基于质量守恒的二沉池一维通量模型

基于质量守恒定律,导出了二沉池的一维通量模型.模型考虑了二沉池表面积的变化,低浓度污泥沉降和区域沉降采用了Takács速率公式,压缩沉降采用了压缩沉降速率公式.结果表明,单元层的污泥质量守恒,模型在进水污泥浓度、进水流量、回流比及其组合的脉冲扰动下仍有较强的稳定性;二沉池出水悬浮物浓度与回流污泥浓度的模拟值分别为16.40mg/L与7.01g/L,和实测值范围15～19mg/L与646～8.32g/L较为吻合;污泥层高度的预测值为0.55m,与实测值0.45m较为一致同时,恰当地选取二沉池分层数和模拟迭代时间可以从根本上避免模拟失真,将二沉池分为30层及其以上可得到理想的模拟结果.     

二沉池污泥沉降特征参数探讨及泥位动态仿真

二沉池作为污水处理厂的主要单元其优化运行尤为重要,实际中往往缺乏对二沉池的深入认识而导致在运行中经常发生污泥沉降性能变差的情况,基于上述问题探讨了表征污泥沉降性能的经验表征参数污泥容积指数SVI的不足,提出了二沉池水力停留时间内污泥沉降比SV的概念,同时基于固体通量理论和物料守恒建立了二沉池的数学模型,采用虚拟仪器软件开发平台(Lab VIEW)对北京某污水处理厂二沉池泥位层高度和回流污泥浓度进行了动态仿真研究,结果表明:在污泥浓度较低(MLSS4.0 g/L)时,SV_(30)和MLSS之间呈正比例关系,可采用经验SVI值来判断污水厂的污泥沉降性能,但污泥浓度升高时(MLSS4.0 g/L)SV_(30)和MLSS之间的线性关系发生改变,采用经验SVI值衡量污泥的沉降性能会带来较大误差;所开发的仿真模型能够较好地模拟二沉池运行工况并预测未来二沉池泥位的变化趋势,同时指导操作人员动态地改变回流比值,既可以有效地降低污泥膨胀带来的污泥流失风险,又能为污水厂的优化控制提供技术支持。     

厨余垃圾高固体厌氧消化处理中氨氮浓度变化及其影响

在中温(35℃)条件下,应用连续式单级高固体厌氧消化技术,研究氨氮浓度在厨余垃圾处理过程中的变化规律.结果表明,在系统稳定运行阶段,投料强度为150.0g/d,挥发性固体甲烷转化率近90%,有机负荷达到4.94kgVS/(m³·d),反应速率为1.48m3CH4/(m³·d),运行情况较为理想.反应运行80d,氨氮浓度超过1700mg/L时,系统呈现氨氮抑制状态,有机负荷为0.77kgVS/(m³·d),反应速率为0.39m3CH4/(m³·d),较稳定运行期大幅度下降.在此过程中,氨氮浓度从消化初期的420mg/L逐渐递增到3000mg/L左右,其中在稳定运行过程中增加速率较大,平均37.15mg/(L·d).同时,微生物经过长期驯化,对高浓度氨氮的抵抗能力增强,系统运行至190d时,氨氮浓度再次升高至3000mg/L,产气速率仍可维持在1.07m³CH4/(m³·d),系统状态较为良好.     

二沉池数值模拟研究的综述与评论

二沉池作为重要的污水处理构筑物,其运行性能决定着出水水质。二沉池两相流动的动力学行为对污泥沉降过程产生重要影响,其数值模型化及模拟对二沉池运行条件及结构设计优化具有重要意义。首先对应用于二沉池模拟的混合模型、组分输运模型、VOF-组分输运耦合模型的原理、模型精度、优缺点进行了探讨;其次,对影响二沉池内两相流动精确模拟的污泥沉降速度、混合液流变性质、外界风场、二沉池结构等因素进行阐述与分析,并梳理了目前的研究进展及不足;最后指出了今后二沉池数值模型及模拟的研究方向,以期为采用数值模拟手段对二沉池的研究提供借鉴和参考。     

一体式膜-生物反应器降低能耗的中试试验

基于气升式内循环反应器原理,对一体式膜-生物反应器结构进行了优化设计,构建了处理量为15.6m³/d的中试装置.通过水动力学特性的考察,得到中试装置的经济曝气强度为96m³/(m²·h);通过经济曝气强度条件下的临界通量试验,得到污泥浓度小于13g/L时的膜临界通量区域为30～35L/(m²·h).由此确定了中试装置连续运行的操作参数,实现了次临界通量[30L/(m²·h)]条件下处理城市污水的稳定运行.能耗分析显示,该中试反应器的气水比为21:1,有效单位产水能耗为0.42kW·h/m³.     

