活性污泥法的多变量最优控制Ⅲ.限制最高和同时限制平均与最高出水BOD浓度

在前文的基础上,进一步研究了更常用的在限制最高和同时限制平均与最高出水有机物浓度两种排放标准的约束条件下,使其运行费用最省的最优周期控制问题.计算结果都表明,最优控制变量QW和DO的变化规律都尽可能使其满足约束条件和节省运行费用,但是,当进水负荷变化幅度非常大时,任何控制也难于使出水水质达标,而运行费用还会大幅度增大.相对而言,同时限制平均与最高出水BOD浓度是更合理的排放标准,它既有利于污水处理厂的运行管理又能有效地保护受纳水体.初始状态S(0)对最优控制的影响不大.而X(0)的影响较大,在本研究中,X(0)的最优值在2400-2600mg/L范围内.     

模糊控制在污水生物处理系统中的应用

对 2 0世纪 80年代以来 ,国内外污水生物处理系统中模糊控制的应用及开发进行了简单的回顾 .简要分析了废水生物处理工艺难于控制的原因 ,以及模糊控制系统的结构和特点 .分析表明 ,国外模糊控制在污水生物处理中的应用广泛且深入 ,国内在这方面尚处在起步阶段 .简要探讨了废水生物处理模糊控制今后应深入研究的问题及方向     

以DO、ORP、pH作为两段SBR工艺的实时控制参数

介绍了在传统SBR脱氮工艺的基础上 ,开发的用于处理COD和氮浓度较高的工业废水的两段SBR系统 (TSSBR) .根据传统SBR工艺在反应过程中 ,当COD不再被降解 ,而硝化反应又没有开始时 ,DO迅速大幅度升高以及pH曲线上出现的拐点 ,可以将COD降解与硝化反应分割开 ,先后在不同的反应器内进行 ,分别命名为SBR1和SBR2 ,避免高COD浓度对硝化反应的冲击 ,提高处理效率 .利用在线检测的DO、ORP和pH参数实时控制SBR1、SBR2各个生化过程的反应时间 ,解决了两段SBR系统的自动控制问题 ,可以使系统长期稳定运行 ,保证出水水质 ,节约能耗 .采用实时控制策略 ,并控制系统温度在 3 0℃左右 ,可将SBR2的硝化反应控制在亚硝酸型硝化结束 .采用该工艺处理石化废水 ,COD去除率达到 90 %～ 95 % ,3 0℃时的比硝化反应速率达到 0 3kg(NH4 N) (kg(MLSS)·d) ,出水已检测不出氨氮和硝态氮     

采用FISH、DGGE和Cloning对短程脱氮系统中硝化菌群的比较分析

针对4种不同的实际污水短程生物脱氮系统(SBR大型中试反应器、UASB-A/O小型反应器、A/O中试反应器和SBR小型反应器),采用Fish、PCR-DGGE和PCR-Cloning-Sequencing分子生物学方法对系统中硝化菌群AOB和NOB进行定性与定量化分析.Fish结果表明,在4种短程脱氮系统中,AOB相比于NOB已成为明显的优势菌群,占总菌群的3%～12%;在SBR中试和小试反应器中没有检测出NOB;A/O中试反应器中存在极少量的Nitrospira(＜0.2%),而UASB-A/O小型反应器中存在极少量的Nitrobacteria(＜0.2%).PCR-DGGE结果表明SBR中试、A/O和UASB-A/O 3种短程脱氮系统中的AOB均以Nitrosomonas-like为主.SBR大型中试反应器中污泥样品的PCR-Cloning-Sequencing结果表明,所有的克隆相似于Nitrosomonas,其中60%以上的克隆相似于Nitrosomonas europaea.     

活性污泥法的多变量最优控制Ⅰ.基础理论与DO浓度对运行费用的影响

在现有的关于活性污泥法最优控制研究的基础上，首次提出了以两个最重要的控制参数污泥排放量和溶解氧浓度（ＤＯ）为控制变量、以出水水质为约束条件、以运行费用为性能指标的活性污泥法多变量最优控制的研究问题，并着重进行了基础研究．首先建立了最优控制所必要的基本状态方程与性能指标的泛函表达式．然后通过计算研究了在满足同一出水质量前提下控制不同的ＤＯ浓度时所需要的运行费用．结果表明，ＤＯ为０９ｍｇ／Ｌ时所需运行费用最少，这与主张应当维持ＤＯ浓度大于２ｍｇ／Ｌ的传统观点相比相差甚远；衰减速率常数Ｋｄ不受ＤＯ影响的假设也不合理．     

