活性污泥法污水处理厂生物-水力耦合建模及校验研究

为了考察生物反应器中水力流场对污染物质生物去除效果的影响以及研究生物代谢模型对生物除磷效果模拟的情况,在FCASM1模型的基础上,结合Delft磷代谢机理模型的思想,建立完全耦合活性污泥2号模型(Fully Coupled Activated Sludge Model No.2,简称FCASM2);并通过一维纵向对流-弥散方程与生物场耦合,建立了生物场-水力流场耦合新模型--FCASM2-Hydro耦合模型.污水处理厂模拟结果表明,生物场-水力流场耦合模型(FCASM2-Hydro)比非耦合模型对污染物质去除过程的描述更符合实际情况.在对30d的污水处理动态模拟结果中,FCASM1和FCASM2两个模型对磷酸盐的模拟结果与实测结果趋势一致,而且FCASM2的模拟值比FCASM1的模拟值更符合实测结果;在3d的污水处理动态模拟结果中,这2个模型对磷酸盐的模拟结果与实测结果趋势基本一致.     

上海污水二期工程污水化学强化处理的试验研究

分析了城市合流污水的化学强化一级处理的可行性，并就各混凝的性能进行比较，提出了最佳处理方案。试验表明，聚合双酸铝铁同有机高分子絮凝剂复配使用强化一级处理是一种经济高效。适合于城市合流污水的处理工艺。     

渗滤液场内处理的有机物去除特征和植物毒性评价

摘要：以3种不同处理水平的渗滤液为研究对象,从有机物去除特征和植物毒性角度研究通过渗滤液循环回灌和终场覆盖层灌溉2个单元处理生活垃圾填埋场渗滤液的可行性.结果表明,循环回灌对老港渗滤液中的小分子量亲水性物质类(HyI)有机物去除效果较好,去除率为91.2%;终场覆盖层灌溉对循环回灌出水中的高分子量腐殖质类(HS)有机物去除效果较佳,去除率为85.7%;两者串联组合的场内循环处理工艺对老港渗滤液中的溶解性有机物(DOM)去除 率高达96.9%,且对HS和HyI均具较高的去除效果,去除率分别为96.6%和97.0%;循环回灌和覆盖层灌溉这2个处理单元还具有梯级降低渗滤液植物毒性的作用.     

生物强化自发电化学氧化含硫废水及关键功能微生物研究

构建了以高锰酸钾溶液为阴极电子受体,石墨棒为电极的硫化物自发电化学氧化系统.该系统可自发电化学氧化硫化物,去除率为68.15%~89.30%,其主要氧化产物为单质硫（68.10%~86.63%）,且最大氧化速率可达34.76 mg·L^-1·h^-1,最大稳定电流密度为37.38 mA·m^-2.经生物强化后,该系统的硫化物去除率高于99.80%,其主要氧化产物为硫酸盐（21.98%~74.43%）和单质硫（25.43%~78.02%）,其最大氧化速率可达45.90 mg·L^-1·h^-1,最大稳定电流密度为36.61 mA·m^-2.并通过高通量测序分别从门和属分类水平对生物强化系统阳极室内污泥细菌群落进行分析,相对丰度较高的是具有硫化物氧化功能的变形菌门和具有胞外电子传递能力的拟杆菌门.     

渗滤液灌溉对香根草胁迫及抗氧化系统的影响

以香根草(Vetiveria zizanioids)和渗滤液循环出水为实验材料,比较了不同体积浓度渗滤液灌溉对香根草胁迫相关生理指标及抗氧化系统的影响.结果表明,与对照相比,小于35%浓度的渗滤液灌溉6个月降低了香根草叶片脯氨酸(Pro)含量和相对膜透性,提高了叶绿素、蛋白质、抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量和叶绿素a/b值,过氧化物酶(POD)和超氧化物岐化酶(SOD)被激活,丙二醛(MDA)含量被控制在较低的水平上,表明低浓度渗滤液灌溉有利于香根草生长.大于35%浓度的渗滤液灌溉,随浓度的增大,香根草叶绿素含量和a/b值明显降低,MDA、H₂O₂、Pro进一步积累,相对膜透性显著增加,AsA、GSH含量下降,SOD和POD活性受抑制,表明高浓度渗滤液灌溉会造成活性氧产生和抗氧化系统清除之间的失衡,导致膜脂过氧化作用加剧,会加重对香根草的胁迫.灌溉6个月较3个月相比,叶绿素含量下降,Pro、MDA积累,表明灌溉时间延长也会导致胁迫加重.     

