活性污泥数学模型中进水易降解有机物的测定

ASM系列模型 (ASMs)自推出以来在欧美得到广泛应用。要想利用ASMs对特定污水处理过程进行准确的模拟 ,首先必须得到该过程污水的水质特性参数。介绍了连续式OUR计量法、序批式OUR计量法和絮凝过滤物理化学法等 3种测定ASMs中进水易降解有机物的方法 ,通过分析比较指出了各自的优缺点及适用情况。     

ASMs模型中异养菌减衰系数之间的关系及其测定

国际水协(IAWQ)推出的ASM1、ASM2、ASM2D号模型中描述微生物的衰亡过程采用了死亡-再生模式,而ASM3号模型中描述微生物的衰亡则采用了传统减衰模式,文章从两种减衰模式的机理出发,指出了两者之间的区别与联系,并详细推导了两种减衰模式中各参数之间的关系,以此得出了异养菌传统减衰系数bH'和死亡-再生减衰系数bH的测定计算方法。文中在20℃条件下,对以印染废水为主的实际污水处理厂活性污泥的异养菌减衰系数bH'和bH进行了测定,所得结果分别为0.20和0.50。     

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.     

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.     

自养菌和异养菌胞外聚合物对活性污泥絮凝特性的影响

为探讨自养菌和异养菌胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,EPS)的差异及其对活性污泥表面及絮凝特性的影响,研究了有机负荷为0、0.30和0.74 kg·kg-1·d-1时,污泥松散附着胞外聚合物(loosely bound EPS,LB-EPS)和紧密粘附胞外聚合物(tightly bound EPS,TBEPS)的组分含量、形态、表面特性以及絮凝性能的差异,并就LB-EPS与TB-EPS对污泥絮凝特性影响的作用机理进行了探讨.结果表明,有机负荷越高,多糖含量越高,EPS总量及蛋白质含量越低.由三维荧光光谱测定结果可知,类富里酸物质为异养菌而非自养菌的代谢产物,且有机负荷越高,TB-EPS中的类富里酸荧光峰强度越大.自养和异养污泥的絮凝机理不同,自养活性污泥通过自养菌菌体自身生物絮凝作用形成密实的污泥絮体,LB-EPS与TB-EPS对其絮体形态、表面及絮凝特性影响较小;异养活性污泥絮体形态在TB-EPS提取后发生明显改变,TB-EPS在异养活性污泥絮体聚集时发挥着主要作用.包裹着LB-EPS的污泥表面负电荷多且疏水性差,不利于异养污泥生物絮凝.有机负荷越高,污泥表面Zeta电位负电性越强,相对疏水性(relative hydrophobity,RH)越小,污泥稳定性越差.     

基于呼吸图谱的自养菌与异养菌内源呼吸过程分析

内源呼吸是活性污泥重要的代谢过程,但目前对内源呼吸过程的认识较为模糊.本研究采用呼吸图谱的方法,对以去除BOD为代表的异养菌和以硝化菌为代表的自养菌的内源呼吸特征进行了解析.结果表明,上述两类细菌进入内源呼吸时间几乎相同,但异养菌进入休眠期较快,且处于休眠期的易恢复生物量比例较高,表明异养菌具有较强的环境适应能力,而自养菌则相反,因此,本研究从内源呼吸角度证实了自养菌较为脆弱.另外,研究还发现,内源呼吸速率比例的增大反映出污泥活性变差,是表征活性污泥活性的重要参数,可作为活性污泥健康状态的定量描述指标.本研究成果深化了内源呼吸过程的进一步认识,为污水处理厂运行管理提供理论基础.     

污泥负荷对生物处理系统耐药细菌的影响研究——以活性污泥法中磺胺嘧啶抗性异养菌为例

为了研究污水生物处理工艺中抗药性细菌生长和分布特性及污泥负荷的影响,构建了不同处理负荷的活性污泥工艺,并以磺胺嘧啶抗性异养菌为例,阐述了污泥负荷对活性污泥系统中典型抗药细菌的生长及排放特性的影响.结果表明,污泥负荷增大有利于磺胺嘧啶抗性异养菌的生长繁殖,负荷提高后净比生长速率和细菌产量分别由0.32d-1和2.3×106CFU/d提高至0.33d-1和3.1×106CFU/d,活性污泥、出水和剩余污泥中抗药菌的浓度也均显著提高(P0.05),但对抗药细菌的相对丰度无显著改变.低污泥负荷下[0.24kg COD/(kg MLSS?d)]抗药细菌主要通过剩余污泥形式排放,排放量比(泥中排放量/水中排放量)为28.4;负荷提高至0.4kg COD/(kg MLSS?d)后,出水抗药细菌排放量显著提高,排放量比为1.1.处理相同水量,高污泥负荷下排放的抗药细菌总量明显降低,提高污泥负荷有利于活性污泥系统抗药性风险的控制.     