SBBR同步硝化反硝化处理生活污水的影响因素

序批式生物膜反应器SBBR采用塑料鲍尔环填料,在有氧情况下用于处理实际生活污水.该反应器能很好地创造缺氧微环境,载体生物膜具有吸附储碳能力,出现了良好的同步硝化和反硝化现象.反应器中溶解氧浓度在较大的范围内(0.8～4.0 mg·L-1)能有效地实现同步硝化和反硝化.当溶解氧浓度大于4.0 mg·L-1后,TN容积去除率大幅下降,出水TN大幅上升.增加载体生物膜厚度有利于同步硝化和反硝化.进水浓度基本不影响脱氮的效率,但出水TN随进水浓度增加而升高,建议原水浓度高时可增加后续脱氮处理或减少进水量来满足出水要求.优化运行方法和参数后,SBBR连续运行的TN去除率可稳定在74%～82%.     

基于三层网络的SBR法深度脱氮智能控制系统的中试研究

以一座处理量为60m3·d-1的SBR法中试系统为研究对象,将三层网络智能控制技术引入SBR工艺中,并对该智能控制系统的深度脱氮效果和稳定性进行了中试研究.在SBR法硝化反硝化过程中,pH、DO、ORP曲线上会出现反映生物脱氮进程的特征点,以pH、DO、ORP为控制参数建立的智能控制策略可以准确判断反应的终点,避免了过度曝气,在保证深度脱氮的前提下节省了能耗.经过10个月的稳定运行,即使在温度较低的情况下,该SBR法智能控制中试系统出水的各项指标完全能够达到国家污水排放一级标准,并且达到了深度脱氮的效果,出水COD低于50 mg·L-1,总氮低于5 mg·L-1.     

活性污泥法的多变量最优控制Ⅱ.限制有机物(BOD)的排放总量

着重研究了在限制有机物排放总量时，使其运行费用最低的最优周期控制问题．通过增加新的状态变量和用补偿函数法，将本课题的有约束条件问题化为无约束条件问题，并提出了最优步长参数的动态搜索法来修改传统的梯度法，从而较完善地解决了多变量最优周期控制的计算问题．研究中还发现了不同初始条件下最优控制所需要的运行费用也大不相同，进而提出了最优初始状态下最优周期控制的新概念，这对保证出水质量的同时进一步降低污水处理成本来说具有更重要的意义．本文还强调指出：对于尚不具备实现最优控制条件的处理系统，可根据最优控制的研究结果实现具有广泛实用价值的准最优控制．     

好氧/缺氧消化降解污泥特征分析

为考察好氧/缺氧消化过程中污泥降解的特征，利用2个反应器进行对比试验，研究好氧/缺氧和好氧消化2个过程中VS的去除，pH和碱度变化，消化上清液中COD和氮元素变化等情况。试验结果表明:好氧/缺氧消化能够满足污泥稳定的要求，在常温条件下，消化16 d VS去除率即可达到38.2%，同时比好氧消化节约曝气能耗。好氧/缺氧消化对污泥中总氮的去除率高于传统的好氧消化，达到了36.4%，而且能够降低消化污泥上清液中的氨氮和硝态氮浓度。     

1株异养硝化-好氧反硝化细菌DK1的分离鉴定及其脱氮特性

从某反应器活性污泥中分离筛选出1株假单胞菌属(Pseudomonas sp.)细菌,命名为DK1,并对该菌进行脱氮特性研究.在以葡萄糖为碳源,C/N量比为5时,分别以NaNO_3和NaNO_2为氮源,二者的好氧反硝化速率为4.09 mg·(L·h)-1和4.43mg·(L·h)~(-1).以二者同时为氮源脱氮率为100%;此外,菌株DK1具有异养硝化性能,NH_4~+-N平均去除速率为2.32mg·(L·h)-1.缺氧时以NO_2~--N为氮源菌株DK1可将一系列梯度浓度NO_2~--N(约100~300 mg·L-1)在36 h内降为0.当NO_3~--N和NO_2~--N同时存在时,菌株DK1会优先利用NO_3~--N进行反硝化.同时该菌株还具有同步硝化反硝化(SND)性能,可同时去除NH_4~+-N、NO_2~--N或NH_4~+-N、NO_3~--N,30 h内脱氮率分别达95.06%和94.69%.相同时间内在NH_4~+-N、NO_2~--N和NO_3~--N三者均存在时,脱氮效果最佳,达100%.菌株DK1的高效SND及反硝化性能表明其在处理含氮废水方面有一定的潜力和应用价值.