水温变化对EBPR系统除磷效果响应机制的数值模拟研究

大量研究表明,水温变化会影响聚磷菌和聚糖菌之间的竞争关系,是造成EBPR系统除磷效果波动的重要因素.温度的逐步升高导致聚磷菌在强化生物除磷(EBPR)系统中逐渐失去优势直至系统崩溃.然而,有关如何利用物理模拟和数值模拟手段恢复升温破坏后的EBPR系统除磷效果及其响应机制的研究甚少.本文基于全耦合活性污泥数学模型(FCASM3),对EBPR系统进行数值建模和模拟试验,研究温度变化对EBPR系统的影响,旨在用模型预测及验证水温变化对EBPR系统除磷效果响应机制及适宜聚磷菌生存的极限条件,通过升温破坏及温度恢复的试验与模拟研究,进一步分析不同温度对EBPR系统中聚磷菌和聚糖菌的影响.通过对比FCASM3与国际水协的除磷代谢模型ASM2d在不同运行温度(20℃,25℃,30℃,35℃)下,对EBPR系统出水COD、PO43--P等污染物质的模拟变化趋势,结果表明FCASM3能更好地模拟EBPR系统中聚磷菌和聚糖菌的行为,且随着温度的升高,EBPR的除磷效率下降.在水温升高和恢复的过程中发现,温度升高到35℃,会导致EBPR的崩溃,短时间内不能恢复升温前的除磷效率.     

全耦合活性污泥模型(FCASM3)Ⅲ:AAO工艺最佳运行工况数值模拟

利用新建立的全耦合活性污泥模型(FCASM3),在完成FCASM3对德清县狮山污水处理厂现场模拟校验研究的基础上,分别模拟分析了溶解氧浓度、污泥停留时间和混合液回流比等单因素作用以及多因素共同作用对该厂AAO系统污水处理效果的影响.研究结果表明,溶解氧浓度是一个影响脱氮除磷效果十分重要而敏感的因素,低溶解氧浓度有利于系统内的脱氮反应朝着短程硝化-反硝化的方向进行,利用FCASM3模拟多因素正交试验的结果并进行了方差分析,得到了德清县狮山污水处理厂AAO系统的最佳运行工况:维持好氧池内平均溶解氧浓度为0.3g·m-3,污泥停留时间为20d,混合液回流比为5,在该条件下,该厂既可以实现达标排放,又可使污水处理系统发生短程硝化-反硝化作用,节约了运行成本.最大限度的降低了能耗,提高了资源利用率.     

活性污泥系统生物场-水力场-温度场耦合模型(FCASM3-Hydro-Temp)Ⅰ:模型建立

由活性污泥系统内生物场、水力场和温度场之同相互影响关系分析以及活性污泥系统多场耦合模型研究现状可知,当前亟需建立既能准确反映活性污泥系统污染物质去除过程.同时又充分考虑水力及温度作用的多场耦合模型,基于活性污泥系统内生物场、水力场和温度场之间相互影响关系的研究,以全耦合活性污泥模型(FCASM3)为新平台,采用一维对流-弥散方程的形式建立了活性污泥系统生物场-水力场-温度场耦合模型(FCASM3-Hydro-Temp),该模型充分考虑了生物场、水力场和温度场三者之间的相互作用.     

活性污泥系统生物场-水力场-温度场耦合模型(FCASM3-Hydro-Temp)Ⅱ:模型校验

以采用AAO工艺的德清县狮山污水处理厂作为生物场-水力场-温度场耦合模型校验的现场试验基地.针对AAO工艺的特点,按照物料平衡原理分别对厌氧池、缺氧池、好氧池等各反应池内物质变化关系进行数学表征,建立了AAO工艺生物场-水力场-温度场耦合模型(FCASM3-Hydro-Temp)以及生物场-水力场耦合模型(FCASM3-Hydro).以若丹明B作为示踪剂于该厂进行了现场示踪实验,测得厌氧池、缺氧池和好氧池的水力弥散系数.依据试验所得数据,实现了对FCASM3-Hydro耦合模型以及FCASM3一Hydro-Temp耦合模型的现场模拟校验.校验结果表明,FCASM3-Hydre-Temp耦合模型能够实现活性污泥系统污染物质生物去除与水力场和温度场耦合变化过程的动态模拟.     

不同水力负荷渗滤液对植物土壤系统的影响

以稳定产甲烷阶段垃圾层循环回灌处理后的渗滤液、轻壤土和百慕大草(Cynodon dactylon)为实验材料,比较了不同水力负荷渗滤液对植物-土壤系统的生态影响.结果表明,2.77～12.00 mm·d^-1渗滤液灌溉组土壤的几种关键酶活性、呼吸作用强度、土壤微生物量、微生物商,叶绿素含量均较对照组高,丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)、脯氨酸(Pro)含量较低;在渗滤液灌溉组间,6.46～10.15 mm·d^-1渗滤液灌溉下百慕大草Pro含量下降显著,叶绿素含量明显提高,过氧化物酶(POD)活性、MDA和H₂O₂含量较低,土壤酶活性显著提高、呼吸作用强度、微生物量和微生物商较大;而当渗滤液水力负荷过低(2.77～4.16 mm·d^-1)或过高(12.00 mm·d^-1)时百慕大草胁迫会加重、土壤生物活性下降.表明适量渗滤液灌溉可减缓环境对百慕大草的胁迫,提高土壤的生物活性,表现出对植物-土壤系统的生态正效应,其原因可能与不同水力负荷渗滤液灌溉改变了土壤的水分和理化性质.研究说明,通过控制渗滤液原液水力负荷,可望获得渗滤液灌溉对植物-土壤系统最佳的生态效应.