基于活性污泥模型的污水COD组分划分方案研究

活性污泥数学模型(ASM)在污水处理厂的成功应用与进水组分的正确划分密切相关.从标准化和定量化的角度利用3个批式试验开发了COD组分划分方案及Matlab计算程序.该方案在上海2个污水处理厂的测定结果表明,曲阳污水厂进水COD中含有8.1%±1.6%的易生物降解组分SS、6.3%±2.2%的溶解性惰性组分SI、45.5%±3.5%的慢速生物降解组分XS、31.1%±2.1%的颗粒性惰性组分XI和9.0%±1.1%的异养菌组分XH.而白龙港污水厂进水COD中含有11.1%±2.2%的SS、9.9%±2.0%的SI、38.9%±10.7%的XS、23.3%±9.8%的XI和16.9%±1.8%的XH.与曲阳污水厂相比,白龙港污水厂进水COD中XS和XI含量偏低,而XH/COD值则明显偏高,表明长距离管道输送会显著影响COD组分浓度.     

温度对膜生物反应器运行特性及膜污染的影响

温度对膜生物反应器（MBR）污染物去除效果和膜污染速率都有很大的影响。采用两套相同的MBR蓑置在冬季运行,其中一套维持20℃的恒温,另一套水温与周围环境相同。对两套装置处理效果及膜污染速率进行对比,并通过反应器中溶解性微生物产物（SMF）、胞外聚合物（EPS）含量、污泥粒径分布扣膜面污染物的比较,分析温度对MBR运行的影响。研究结果表明膜对污染物的截留能有效补偿低温时微生物作用的不足,因此低温对出水水质并没有显著的影响。此外,低温时虽然SMP和EPS的释放增加,但并没有引起膜污来的加剧。相反地,低温时污泥粒径较高温时小,而粒径较大的颗粒更易沉积于膜表面,因此低温时膜面固体物质含量较低,膜污染速率反而比高温时低。     

基于批式呼吸计量法的溶解性COD组分划分

利用批式好氧呼吸计量法结合溶解性慢速水解COD(S_H)水解动力学拟合提出了溶解性COD(SCOD)的组分划分方案.上海2个污水处理厂进水的SCOD组分划分结果表明,A厂沉砂池出水(典型生活污水)的SCOD中含有43.5%～58.6% S_H、 21.8%～35.2%易生物降解COD(S_S)和15.4%～30.9%溶解性惰性COD(S_I); B厂沉砂池出水(长距离输送的合流制污水)SCOD中含有34.5%～45.2% S_H、 29.3%～37.7% S_S和25.6%～31.2% S_I. 9组不同水样的试验拟合结果表明,一级动力学能够很好地描述S_H的水解过程,A厂和B厂进水S_H的水解速率常数分别为28.00～39.77 d^-1和26.48～29.52 d^-1.该组分划分方案能够实现S_S积分区域的理论划分,并消除溶解性微生物产物对S_I测定的影响.     

活性污泥系统中自养菌浓度及生长动力学参数测定

利用批式呼吸计量法测定了实际污水处理厂厌氧/缺氧/好氧工艺和小试装置厌氧/好氧工艺好氧池内自养菌（X_A）的浓度及其最大比生长速率常数(μ_A)。结果表明，活性污泥系统中X_A与混合液挥发性悬浮固体的比例为1.60%～2.34%，μ_A实测值为0.69～0.76 d^-1，测定结果有较好的重现性，且与文献值非常接近，说明该方法具有较高的准确度和精密度。     

膜-生物反应器中溶解性有机物的三维荧光分析

采用三维荧光技术研究了膜-生物反应器(MBR)处理生活污水过程及膜污染物中溶解性有机物(DOM)的变化,并与传统的厌氧/缺氧/好氧(AAO)活性污泥工艺进行了对比.结果表明,生活污水DOM中主要的荧光物质有类蛋白质(荧光峰A和B)及类腐殖质(荧光峰C),经MBR处理后,荧光峰的强度降低了16%~35%,同时类蛋白质的结构也发生了变化.与好氧段滤液相比,溶解性膜污染物中类腐殖质含量较低,主要的荧光物质为分子量较小、共轭性较弱的类蛋白质.AAO工艺中厌氧段加强了对荧光峰A和C的去除,处理过程中类蛋白质结构的变化与MBR工艺有显著不同.     