基于数值仿真-响应表面法的二沉池优化研究

以长沙市某污水处理厂二沉池为例,采用多相流混合物模型与k-ε湍流模型结合对辐流式二沉池内速度场和污泥浓度场进行了数值模拟.以出水口悬浮物浓度(SS)为响应目标,对影响二沉池沉淀效果的3个影响因素(进水口流速、颗粒污泥粒径、挡板的淹没深度)进行中心复合设计(central composite design,CCD),并经响应表面法分析得到影响出水SS的二次回归模型,确定了二沉池沉降的最佳条件:进水口流速为0.03m·s-1,颗粒污泥粒径为220.41μm,挡板的淹没深度为3.45m,采用数值仿真模拟实验得到出水口悬浮物浓度值为2.4mg·L-1,较优化之前的仿真结果一周平均值6.7mg·L-1相比,其处理效率提高了64.2%.采用数值仿真和响应表面法结合对二沉池工艺条件进行优化研究,可以加速寻优过程,是工艺优化的辅助工具.     

生物膜多基质模型及其对BAF处理合成污水的模拟

将简化的活性污泥模型ASM3与传质反应方程相耦合,建立了生物膜多基质模型(BMSM),在此基础上,运用均相生物膜反应单元概念,导出了曝气生物滤池(BAF)反应器一维模型.模型方程表明,出水基质浓度与生物膜表面积相关,与反应器体积无关.灵敏度分析结果表明,出水水质对大部分动力学参数灵敏度较低,对生物膜参数如表面积、膜厚、活性附着生物量等灵敏度较高.进行了以陶球为滤料的BAF处理合成生活污水实验,测定了生物膜膜厚、生物膜干密度、生物膜面积分别为300μm、45kg/m³、5.65m².用Matlab语言对BAF的稳态运行进行模拟,考察了COD、NH₄⁺-N、NO₃^--N沿填料高度浓度上的变化.结果表明,建立的BMSM能较好地模拟BAF的稳态运行.     

污水生物处理系统后置化学除磷影响因素分析

通过对污水处理厂二沉池出水的后置化学除磷试验研究,分析了药剂种类、二沉池出水磷浓度和浊度对化学除磷效果的影响。实验结果表明,聚合硫酸铁的化学除磷效果略优于聚合氯化铝。随着进水磷浓度的升高,投加Fe/去除P的摩尔比会明显降低,这可能与化学除磷沉淀物的吸附和络合作用有关。二沉池出水浊度对后置化学除磷具有竞争性影响,较高的出水浊度将增大药剂消耗量。因此,污水处理厂采用化学加药后除磷工艺时,应根据二沉池出水总磷和浊度范围进行最佳投药量试验,并采取自动控制措施根据出水水质调节加药量,确保出水总磷稳定达标。     

污水处理厂活性污泥上浮原因及防治办法

污泥上浮是活性污泥法污水处理厂的一种运行故障,主要表现是:活性污泥在二沉池中不沉降或者是先沉降后又上浮流失。活性污泥上浮流失不仅会影响曝气池中的污水处理效果,而且还会由于二沉池出水中含有活性污泥而严重恶化出水水质。     

二沉池漂泥原因及控制措施

二级污水处理厂二沉池漂泥有反硝化漂泥、活性污泥老化漂泥、生物泡沫导致的漂泥。最终的解决办法是：分析漂泥原因、对症下药、改善工艺运行状况、采取有效的控制措施.     

好氧颗粒化SBR系统处理UASB出水的试验研究

以序批式反应器培养的好氧颗粒污泥作为接种污泥,驯化处理上流式厌氧颗粒污泥床反应器的出水,整个运行过程主要分为颗粒污泥驯化阶段和稳定运行阶段。在稳定运行阶段,有机COD负荷可达到5.2 g/L.d,COD去除率高于95%,好氧颗粒污泥直径集中于3.5～6mm,SVI 50～58mL/g,沉降速率在72～90m/h,好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能和较高的COD去除率。同时应用扫描电镜技术对接种颗粒污泥和驯化后的好氧颗粒污泥的微生物结构进行了初步观察和分析。     

Simulation and control strategy for the variational influent of WWTP

With the development of activated sludge model, the simulation software for the design and operation of wastewater treatment plant （WWTP） was produced and has been widely used. The dynamic change of the quality and flow of influent are major factors causing the unstable operation of wastewater treatment process. As a basic model, ASMI model was used for the simulation of activated sludge process, and double exponential model was selected for the simulation of secondary sedimentation tank. The influences of influent change to the aeration tank and secondary sedimentation tank were investigated, and the relationship among influent change, the quality of effluent and the level of sludge blanket in secondary sedimentation tank was established. On the basis of the simulation results, the operation of the WWTP could be adjusted under the dynamic change of the influent. Furthermore, the controlling strategy combined the feed-forward on the influent flow and the feedback on the level of sludge blanket in the secondary sedimentation tank was studied.     