测定活性污泥耗氧速率的经验总结和实际应用

本文前半部分详细阐述了本人经摸索后总结出的测定活性污泥耗氧速率具体操作,填补了有关文献资料在阐述操作上某些细节的缺失,并且在测定活性污泥耗氧速率过程中所遇到计算和样品放置等多个问题上,提出个人见解和解决方法;而本文后半部分阐述了如何判断活性污泥是否中毒或其活性受到抑制。     

MBR污水处理工艺中活性污泥动力学参数测定

缺乏可靠的污泥动力学设计参数是膜-生物反应器（membrane bioreactor,MBR）工艺在实际应用中遇到的主要问题之一.以某座处理城市污水的实际规模MBR工程的好氧活性污泥为对象,采用耗氧速率表征方法,测定计算得到以下动力学参数值：异养菌产率系数Y_H＝0.693、自养菌产率系数Y_A＝0.263、异养菌衰减系数K_dH＝0.108 d^-1、自养菌衰减系数K_dA＝0.089 d^-1、COD最大比去除速率v_mS＝1.94 mg·(mg·d)^-1、COD去除半饱和常数K_S＝34.6 mg·L^-1、氨氮最大比去除速率v_mN＝0.18 mg·(mg·d)^-1、氨氮去除半饱和常数K_N＝1.06 mg·L^-1.以上结果与传统活性污泥法工艺（CAS）中污泥的文献报道值相比,Y_H和K_dH较高,而v_mS和v_mN较低.MBR的高污泥浓度条件可能是导致上述差异出现的主要原因.     

石化废水易降解成分对活性污泥耗氧抑制毒性评价的干扰因素

为评价某石化混合废水的毒性,采用活性污泥耗氧速率抑制试验研究不同φ(石化废水)对活性污泥中不同菌群的抑制及其影响因素. 结果表明,所用石化废水对活性污泥中的硝化细菌具有明显毒性,其EC₅₀(半抑制效应浓度,以φ计)为9%左右;同时,该废水对异养菌的耗氧具有较强的促进作用,φ(石化废水)为100%时I_H(异养菌耗氧速率抑制率,131%)最高,这种促进作用对R_T(总耗氧速率)测定有显著影响(R=0.991,P<0.05),因此,仅以R_T评价废水毒性容易造成对废水真实毒性的低估. 5种常见易降解基质(乙酸钠、葡萄糖、甲醇、生活污水、丙酸钠)中,ρ(甲醇)为15 mg/L时对异养菌促进效果显著(P<0.05),促进率达50%以上;而在高浓度条件下,乙酸钠、葡萄糖、甲醇、丙酸钠对异养菌均有显著促进作用(P<0.05),R_H(异养菌耗氧速率)最高提高了182%. 研究显示,石化废水中的乙酸盐等易降解成分是活性污泥耗氧速率抑制试验的重要干扰因素.      

活性污泥法数学模型的发展应用

阐述了国内外活性污泥模型的发展与应用现状,对ASM1、ASM2、ASM3以及其它模型的发展演替及适用场合等作了介绍, 并针对我国目前的状况提出了一些需解决的问题,以促进这方面的深入研究。     

颤蚓在活性污泥中的生长研究

以颤蚓为研究对象,活性污泥为底物,通过批量培养实验,考察了颤蚓在20℃和25℃2个不同温度下的生长状况.在16周的培养过程中,颤蚓在活性污泥中的生长较好地符合Logistic曲线;25℃更适于颤蚓生长,颤蚓个体在25℃下体重和体长的增长速率分别是0.0470mg·(条·d)-1和0.1936mm·(条·d)-1.同时,颤蚓在25℃下的体重-体长关系式为W=0.008 L2.028 (R2=0.8685),符合颤蚓科蠕虫体重-体长关系式的一般规律.与其它底物相比,以活性污泥为底物时的颤蚓生长并未表现出明显差别.     

ECOSUNIDE工艺中活性污泥生物代谢活性的测定研究

利用差压仪测定原理,设计了在差压瓶中密闭投加基质的试验方法,测定了ECOSUNIDE工艺和其它4个不同工艺的污水处理厂曝气池混合液中活性污泥的生物代谢能力,通过内源呼吸速率和投加基质后的外源呼吸速率来表达生物代谢能力,采用各自的比呼吸速率用来比较单位污泥浓度的生物代谢活性能力。研究结果表明,具有高效脱氮除磷能力的ECOSUNIDE工艺中活性污泥在1～2 d时段内的比内源呼吸速率为43 mg O2(/gVSS.d),投加醋酸钠和氨氮后比外源呼吸分别为450和283 mg O2(/gVSS.d),均高于其它不同工艺的普通进水方式污水处理厂混合液相应的呼吸速率。该工艺在提高活性污泥中异养菌和自养菌代谢能力,缩短污染物去除时间上有较明显的优势。     

活性污泥丝状菌膨胀的起因分析及控制措施

介绍近年来人们从污泥中新分离鉴定的一些丝状菌,如Herpetosiphon、杆菌属的Mycoides、Eikelboom属中021N、1701、0041和0803型等.曝气池中的泡沫是由放射菌纲的奴卡氏菌属产生的.活性污泥的絮凝体是一种含有蛋白质、核酸、碳水化合物和灰分的物质,增加絮凝体数量和大小有利于污泥沉降,而丝状菌菌丝总长度增加则使污泥沉降性能下降.由于保持较高溶解氧浓度(≥2mg/L)和污泥有机负荷(F/M),在曝气池前设置接触混合池、投加氯、间歇式进水等能抑制丝状菌生长,故这些都是消除丝状菌膨胀的有效措施。     

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...     

