水蚯蚓-微生物共生系统泥水同步降解耦合建模及大规模现场校验研究

选取以霍夫水丝蚓(L.hoffmeisteri)为主的水蚯蚓作为研究对象,考察了环境因子中水温(T)和底物氨氮(NH4+-N)对水蚯蚓比生长速率的影响.结果表明,在20～ 30℃的试验水温范围,水蚯蚓在25℃时的比生长速率高于其他水温条件,试验得到水蚯蚓水温影响常数θAW=0.05,水蚯蚓氨氮饱和常数KNH4,AW =41.3 mg·L-1.以水蚯蚓-微生物共生系统生物场-水力场耦合模型(T-FCASM-Hydro)为基础,从环境因子中水温和底物氨氮对水蚯蚓生长影响的角度改进T-FCASM-Hydro模型,建立了T-FCASM-Hydro-Temp模型,并利用浙江省诸暨市某污水处理厂的现场水质数据完成模型的校核验证工作.结果表明,与T-FCASM-Hydro模型相比,T-FCASM-Hydro-Temp模型更能准确模拟出系统中水蚯蚓的生物量,并且出水水质参数也更贴近实测值,系统稳定运行后水蚯蚓生物量维持在2000 mg·L-1左右.     

A2/O工艺污水处理厂运行参数优化的数值模拟

为了确定活性污泥系统A2/O工艺的最佳运行工况,将FCASM2-HYDRO模型应用于德清狮山污水处理厂A2/O工艺污水处理过程的数值模拟中.根据FCASM2-HYDRO模型分别建立了厌氧池、缺氧池、好氧池的数值模拟方程.采用有限元法求解,并使用MATLAB语言建立一套数值模拟程序.利用数值模拟程序分别模拟了工艺参数条件、流量、进水碳氮磷比对德清狮山污水处理厂污水处理效果的影响.由数值模拟结果得到了该厂目前最佳的运行工况:污泥回流比为50%,混合液回流比为100%,泥龄为15d,进水COD:NH4 -N:PO34-P比控制为100:8:1.     

活性污泥系统生物场-水力场-温度场耦合模型(FCASM3-Hydro-Temp)Ⅲ:水力及温度的影响

建立生物、水力及温度耦合模型模拟预测水流状态以及温度对污水处理效果的影响.利用校验完成的生物场-水力场耦合模型(FCASM3-Hydro)以及生物场-水力场-温度场耦合模型(FCASM3-Hydro-Temp)对德清县狮山污水处理厂的AAO工艺系统进行模拟,分别考察反应池Pe准数值以及温度对污水处理效果的影响.由FCASM3一Hydro模拟厌氧池和好氧池不同Pe值条件下污染物质出水结果分析可知,好氧池中水力推流作用的强弱直接决定着污染物质的出水浓度值,厌氧池的水流作用对污染物质的浓度变化影响并不十分显著,FCASM3-Hydro-Temp对进水温度影响污染物质去除效果的模拟结果表明,低温对NH4+-N的处理明显不利,高温对PO43--P的处理不利,若系统进水温度在10～40℃范围内波动将不会对污水处理效果造成显著的影响.     

NanoChem分子筛对高氨氮废水去除效果的研究

采用新型的离子吸附交换材料NanoChem分子筛,研究对高浓度氨氮的模拟废水和实际垃圾渗滤液的去除效果.结果显示,氨氮吸附符合Langmuir吸附等温线,其中单位NanoChem分子筛吸附氨氮饱和浓度以N计算为364 mg.g-1,对高浓度氨氮的吸附能力比天然沸石或者微孔分子筛强3～30倍.在间歇实验中考察了操作参数对氨氮去除的影响,NanoChem分子筛20 h后基本达到离子交换平衡;氨氮去除量随着初始浓度的增加而增加,而去除率则随着初始浓度的增加而减少;同时溶液初始pH值不但影响氨氮去除率还影响离子交换特性;再生前后氨氮去除效果变化不大,重复性强.动态连续流研究发现NanoChem分子筛能用于实际高浓度氨氮废水的去除,去除率可达到100%.     