改良SBR工艺实现生活污水除磷与半亚硝化

常温条件下(20~25℃),采用序批式反应器(SBR),应用改进后的运行策略:进水、厌氧搅拌、曝气搅拌、静置沉淀、排水、选择性排泥、污泥床缺氧搅拌,控制污泥龄为20d,溶解氧为0.2~0.5mg/L,实现单污泥系统同步除磷亚硝化的稳定运行.结果表明:总磷去除率为95.9%~97.1%,出水总磷浓度为0.1~0.4mg/L,好氧阶段氨氮去除容积负荷为0.242kg N/(m3·d),出水氨氮和亚硝酸盐氮的比值约为1:1,可以为后续的厌氧氨氧化提供合适的进水.     

气升式氧化沟污水处理效果的中试研究

在太湖流域某小城镇污水处理厂研究中试气升式氧化沟的污水处理效果,获取了出水主要指标稳定达标的工艺参数.结果表明,出水COD<50mg/L的最大容积负荷为0.88kg/(m3·d).NH4+–N污泥负荷不大于0.06kg /(kg·d)时,出水能达到排放标准要求的5 mg/L.直沟段DO降低到0.6~1.0mg/L后,进出水TN平均浓度分别为30.7,11.3mg/L,并能保证出水TN<15 mg/L稳定运行14d以上.进气量30m3/h时,直段底部最大流速为0.19m/s,中上部流速为0.03m/s,此时沟底没有出现污泥沉降,出水各项指标稳定达标.生产型气升式氧化沟的占地面积将比传统氧化沟至少减少25%.     

嵌入式旁路污泥减量污水处理系统研究

为了减少活性污泥工艺中剩余污泥的产量以及解决目前污水处理厂无机物积累的问题,开发了一种集旁路污泥减量、污泥淤砂分离、侧流化学除磷、强化氮磷去除于一体的嵌入式旁路污泥减量污水处理系统,中试反应器规模10m3/d,并稳定运行超过90d.试验结果表明:出水ρ(NH4+-N)、ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(COD)分别为(0.5±0.3),(8.6±1.6),(0.14±0.04),(26.8±8.8)mg/L,出水水质能够稳定的达到一级A标,并且远低于其限值.系统运行期间,活性污泥系统的MLVSS/MLSS值逐渐升高,其值从初始的0.33增加到了0.52;该工艺系统有效的防止了无机颗粒在活性污泥系统中的积累.在系统稳定运行过程期间,其表观产率系数Yobs为0.103gVSS/gCOD,该工艺系统展示了良好的污泥减量性能.     

低碳源废水培养的好氧颗粒污泥常温储存后活性恢复研究

通过考察好氧颗粒污泥特征、比耗氧速率（SOUR）、处理效果和菌群的变化,探索常温储存实际低碳源废水培养出的好氧颗粒污泥的可行性.试验结果表明,常温清水储存60d后颗粒结构未出现明显解体;污泥浓度由4960mg/L小幅降低至4740mg/L,但沉降性能保持良好（SVI为24.2mL/g）;SOUR整体下降较小（16%）,尤其是硝化菌的SOUR;污泥菌群在门和属水平上的相对丰度均发生了变化.在恢复运行后,颗粒形态恢复快且良好,粒径在长期运行后明显增大（200~250μm）;污泥沉降性能始终保持良好（SVI<20mL/g）,SOUR在运行20d后既能恢复;运行11d后COD处理效果完全恢复（平均出水COD为53mg/L）,运行5d后NH₄⁺-N处理效果完全恢复（平均出水NH₄⁺-N为0.7mg/L）.常温清水储存好氧颗粒污泥不仅操作方便,而且反应器能快速恢复稳定运行,具有显著的实际应用价值.     

