended solids(MLSS)and microbial communities)and operating conditions(such as air flow rate and operational dissolved oxygen(DO)concentrations). Moreover,operational DO is closely linked to effluent quality. This study,which is in reference to WWTP discharge class A Chinese standard effluent criteria,determined the growth kinetics parameters of nitrifiers at different DO levels in small-scale tests. Results showed that the activated sludge system could meet effluent criteria when DO was as low as 0.3 mg/L,and that nitrifier communities cultivated under low DO conditions had higher oxygen affinity than those cultivated under high DO conditions,as indicated by the oxygen half-saturation constant and nitrification ability. Based on nitrifier growth kinetics and on the oxygen mass transfer dynamic model(determined using different air flow rate(Q′_(air))and mixed liquor volatile suspended solids(MLVSS)values),theoretical analysis indicated limited potential for energy saving by improving aeration diffuser performance when the activated sludge system had low oxygen consumption; however,operating at low DO and low MLVSS could significantly reduce energy consumption. Finally,a control strategy coupling sludge retention time and MLVSS to minimize the DO level was discussed,which is critical to appropriate setting of the oxygen point and to the operation of low DO treatment technology.     

AF/BAF联合铁炭微电解处理高浓度TDI生产废水

采用AF/BAF联合铁炭微电解处理TDI生产废水,简要分析了TDI废水的危害及采用该污水处理工艺的原因。工艺采用高效微生物、新型载体、微孔均匀曝气及铁炭微电解联合技术对生产废水进行处理。运行监测结果表明：TDI生产废水经该工艺处理后,对CODcr、BOD5、氨氮、油类的平均去除率分别达到98.4%、97.9%、99.3%、99.1%,满足GB8978-96二级排放标准限值要求。该工艺具有占地面积小,脱色效果明显,处理效率高、污泥产生量少等特点。     

生物接触氧化法处理水产品加工废水的设计及运行

采用生物接触氧化工艺处理水产品加工废水,设计能力400m3/d,废水进水水质CODCr为728~1176mg/L,运行稳定后,出水水质CODCr为92~140mg/L,CODCr去除率为85.2%~93.3%,出水水质稳定,达到(GB8978-1996)中的二级排放标准。运行1a来,剩余污泥产生量少,仅排除剩余污泥1次;废水处理成本为0.92元/m3。     

基于模糊神经网络的A2/O工艺出水氨氮在线预测模型

采用厌氧/缺氧/好氧污水处理系统(A2/O)对人工合成污水进行处理,并利用人工神经网络(ANN)模型和自适应模糊人工神经网络(ANFIS)模型对A2/O处理污水的过程进行仿真模拟.在MATLAB环境下,选取可在线监测的水力停留时间(HRT)、进水pH值(pH)、好氧池溶解氧(DO)和混合液回流比(r)作为输入参量,系统出水氨氮浓度(NH4+eff)为输出量,建立在线预测模型.结合自适应模糊C均值聚类算法,确定ANFIS模型的模糊规则数及最优运行参数,对实验数据进行仿真预测.结果表明,与ANN模型相比,ANFIS模型的仿真输出值与实际值的拟合程度更高,相对误差在6.45%之内,平均绝对百分比误差(MAPE)为2.8%,均方根误差(RMSE)为0.1209,相关系数(R)达0.9956.模型训练过程中所得到的三维曲面图,可直观的反映各因素与出水氨氮浓度之间的非线性函数关系,为A2/O系统的高效稳定运行提供指导.