“水蚯蚓-微生物共生系统”细观机理模型(T-FCASM)建立及校验

基于浙江省诸暨市菲达宏宇污水处理厂新型氧化沟工艺的现场长期观察和试验研究,提出“水蚯蚓-微生物共生系统”的新技术原理,获得了“水蚯蚓-微生物共生系统”中污染物输入量与输出量随时间的动态变化规律,并建立了水蚯蚓作用的传递函数,从而实现水蚯蚓在污水处理和污泥降解过程中对污染物去除作用的模拟.以全耦合活性污泥模型（FCASM3）为基础平台,结合水蚯蚓作用的传递函数,最终建立了污水厂“水蚯蚓-微生物共生系统”细观机理模型（T-FCASM）.利用对该污水处理厂常规水质指标测定和进水模型组分分析等试验结果,完成了对“水蚯蚓-微生物共生系统”细观机理模型（T-FCASM）的校验工作.动态模拟结果表明：T-FCASM实现了对回流污泥浓度的准确模拟;同时该模型能够对污水处理厂生物去除有机物及脱氮过程进行较准确的模拟,而对生物除磷过程的模拟,由于该污水处理厂低磷进水的原因,与实测值存在一定的偏差.     

水蚯蚓微生物共生系统处理城镇污水工程规模试验研究

在生物接触氧化池中接种霍甫水丝蚓形成水蚯蚓与微生物的共生系统,水蚯蚓附着在填料的外层.当水蚯蚓湿重质量浓度为31.3 g/L左右时,系统中形成"污染物-微生物-水蚯蚓"循环食物链并基本达到平衡.长时间处理水量为20·000 m~3·d~(-1)的现场大规模对比工程试验研究表明,水蚯蚓可全面提高出水水质.当进水COD为130～459 mg·L~(-1),NH_4~+-N为14.21～27.46 mg·L~(-1),TP 为1.60～6.93 mg·L~(-1),SS为60～466 mg·L~(-1)时,可使COD去除率提高8.7%,SS去除率提高13.6%.水蚯蚓会使系统的氨氮有所增加,适当的运行方式可使氨氮出水稳定在5mg·L~(-1)以下.水蚯蚓-微生物共生系统具有很好的除磷效果,有很强的抗冲击负荷能力及较大的处理潜能.     

FCASM3模型模拟UNITANK工艺的研究

本文应用MATLAB软件,基于嵌入沉淀模型的FCASM3模型对UNITANK工艺进行模拟,得出系统内的稳态值及可视化模拟结果,该模拟结果能够较准确地模拟活性污泥系统中的各种生物活动及其相互作用,具有一定的应用前景.     

纳米氧化锌对EBPR系统的长期作用机制研究:从宏观到微观

研究了纳米氧化锌(ZnO NPs)对强化生物除磷(EBPR)系统的长期作用机制,系统分析了EBPR系统在ZnO NPs长期抑制下宏观运行性能与微观结构的变化.结果发现,当进水开始添加ZnO NPs后,系统沉降性能随之降低.厌氧释磷速率与好氧吸磷速率均出现显著降低并降至0 mg·g~(-1)·h~(-1)(以每g MLSS释(吸)P量(mg)计,下同),从而使得系统丧失除磷效果.同时,厌氧段COD开始积累.ZnO NPs浓度增加至10 mg·L~(-1)时,多糖与蛋白质含量在抑制条件下均开始减少.通过高通量技术对微观层面进行分析发现,ZnO NPs将会严重抑制聚磷菌的正常生长.ZnO NPs对系统内不同细菌有截然不同的作用,Proteobacteria门在试验过程中比例减小,而Bacteroidetes门却受到促进作用.恢复阶段,较低浓度(2 mg·L~(-1))抑制条件下,EBPR系统恢复速度与程度均优于高浓度(6、10 mg·L~(-1))抑制条件.然而,即使系统得到一定程度恢复也难以恢复到初始水平.     

基于水蚯蚓摄食活性污泥的生长动力学研究

基于水蚯蚓摄食活性污泥的批量培养试验,考察了水蚯蚓在活性污泥中的生长规律,以及底物、溶解氧浓度由低到高变化对水蚯蚓比增长速率的影响.结果表明,在水温25℃±0.5℃、溶解氧4 mg.L-1、底物浓度4 000 mg.L-1条件下培养18周,水蚯蚓体重随培养时间的变化趋势较好地符合Gauss函数,最大比增长速率μAWma...     

兼氧接触氧化与土地渗滤联合处理农村污水的研究

采用兼氧接触氧化与土地渗滤联合处理工艺对农村混合污水进行了试验.结果表明,系统对污染物有良好的去除效果.在进水COD 397～564 mg/L条件下,兼氧接触氧化水力停留时间为24 h时COD去除率大于75%;经过土地渗滤系统处理,在0.02 m3/(m2·d)的水力负荷下,COD去除率大于60%,氨氮、总磷的去除率大于99%.