平流式二沉池三维数值模拟分析

采用Fluent15.0软件对城市污水处理厂的平流式二沉池进行模拟分析。选取RNG k-ε模型和欧拉双流体模型,利用加拿大温莎大学Imam实验数据验证了该模型的准确性。基于该模型,以出水悬浮物浓度(ESS)和异重流比例为表征指标,对影响二沉池沉淀效率的3个因素——污泥颗粒粒径、表面溢流率和挡板比例进行分析。结果表明:污泥颗粒粒径影响泥水分离的效果,模拟实验得到的最佳颗粒粒径为300μm。表面溢流率对出水悬浮物浓度值影响较大,随表面溢流率增大出水悬浮物浓度值和异重流比例呈非线性急剧增加。同时,二沉池中最佳的挡板比例为60%,此结构不仅有利于能量的耗散和异重流比例的减小,而且能保证较低的出水悬浮物浓度值。     

表层附着累枝虫的好氧颗粒污泥特性

在序批式反应器(SBR)中处理实际生活污水,并接种城市污水处理厂活性污泥,培养出表层附着大量累枝虫的好氧颗粒污泥.运行120 d时,颗粒污泥浓度可达4482 mg·L-1,污泥容积指数(SVI)为55 m L·g-1左右,颗粒的粒径主要在1.6~2.5 mm之间,平均沉速为55.4 m·h-1,累枝虫密度可达30450 ind·m L-1.CODCr和NH+4-N的平均去除率分别为87.9%和91.8%.采用直接免疫荧光法证实累枝虫可吞食游离细菌,能有效减少出水SS,且出水SS与累枝虫的密度变化整体呈相反趋势.表层附着生长的累枝虫略微降低了颗粒污泥的沉速.结构分析可看出累枝虫根植于颗粒表层,柄的部分成为颗粒污泥的"骨架",有利于颗粒污泥结构强度和稳定性.     

沉淀池的数值模拟

运用计算流体力学软件FLUENT模拟了平流式沉淀池在不同进水口高度,进水挡板位置,颗粒密度和圆弧形扰流板位置下的流场、悬浮物的浓度场。从模拟结果的分析比较可以看出,在一定范围内改变沉淀池的进水口高度,对沉淀池的去除效果没有影响。挡板的淹没深度和颗粒的密度则对悬浮物的去除效率影响较大。挡板的水平位置只在一定范围内变化才能使沉淀池保持较为理想的去除效率。圆弧形扰流板的加设可以改变沉淀池内流态不均的现象,从而提高沉淀池的运行效率。     

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.     

污泥回流对高密度沉淀池运行效果的影响

利用高效沉淀池,对污水厂二级出水进行了深度处理实验,考察了不同污泥回流比对SS,TP和COD的去除效果及污泥的沉降特性,同时对最优工况进行了运行分析.实验结果表明:不同污泥回流比对污染物的去除和污泥沉降性有影响作用,当回流比为50％时,出水SS,TP,COD质量浓度分别为10,0.48,49 mg/L,出水满足GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,且污泥的沉降性能良好.高密度沉淀池对悬浮颗粒的去除效果明显,可有效去除3μm以上粒径的悬浮物,完全去除12 μm以上粒径的颗粒.实验表明高密度沉淀池对污水中SS,TP,COD有的处理效果,最优工况的实验参数能为市政污水处理厂高密度沉淀池的运行提供借鉴.     

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.     

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。     

气固两相穿越液池过程颗粒运动分布特性研究

为了掌握气固两相穿越液池的气固分离过程中气、液、固三相流动特征,从而获得颗粒在液池中的分布规律,通过实验和数值模拟方法,对液池内颗粒运动进行研究。研究发现:颗粒在液池中表现出波动性的分布规律;粒径≤15μm颗粒在液池中以悬浮运动为主,50μm粒径是颗粒沉降和悬浮的临界直径,粒径≥100μm颗粒在液池中则以自由沉降运动为主,且主要集中分布在液池底部;随着下降管浸没深度的增大,直径为10μm颗粒在液池高度方向上体积分数基本保持不变;入口流速的增大,对小粒径颗粒在液池中的分布影响显著,而对大粒径颗粒影响不大。     

