改性生物填料在水处理应用中氧传递的研究

研究了改性填料与普通填料在清水中的氧传质性能。根据反应器特征,建立了全混式反应器氧传质模型。分别测定了改性填料和普通填料在清水中连续曝气供氧的溶解氧值与曝气时间的关系。同一曝气流量下,改性填料反应器中清水的DO比普通填料反应器高;增大曝气流量,同一曝气时间反应器中清水的DO升高,直至饱和值Csat,并且前者比后者提前接近饱和值。采用全混式反应器氧传质模型,通过matlabprograms寻优求出连续曝气供氧时两种填料在清水中氧的液相总传递系数kLa。计算结果表明:曝气流量增大,氧传递系数kLa增大,其值约为22h-1～36h-1;在相同曝气流量下,改性填料的kLa均高于普通填料,约提高10%。试验表明改性填料增强了反应器的氧传递能力。     

污水处理厂抑制硝化反应主因排查及供氧速率影响硝化反应的机理

污水处理厂硝化效果变差,为解决这一问题,在生化池进行监测分析。发现好氧区末端ρ(DO)>2 mg/L时仍存在曝气系统供氧能力不足的现象,认为抑制硝化反应的根本原因是供氧速率而非溶解氧浓度(DO)。提出利用观察好氧区液面、测定曝气系统全开时好氧区末端溶解氧浓度的方法可简捷判断供氧能力是否充足。同时引入供氧速率参数,使判断更准确。更换空气扩散装置后问题得到解决,进一步探讨了供氧速率影响硝化反应的机理。     

ASM1耦合曝气模型对污水处理厂的模拟研究

为了更好地模拟污水处理厂实际的曝气方式及溶解氧浓度,采用更加精确的曝气模型对某污水处理厂进行了模拟研究.该模型考虑了污泥浓度、堵塞及温度等因素对氧传质的影响,并将该曝气模型与ASM1相耦合.首先,通过灵敏度分析确定了对该污水处理厂出水指标影响较大的参数,分别为异养菌产率系数YH、异养菌最大比增长速率μH、自养菌最大比增长速率μA及自养菌氧利用半饱和系数KOA.然后,测定部分灵敏度较高的参数并使用测量结果对模型进行校正,校正结果使用希尔系数表征.最后,使用另一批数据对校正参数进行验证.模拟的COD、氨氮、总氮和好氧池末端溶解氧的希尔不等系数分别是0.13、0.23、0.20和0.15,而通过控制溶解氧浓度或理论氧转移效率模型模拟则出现氨氮、溶解氧、总氮及COD的希尔不等系数不同程度上升的结果.校验后的ASM1/曝气耦合模型参数可以很好地应用于污水处理厂的模拟当中,对于优化污水厂曝气控制具有重要意义.     

微孔曝气装置的设计

微孔曝气装置是60年代发展起来的高效节能曝气装置之一。这种曝气装置的氧利用率,可达20％～25％,标准动力效率达4kgO_2/kwh以上,比穿孔管曝气器的效率提高4倍左右。在国外,大都已采用了这种曝气装置。目前,我国也逐步加以应用。微孔曝气装置的气体扩散板由刚玉烧结而成,其它主要配件、管道材质为硬质聚氯乙烯。目前,主要有平板型和钟罩型两种类型。一、高效节能的原理对于氧的传递过程,通常采用双膜理论。其通用公式为:dC/dt=k_LA/V(C_s-C)式中,k_L——液膜转移系数;A——气液接触表面积;V——液体体积;C_s——氧在水中的饱和浓度;C——氧在水中的浓度。由于气液界面的表面积很难测定,通常采用k_La代替k_LA/V,其定义为氧的总转移系数。而(1)式则改成,     

A/O工艺曝气量控制及pH和DO的变化规律

对A/O工艺研究了不同运行条件下曝气量对硝化过程的影响,以及好氧区pH和DO浓度的变化规律。发现随着曝气量的增加,平均硝化反应速率提高,平均DO浓度增加,但增加幅度降低。需通过控制曝气量大小,间接的控制硝化反应速率,使出水达标排放。可以应用平均溶解氧浓度和pH曲线上是否出现拐点,来判断反应系统的曝气是否过量、适量或不足。     

过量曝气对生物除磷性能的影响研究

采用两组A/A/O方式运行的SBR反应器,溶解氧分别控制在2～4mg/L(对照组)和6～8mg/L(过量曝气组),通过试验对比研究了过量曝气对聚磷菌厌氧释磷、缺氧吸磷、好氧吸磷性能的影响。结果表明:过量曝气初期,出水磷浓度低于对照组,一周后出水磷浓度开始上升,除磷率下降了18%;过量曝气时,厌氧释磷量是对照组的1.45倍,释磷速率不变,缺氧吸磷量增加,但反硝化聚磷菌的比例减少,好氧吸磷量和吸磷速率均降低,分别为对照组的75%和68%,而内源损耗引起的无效释磷和好氧吸磷能力降低是除磷效果变差的主要原因;过量曝气使污泥的SVI值升高,平均粒径减小,出水SS略优于对照组,污泥的含磷量降低,总磷去除效果变差,长期过量曝气,将会导致生物除磷过程的恶化。     