河底沉积物培养耐酸产甲烷颗粒污泥的试验研究

利用河底沉积物作为接种污泥,在一个3.1L的EGSB反应器中进行培养耐酸产甲烷颗粒污泥的试验研究.结果表明,EGSB反应器在pH6.0,出水碱度低于400mg CaCO3/L,容积负荷5.3kg COD/(m³d)的条件下培养出具有良好沉降性能和产甲烷活性的耐酸颗粒污泥.形成耐酸颗粒污泥后,EGSB反应器在pH5.8～6.0,进水COD 3000mg/L,容积负荷5.2kg COD/(m³d)的条件下稳定运行29d, COD去除率平均为89.2%,出水总碱度仅为264.4mg CaCO₃/L,沼气中甲烷的含量约为56.9%.扫描电镜观察发现颗粒污泥内部存在成簇生长的索氏甲烷丝菌     

异养硝化好氧颗粒污泥培养条件研究

以具有好氧反硝化功能的异养硝化菌剂作初始接种物,粉末状活性炭对该菌剂进行预固定,批次进水的方式培养出了异养硝化好氧颗粒污泥,研究了颗粒污泥的培养条件.结果表明,有机负荷、进水水质、曝气量和沉降时间都对异养硝化好氧颗粒污泥的形成发育起着重要作用.模拟废水和猪场废水都可以培养出异养硝化好氧颗粒污泥.在COD负荷4.0 g·(L·d)~(-1),氨氮负荷0.212 g·(L·d)~(-1),曝气量为200 L·h~(-1),沉降时间为2.0～4.0 min条件下可形成颗粒污泥.采用葡萄糖为碳源的模拟废水培养颗粒污泥容易引起丝状菌的增殖,导致颗粒污泥沉降性能变差和脱氮功能减退.采用猪场配水能够将丝状菌有效地淘汰出反应器,恢复颗粒污泥沉降性能和脱氮功能,并促进颗粒污泥发育成熟.成熟的颗粒污泥性状稳定,当COD负荷为6.6～8.6 g·(L·d)~(-1),总氮负荷为0.409～0.474 g·(L·d)~(-1),氨氮负荷为0.285～0.304 g·(L·d)~(-1)时,颗粒污泥对以葡萄糖为补充碳源的猪场废水的总氮去除率为84.75%～88.33%,氨氮去除率为99.9%以上,COD去除率为97.29%～98.62%.     

基于模型的低负荷运行村镇污水处理厂问题诊断分析

我国村镇污水处理厂普遍存在进水量和进水浓度偏低的问题,导致村镇污水厂运行稳定性差。为防止低负荷运行影响污水处理厂处理效能的发挥,以临太湖村镇污水厂多点进水倒置AAO工艺为研究对象,以数学模型为基础,建立污水厂水质水量动态响应模型。以数学模拟为主要研究手段,试验作为补充方法,通过模型诊断发现,该厂夏季曝气过剩,活性污泥ρ（MLVSS）/ρ（MLSS）=0.37。试验结果表明:该厂进水ρ（ISS）=57~92 mg/L,ρ（ISS）/ρ（SS）为0.71~0.82,ρ（ISS）/ρ（COD）为0.50~0.84。进入AAO系统的ISS粒径为36~52 μm,而小粒径的ISS组分是导致活性污泥MLVSS/MLSS偏低的主要原因。通过优化进水ISS/COD、泥龄、污泥回流比、曝气量,使得出水水质稳定达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,污泥活性提高到0.7,全年曝气成本可节省约10%。     

倒置A2/O工艺运行效果及优化控制方案

以城市污水处理厂倒置A2/O工艺为研究对象,介绍了工艺基本情况、主要工艺设计参数及技术特点。对2017—2018年污水处理厂出水的水质进行分析,结果表明:倒置A2/O工艺可有效去除COD及BOD₅,脱氮除磷功能显著。并提出了碳源投加点位、污泥外回流比及曝气池末端DO的优化控制方案。夏、秋季节,控制污泥外回流比为60%~75%、硝化液回流比为100%~150%、曝气池末端ρ（DO）为1.5~3.0 mg/L;冬、春季节控制污泥外回流比为120%~150%、硝化液回流比为200%~250%、曝气池末端ρ（DO）为3.0~5.0 mg/L,可获得较好的污染物去除效果。污水出水ρ（COD）均值为26.1 mg/L,去除率为90.4%;出水ρ（TN）均值为7.69 mg/L,去除率为78.1%;出水ρ（NH₄+-N）均值为0.445 mg/L,去除率为98.3%。通过改变除磷药剂投加点位及建设药剂自动化投加系统的方式优化除磷,实际投加量为2.5 t/d,节省了药剂费用,出水ρ（TP）均值为0.194 mg/L,去除率为96.7%。