气升流速变化对SBR污泥颗粒化的作用及机理

采用两个相同的SBR反应器:R1保持恒定气升流速3.0 cm·s~(-1),R2气升流速由3.0 cm·s~(-1)逐渐降低至1.0 cm·s~(-1),对比研究了气升流速变化对絮体污泥凝聚和颗粒化的作用.结果表明:R1中35 d后絮体污泥全部转变成均值粒径为564.59μm的颗粒污泥;R2中24 d后絮体污泥全部转变成均值粒径978.71μm的颗粒污泥.R2气升流速由3.0 cm·s~(-1)逐渐降至2.0 cm·s~(-1)时,污泥的分形维数(D2)增大;气升流速由2.0cm·s~(-1)逐渐降到1.6 cm·s~(-1)时,D2先下降后上升,污泥粒径比增长率为0.16±0.01,微生物颗粒表面所受的剪切解吸附率随粒径的增长由调整前的1.35×10~(-2)mg·cm~(-2)·d~(-1)(以VSS计,下同)略微降低后升高至1.88×10~(-2)mg·cm~(-2)·d~(-1),颗粒结构变得更加致密;气升流速小于1.6 cm·s~(-1)之后,旋涡尺度作用减弱,D2持续减小.总体上,当气升流速递减后,R2中污泥混合液流变特性发生了变化,形成的漩涡尺度大于R1,促使更多体积分数的污泥分布在漩涡尺度的耗散范围内,加剧耗散对应范围粒径大小的污泥剪切凝聚,加快了污泥颗粒化进程.     

EGSB反应器中颗粒污泥床工作状况及污泥性质研究

研究了处理低浓度有机废水的EGSB反应器中颗粒污泥床状况及颗粒污泥的性质,结果表明,液体表面上升流速(V_up)是影响EGSB反应器效能的重要参数,当进水COD为600～800mg/L时,较佳的液体表面上升流速(V_up)为1.5～4.5m/h,在此条件下,EGSB反应器COD负荷为24.5～25.7kg/(m3·d),COD去除率大于85%;同时还发现,经过一定时间的运行后,反应器中颗粒污泥粒径分布、沉降速度、胞外聚合物(ECP)等性质都发生了明显变化,颗粒污泥的平均粒径由0.85mm增加到1.78mm,平均沉降速度由41.2m/h提高到83.2m/h,而胞外聚合物(ECP)的含量则由接种污泥的32.5mg/g增加到57.8mg/g。      

辐流式二沉池的数值模拟及应用

采用标准k—ε两方程紊流模型和简化的多相流Mixture模型对辐流式沉淀池内的水流速度场和悬浮物浓度场进行了模拟。通过验证表明该模型能够很好地模拟沉淀池中水流流场以及污泥的分布情况。利用该模型模拟辐流式沉淀池在不同进水流速和不同挡板布置形式下的水流流场、悬浮物的浓度场,经过分析比较提出了更合理的沉淀池运行工况,并优化了挡板的布置形式,以期提高沉淀池的运行效率。     

EGSB反应器中实现完全自营养脱氮与运行优化

同时接种好氧氨氧化污泥和厌氧氨氧化污泥启动EGSB反应器,培养完全自营养脱氮颗粒污泥,总氮去除速率达0.101 kg·(m³·d)^-1.基于边界层假设模拟颗粒污泥与液相主体间的传质过程,并将其与颗粒污泥内传质过程以及好氧氨氧化、厌氧氨氧化和亚硝酸盐氧化过程相耦合,建立了颗粒污泥完全自营养脱氮模型,应用实验结果对模型进行了验证.根据模拟结果对EGSB反应器运行条件进行优化,总氮平均去除效率由52%提高到61%,平均去除速率由0.103 kg·(m³·d)^-1提高到0.114 kg·(m³·d)^-1.     

渗滤液厌氧生物处理运行特征的实验研究

文章利用自制的厌氧反应器,对垃圾渗滤液厌氧生物处理的特性进行模型实验分析。结果表明,启动87 d后,反应器容积负荷为7.40 kgCOD.m-3.d-1,HRT为12 h,反应器中颗粒污泥状况良好。实验后期系统的碱度基本都在2 000～4 500 mg.L-1的范围内,完全可以满足反应的需要,无须另外投加药剂。启动结束时,采用较为新鲜的垃圾渗滤液进水,进水CODcr在3 700 mg.L-1,NH3-N浓度1000 mg.L-1左右,CODcr去除率基本稳定于80%,NH3-N去除率仅为22.0%,说明厌氧颗粒污泥的处理能力已达到饱和,颗粒污泥脱氮效果是有限的,出水需经过后续处理才能达标排放。     