曝气条件对等温层曝气器充氧性能的影响

分析了等温层曝气器曝气室内气泡—水接触界面的氧传质过程,确定了表征氧传质效果的各项参数,在双膜理论基础上建立了等温层曝气充氧动力学模型及其解析方法.应用本模型预测了美国Prince湖等温层曝气器的充氧效果.根据等温层曝气充氧动力学模型的预测结果,随曝气量的增加和气泡直径的减小,氧总传质系数和氧传质速率均增大;随曝气量和气泡直径的增大,曝气效率下降.在等温层曝气器结构固定的情况下,减小气泡直径和增加水深均有利于改善曝气室的充氧效果,尤其是当气泡直径达到μm级别时;当曝气量超过一定临界值0.06m3/s时,曝气室的充氧效果略有削弱.根据曝气量对氧传质速率、曝气效率和单位时间内曝气室的充氧量的影响特性曲线,可确定等温层曝气器的优化运行条件.     

曝气增氧技术治理有机污染河流的研究进展

城市河流有机污染严重,水体流动性差,自净过程缓慢,复氧速率远低于耗氧速率,大多处于厌氧状态,水质难以改善。针对城市河流污染特点,提出再造好氧微生物有氧环境体系,加快生物降解速率开展生态修复。论文从曝气模式确定和曝气量选择论述该技术应用关键。在实际应用时应重视环境效益、经济效益和社会效益的统一。     

限氧自养亚硝化过程中N_2O的释放特征

实验采用SBR工艺,在限氧曝气条件下,研究自养亚硝化(进水中不含有机碳)过程中N_2O的释放特征。结果表明,在限氧自养亚硝化过程中,不同进水氨氮浓度条件下的溶解氧浓度均为(0.08±0.02)mg/L,氨氧化速率基本不受氨氮浓度变化的影响,即自养亚硝化反应呈零级反应。进水氨氮浓度为60,120,240 mg/L时的N_2O释放总量分别为3.24,8.75,24.59 mg/L,相应的N_2O释放因子依次为0.12、0.17和0.22。限氧曝气条件下,氨氧化菌(AOB)反硝化产生N_2O占主导作用。进水氨氮浓度越高时,亚硝化过程需时越长,后期NO-2-N累积量越大,导致AOB反硝化产生N_2O的速率越大,N_2O释放总量和释放因子(N_2O释放量/NH+4-N去除量)也越大。     

MBBR工艺中不同曝气方式充氧效率的比较及工程应用

通过设定不同的进水方式、曝气量、悬浮填料投加比,对比研究了MBBR工艺中三种曝气方式——均匀曝气、渐进曝气、单侧曝气的充氧效率,并且运用Matlab软件,采用非线性回归法计算测试条件下的饱和溶解氧浓度Cs和氧总传质系数KLα。得出:投加悬浮填料能明显提升原有曝气方式的充氧效率,但首先须保证填料在水中有一定活动强度,否则反会降低充氧效率;均匀曝气本身的充氧效率最佳,不过由于需要更大的气容比来带动填料运动,运行成本高于另外两种方式。     

微孔曝气系统设计

结合最新发布的行业标准CJ/T 475—2015《微孔曝气器清水氧传质性能测定》,分析和叙述了曝气池微孔曝气系统的氧传质速率(OTR)、标准氧传质速率(SOTR)、风量和曝气器数量的计算方法;对标准氧转移效率(SOTE)的主要影响因素进行了分析,分析结果表明:SOTE主要与曝气池表观流速、曝气密度和曝气池水深有关,完整的曝气器SOTE性能曲线图应当包括SOTE与曝气器表观流速、曝气密度、曝气水深之间的关系曲线;并给出了具体计算例子,以期对微孔曝气系统的设计提供指导和参考。     

总溶解性固体( TDS) 对微孔曝气氧总转移系数的影响研究

鼓风曝气时的氧传质影响因素的探究一直是污水处理领域的研究热点,总溶解性固体(TDS)是影响微孔曝气氧传质的重要因素之一。通过中试试验,研究了TDS浓度对微孔曝气器氧总转移系数(K La)的影响,并推导了微孔曝气器氧总转移系数关于TDS浓度的经验公式。结果表明:K La随TDS浓度的增大而增大,其经验公式为K La=0.0090(72.4934+0.2334TDS)0.2569。     

膜序批式生物反应器脱氮性能研究

采用厌-好氧交替膜序批式反应器,实验室人工合成配水,连续运行300 d,对反应器脱氮性能进行了研究.结果表明,污泥浓度达到18 g·L-1时,污泥粒径大小在100μm以上的占96%,污泥出现颗粒化.FISH-CLSM分析AOB及NOB的群落空间分布表明它们在污泥中大量存在.NH4 -N进水50 mg·L-1左右时出水在1 mg·L-1以下,硝化反应在180～210 min就可以完成.曝气强度与硝化反应速率密切相关,曝气强度为100 m3·(m2·h)-1时,NH4 -N降解速率最佳达24.25 mg·(L·h)-1,系统硝化性能稳定.影响系统脱氮的主要因素是反硝化速率,曝气强度为69 m3(m2·h)-1时,对NO3--N的利用率为10.98 mg·(L·h)-1,出水NO3--N浓度为4.4 mg·L-1,滞留在厌氧段的浓度3.5 mg·L-1为最低,反硝化效果最好.曝气过量或不足时反硝化速率都低.在保证系统处理能力的同时,大的交换比0.35有利于系统脱氮运行.C/N比为2时,反硝化速率最高,>2时出现NO2--N的积累.     