膜-生物反应器中荧光物质对膜污染的影响

采用三维荧光(EEM)技术对膜-生物反应器(MBR)运行过程中进出水、膜面溶解性污染物、溶解性微生物(SMP)和胞外聚合物(EPS)进行分析,并对各运行条件下荧光强度与膜污染速率进行比较.结果表明:各工况膜污染顺序为工况1(0.55 kPa/d)<工况3(1.37 kPa/d)<工况2(1.71 kPa/d)<工况4(3.69 kPa/d),SMP中的类蛋白质和类富里酸,以及EPS中的类蛋白质和类腐殖酸,均与各工况膜污染速率呈一致的变化趋势,而膜面溶解性污染物中的类蛋白质荧光峰则与膜污染速率没有明显的关系,说明在膜表面积累的荧光物质可能与其他有机物共同作用影响了膜污染速率.      

基于呼吸计量法的异养菌动力学参数优化估计

利用双水解模型对活性污泥数学模型(ASM)进行改进,并通过呼吸计量试验和非线性最优化算法建立了异养菌动力学参数的优化估计方案.该方案在上海2个污水处理厂的测定结果表明,经优化求解后,ASM改进模型能够准确模拟批式试验的耗氧速率曲线.26℃下,曲阳厂和白龙港厂活性污泥的异养菌衰减系数分别为0.58,0.55d-1,异养菌最大比增长速率常数(均约为4d-1)和半饱和常数(2.00,2.36mg/L)较为接近.白龙港厂进水中慢速可生物降解有机物的水解速率明显高于曲阳厂,这是由于长距离管道输送显著降低水解组分的粒径所致.     

活性污泥数学模型中溶解性惰性COD的测定

溶解性惰性COD(S1)是决定污水处理厂出水COD能否达标的关键指标.针对溶解性微生物产物对S1测定的影响,对S1的测定方法进行了修正.实际生活污水的测定试验表明,该方法具有很好的重现性和准确性.在长距离输送的合流制污水的实测过程中发现:晴天条件下,瞬时样的S1/COD和Si/SCOD(溶解性COD)变动较大,在24 h混合样中St/COD和S1/SCOD较为稳定,分别为(9.2±0.3)%和(27.3士2.1)%;暴雨天气下,S1/COD和S1/SCOD会明显增加.     

MBR-纳滤组合工艺在生活污水和大型超市废水处理中的研究

以膜-生物反应器(MBR)为预处理工艺,构建了MBR-纳滤组合系统并应用于生活污水和大型超市废水的处理,考察MBR作为纳滤预处理的可行性,评价纳滤膜的出水水质,分析不同操作模式和不同进水水质对纳滤膜的渗透性能的影响。研究表明,MBR作为纳滤的预处理是完全可行的。MBR-纳滤组合工艺处理生活污水的出水平均值:浊度0.09～0.44 NTU,电导率553.7～902.3μS/cm,TOC 1.75～5.57 mg/L,TN 1 1.3～12.5 mg/L,TP0.2 mg/L;MBR-纳滤组合工艺处理超市废水的出水平均值:浊度0.075～0.26 NTU,电导率143.2～388.9μS/cm,TOC 2.71～5.03 mg/L,TN为1.6～3.3 mg/L,TP0.2 mg/L。纳滤系统的出水水质低于城市生活饮用水标准中绝大多数常规检测项目中所规定的限值,也可满足循环冷却水用再生水水质标准。     

活性污泥系统中异养微生物浓度的测定

异养微生物(XH)是活性污泥系统稳态设计和动力学模型中的关键性指标,但目前该指标在模型模拟中通常取假定值,缺乏简单有效的测定方法.利用批式好氧消化法测定了污水处理厂厌氧/缺氧/好氧(AAO)工艺和小试装置厌氧/好氧(AO)工艺好氧池内的XH 浓度.结果表明,该方法具有较好的重现性,且与理论计算值基本吻合,这也证明了模型和试验方法的正确性.采用该方法测得泥龄10d 的AAO 工艺和泥龄15d 的AO 工艺好氧池内XH 分别约占挥发性悬浮固体的27.5%和23.2%.好氧消化法可同时测定XH 的衰减速率常数(bH).与外加碳源的呼吸计量法相比,好氧消化法精密度和准确度更高,无需外加碳源,也不存在高泥龄下测定值偏离理论值的问题,更适于进水COD 浓度较低的城市污水处理厂的测定.