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%。     

组合袋式除尘器的内部流场模拟

采用CFD数值模拟方法对4种边界条件下组合袋式除尘器内的气流分布规律进行了研究,获取了在高负压、高入口风速条件下,导流板的设置与否及进出风口的相对角度对除尘器内部气流分布的影响规律。结果表明:滤袋下部设置导流板不仅可避免活性炭颗粒冲击滤袋,也进一步提升了滤袋的过滤性能;进风口与出风口相对角度为90°时,该除尘器的过滤效果较优;进风口处的入口射流效应使得靠近除尘器边缘处滤袋的过滤效果优于远离除尘器边缘处的效果。以上研究结果可为进一步优化组合袋式除尘器结构提供参考。     

Experimental study on pressurized activated sludge process for high concentration pesticide wastewater

Pressurized biochemical process derived from traditional activated sludge processes is an innovative technology for wastewater treatment. The main advantage of the pressurized process is that the oxygen transfer barrier can be overcome by increasing the dissolved oxygen level. In this study, high concentration pesticide wastewater was treated by pressurized activated sludge process. It was found that the removal of chemical oxygen demand (COD) increased steadily with the increase of operating pressure, aeration time, and sludge concentration. When the operation pressure was 0.30 MPa and the aeration time was 6 hr, 85.0%–92.5% COD, corresponding to an effluent COD of 230–370 mg/L, was removed from an influent COD of 2500–5000 mg/L. The obtained outlet COD concentration was lower than 350–450 mg/L for the identical process operated under the atmospheric pressure. In addition, pressurized biochemical process could produce a higher COD volumetric loading rate at 5.8–7.6 kg COD/(m3·day), compared with 2.0–2.8 kg COD/(m3·day) using the same equipment at the atmospheric pressure. The COD concentration followed a modified Monod model with Vmax 2.31 day-1 and KS 487 mg/L.     

不锈钢-气氮板式热沉仿真研究

目的研究不锈钢-气氮板式热沉中,氮气压力、氮气入口流速以及热沉自身流道深度对热沉传热性能的影响。方法利用AnsysFluent软件,对板式热沉壁面温度分布情况以及进出口压力损失进行模拟仿真。结果提高氮气压力和氮气入口速度可以提升热沉的温度均匀性,但热沉进出口压力损失也会增大。对于气氮-板式热沉而言,流道深度的改变对热沉温度均匀性的影响不大,但流道深度较小时,进出口压力损失较大。结论建议在设计气氮-板式热沉时,流道深度选择在8~10 mm,外流程中氮气压力控制在0.3~0.4 MPa,氮气流速控制在20 m/s为宜。     

高铁酸盐对剩余活性污泥的氧化水解效能

针对高铁酸盐的强氧化性,提出利用高铁酸盐进行污泥氧化的实验研究.结果表明,高铁酸盐能够有效地破坏活性污泥的絮体结构,对初始浓度为12 600 mg·L^-1的活性污泥,m（Fe）/m（SS）=0.40μg/mg的高铁酸盐能够使活性污泥的絮体全部解体.MLVSS随高铁投加量的增加下降,并呈线性相关.随高铁酸盐投加量的不同...     

焦化废水中苯酚降解菌筛选及其降解性能

焦化废水中苯酚类及其衍生物的降解率高低是焦化废水COD是否达标排放的关键.采用不同培养基和菌种驯化方法,从焦化废水厂活性污泥中分离筛选获得4株苯酚降解菌,经生理生化和16S rDNA分子鉴定,A1为球杆菌属Sphaerobacter,C1为鲍曼不动杆菌Acinetobacter baumannii;D2为睾丸酮丛毛单胞菌Comamonas testosterone;D3为Novosphingobiumnaphthalenivorans.4株降酚菌均具有较高的苯酚耐受力和降解效率,是生物法处理酚类污染废水优质的种质资源.菌株D2不仅对苯酚具较高耐受力达到2 000 mg.L-1、且在48 h内可将初始浓度为1 000 mg.L-1的苯酚完全降解.环境因子考察研究表明,pH为7.5～8.5,温度为30～40℃范围内,转速为150 r.min-1,是菌株D2的最优降解条件,本研究结果为构建高效处理焦化废水基因工程菌提供了微生物基础.     

改进型EGSB处理配置污水的小试研究

通过对不同上升流速下改进型EGSB和EGSB处理人工配置城市污水效果的比较研究,提出了一种更为有效的处理城市污水的反应器--改进型EGSB反应器,在上升流速为5.41m/h时,其出水的COD值稳定在60mg/L左右,出水SS明显要低于未改进的EGSB。同时还考察了运行期间改进型EGSB反应器内颗粒污泥的胞外多聚物、辅酶变化等,在高的上升流速下,改进型EGSB反应器中颗粒污泥的胞外多聚物含量和辅酶F420含量比未改进EGSB中的要高。