新旧微孔曝气器氧转移速率试验研究

以某污水处理厂运行4年多的旧盘式曝气器和同型号的新盘式曝气器为试验对象,对其氧转移速率进行了对比试验,结果表明新旧曝气盘氧转移速率均明显分为两个阶段,运行了4年的旧曝气盘微孔数量减少、微孔孔径增大、气泡数量减少、气泡尺寸增大,氧转移速率比新曝气盘降低了29.2%。因此,污水处理厂在日常运行管理中要做好曝气器的保养工作,及时清洗更换破损、堵塞的曝气器避免能耗浪费。     

新型轮式传气-膜生物反应器处理生活污水

通过轮式拖带传气法制备水中高浓度溶解氧,并结合膜生物反应器,开发轮式传气-膜生物反应器并应用于生活污水处理。结果表明,相对普通曝气法,轮式拖带传气法能够明显提高传氧速率,并能够产生超饱和溶解氧(DO>100%),并推测轮式拖带气液传递机制。通过传气转轮为好氧微生物快速生长提供充足的溶解氧,同时通过环形水流设计形成不同溶解氧浓度梯度的功能区并对膜组件产生冲刷清洗作用,提高溶解氧利用效率并减少膜污染。此新型轮式传气-膜生物反应器能够有效去除生活污水中的COD和氨氮,出水水质稳定,达到中水回用标准。     

总溶解性固体及表面活性剂对微孔曝气氧传质过程影响的中试研究

污水中总溶解性固体(TDS)与表面活性剂的浓度是影响微孔曝气性能的两个重要的因素.本研究以中试为基础,分别研究了TDS及表面活性剂浓度变化对微孔曝气氧传质过程中氧转移系数(KLa)的影响.当TDS浓度在0～1000mg·L-1变化时,氧转移系数KLa变化甚微;当TDS浓度从2000mg·L-1增加到8000mg·L-1时,KLa明显增大;当TDS浓度高于8000mg·L-1时,KLa趋于平缓.当表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠(SDBS))的浓度在0～20mg·L-1变化时,KLa先减小,后增大.     

低温域人工湿地强化脱氮效果研究

在低温条件下(0¹5℃),研究麦冬湿地在预曝气、非曝气两种状态下的脱氮效果。结果表明,预曝气人工湿地内氧环境得到明显改善,供氧前湿地内溶氧浓度低于0.6 mg/L,供氧后氧浓度上升至0.9 mg/L以上。对TN、NH+4-N去除率,预曝气湿地>非曝气湿地。因此,预曝气是低温域人工湿地强化脱氮的一种有效措施。     

活性污泥絮体内传质阻力对反应速率的影响

用活性污泥法处理废水,当曝气设备有足够的供氧能力,而且反应器内搅拌充分时,氧和底物在絮体外部的传质速率不构成对反应速率的控制,本文讨论活性污泥絮体内部的传质阻力对反应速率的影响。     

微气泡曝气技术对微污染水体增氧效果的中试研究

针对微气泡曝气技术对微污染水体的增氧效果进行中试研究。结果表明:1)当HRT为0.2~0.8 h、气水比为0.05~0.20、进水ρ(DO)为2.07~11.21 mg/L时,采用微气泡曝气技术对DO的全年提升率2.9%~94.1%,平均值为34.8%,夏、秋季的提升率明显高于春、冬季。2)微气泡曝气技术中,与氧利用率呈极显著相关的因素有水温、气水比、进水DO浓度以及进水TP浓度;与提升率呈极显著相关的因素有HRT、进水DO浓度。3)当HRT>0.6 h时可获得较佳的DO提升率与氧利用率;气水比的提高降低了氧利用率,对水体DO提升无显著影响。     

原位技术控制湖泊沉积物中磷释放的研究

通过实验室模拟试验研究曝气供氧、沸石覆盖和硝酸钙等原位控制东洞庭湖沉积物磷释放技术效果,试验结果表明:好氧时,曝气供氧对上覆水磷浓度的控制效果较差,当溶解氧320%,水中磷浓度不随溶解氧含量的增加而增加,控制效果依次为:硝酸钙原位处理>沸石覆盖>曝气3未处理;厌氧时,控制效果依次为:硝酸钙原位处理>曝气>沸石覆盖>未处理;扰动条件下,控制水体中磷浓度效果依次为:投加硝酸钙原位处理>沸石覆盖>曝气>未处理,但硝酸钙处理在不同水力作用下保持上覆水磷浓度稳定性不如沸石覆盖;沸石覆盖和硝酸钙原位处理都增大了水体耗氧量,其中以硝酸钙处理最为显著,可使水体复氧功能减弱.