用快速生物活性测定仪测定活性污泥生物活性的研究

基于快速生物活性测定仪,对污水处理厂好氧生物处理单元的重要运行指标--污泥活性的长期变化、酸碱性、温度、毒性等外部环境条件对污泥活性的影响进行了测定与研究.结果表明,长期运行的活性参数变化幅度在20%以内;pH值偏离正常值时,生物活性有不同程度的下降,但对酸性环境的耐受能力远大于对碱性环境的耐受能力;温度升高,污泥的活性增强,温度超过42.5℃后,污泥活性遭到强烈抑制,但内源呼吸速率受温度的影响不明显;毒性物质对生物活性有很强的抑制作用,而且抑制可能是有选择性的.最后还测量了一个实际污水处理厂的污泥活性,标准偏差在20%以内.这表明,污泥活性测定结果较稳定,所测量的活性参数能够表征污泥的活性状态.     

干活性污泥吸附水中染料的试验研究

以城市污水处理厂干活性污泥为吸附剂对染料直接深棕M、酸性媒介棕RH进行了吸附研究,结果表明,吸附过程能很好地用二级速率表达式表示,同时也可用Lagergren一级速率方程描述。其一级吸附速率常数k1分别为0.0204min-1和0.0068min-1,二级吸附速率常数k2分别为0.00592和0.00589gmg-1min-1。两者的吸附特性不同,其吸附等温线前者符合Freundlich方程,后者既符合Freundlich方程也符合Langmuir方程。吸附平衡时间、去除率亦不同,前者明显大于后者,达到吸附平衡的时间分别为120min和240min。两种染料的正辛醇/水分配系数logP计算数值分别为4.65和-0.22,这一顺序与两种染料在干污泥上的吸附行为相符。     

缺氧活性污泥对17β-雌二醇的吸附与降解研究

试验用缺氧活性污泥降解17a-雌二醇,降解过程中,同时测定17a-雌二醇在水相与泥相上的浓度,考察厂缺氧活性污泥对17a-雌二醇的吸附等温线与降解动力学,并研究了温度和电子受体NO3--N浓度对吸附与降解的影响.结果表明,缺氧活性污泥对17a-雌二醇的降解是在泥中进行,水中不直接降解,泥中物质浓度降低后再吸附水中物质,反应是一个动态的吸附降解平衡过程.17a-雌二醇初始浓度为5～15 ìg/L时,2 h内能完全降解.缺氧降解符合一级反应动力学:降解过程中,17a-雌二醇在缺氧活性污泥上的吸附既符合Freundlich模型又符合线性吸附模型.温度对17a-雌二醇的吸附与降解有很大影响,温度升高反应速率常数增加,但分配系数降低.10、20、30℃条件下.其降解速率常数分别为2.411、3.045、3.527 h-1;分配系数kd分别为540.9、460.4、396.9 L/kg.NO3--N浓度(10～30 mg/L)的变化影响17a-雌二醇的缺氧降解,减少或增加NO3--N浓度.降解速率常数降低的最大变幅约20%.     

活性污泥法动力学模型应用中的参数校核

对国际水协的活性污泥法动力学模型在应用中遇到的参数校核问题进行研究 ,总结了目前常用的三种方法 :专家法、灵敏度分析法和过程工程 (ProcessEngineering)法。分析了每种方法的原理、优点和不足之处 ,列举了实际应用的例子。     

基于OUR-HPR测量在线估计活性污泥合成PHA量

活性污泥工艺是一种具有重要应用前景的工业化生产聚羟基烷酸酯(PHA)的方法.当前PHA测量主要采用离线分析方法,时间滞后、分析操作复杂,不适于PHA生产过程控制.本研究基于活性污泥同时储存生长-溶解性微生物产物模型(SSAG-SMP),认为在饱食(外部有机碳基质充足)期间,聚羟基烷酸酯(PHA)的合成速率与氧利用速率(OUR)及氢离子产生速率(HPR)呈线性关系,建立了一种基于OUR-HPR在线测量数据估计活性污泥合成PHA量的方法.本研究对乙酸作基质的不同浓度情况进行模拟,结果表明OUR及HPR的PHA合成的氧气消耗分数(kPHA,OUR)和质子消耗分数(kPHA,HPR)为常数,分别是0.67和0.57.利用建立的线性关系来预测饱食期PHA含量,结果显示预测值与实测值较为吻合,说明提出的基于OURHPR测量在线估计PHA合成量的方法可行.