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30℃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%,30℃时的比硝化反应速率达到0.3kg(NH4-N)(kg(MLSS)·d).     

pH值与温度对SBR法反应时间控制的影响

采用SBR工艺处理某化工厂废水,研究原水pH值与温度对有机物降解过程的影响以及DO、ORP作为反应时间控制参数的可行性.试验结果表明,将原水pH值调节为6,温度控制在20℃左右,可取得较高的处理效率.原水在不同pH值与温度条件下,当有机物达到难降解程度时,DO和ORP均会迅速大幅度升高,DO和ORP的这一变化特点可以间接指示有机物降解的程度.因此,以DO、ORP作为SBR反应时间的控制参数是切实可行的,这对于实现SBR工艺的在线控制、保证出水水质和节约能耗具有重要意义.     

SBR法反硝化模糊控制参数pH和ORP的变化规律

为实现SBR法处理啤酒废水反硝化的在线模糊控制,研究了啤酒原水及其不同投加量、不同投加方式以及乙酸钠、甲醇和内源呼吸碳源对反硝化过程中pH和ORP变化规律的影响.结果表明,pH不断上升直至反硝化结束转而持续下降;ORP则减速下降,在反硝化结束时突然下降速度增加出现拐点.不论使用何种碳源以及不论投加碳源的方式和数量如何都证明在反硝化结束时pH和ORP有特征点出现,通过pH上升的速度的差别可以判断碳源是否充足,调控碳源的投加.     

连续流湿地中DO、ORP状况及与植物根系分布的关系

构建了水平潜流芦苇人工湿地以处理富营养化河水.在连续运行的近2a时间中,对湿地芦苇根系分布、湿地水体溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)的时空变化及水力负荷(HLR)对DO、ORP的影响等进行了研究.结果表明,当年生芦苇95%的根系生物量分布在0～20cm的基质层中,第2个生长年中97%的根系生物量分布在0～35cm的基质层中,第2年植物根系在深度方向上有了更大的扩展.湿地中上层水体DO和ORP在沿程方向上是逐渐升高的,底层的变化很小,在水深方向上上层大于中底层.受芦苇根系主要分布在基质上层的影响,距地表20cm的范围内基本属于中等还原环境,中底层水体为强还原环境,水平潜流湿地内部总体上是厌氧状态的.受植物光合作用及大气复氧作用的影响,湿地水体DO在1d之内先升高后降低.水体DO及ORP随着HLR的增大而降低.考察了植物根区ORP状况及根系分布对水体氧化还原状态的影响,结果表明,根系表面的ORP高达(260.6±54.3)mV,远高于水体的ORP(-220.3±21.5)mV.植物根系的释氧作用提高了根区的氧化能力.根区的好氧微环境不足以改变湿地内部的整体厌氧状态;但湿地上层大量根系分布仍然起到了改善湿地上层环境氧化状态的作用.     

用溶解氧浓度作为SBR法过程和反应时间控制参数

进行了以DO作为SBR法过程和反应时间控制参数的试验研究。结果表明,无论使曝气量或初始污泥浓度大幅度变化,还是逐渐或突然改变初始有机物浓度等各种试验条件,都会在反应阶段开始不久出现所谓平衡DO浓度现象;当有机物达到其难降解浓度时DO浓度迅速地大幅度升高。因此,在目前还没有简易、快速的有机物浓度传感器的情况下,DO不仅可作为反应时间的指示性控制参数,而且也能可靠地作为反应阶段的过程控制参数。     

DO C/N对同步硝化反硝化影响的试验研究

在序批式活性污泥反应器(SBR)内,以模拟的城市污水为处理对象,研究DO、C/N等因素对同步硝化反硝化脱氮效率的影响。研究表明:采用连续曝气工艺,在进水COD=200mg/L,NH4+-N=30mg/L条件下,控制DO在0.5～1.5mg/L范围内时,出水TN浓度为1.98～6.3mg/L,TN的平均去除率在80%以上,最高去除率达到93.74%,并可推断出在反应系统内存在好氧反硝化菌;C/N在3.3～10之间时,C/N越高,出水NO3--N浓度越低,SND效果越好。     

以DO作为MSBR污水处理系统模糊控制参数的研究

改良序批式活性污泥法（Modified Sequencing Batch Reactor,MSBR）处理污水主要是一个好氧过程,需氧量与有机物的降解有关。反应池内溶解氧（DO）的变化取决于进水的浓度、曝气量、污泥浓度等因素。试验研究表明,进水浓度高,需氧量大,反应时间长;供气量大,有机物降解快,反应时间短。而以上污水处理过程的特征都可以由反应池中DO的变化来反映,采用DO的在线检测来作为MSBR的污水处理过程和终点控制参数是可行的。     

基于DO和ORP一阶导数的短程硝化SBR实时控制研究

以序批式生物反应器（Sequencing Batch Reactor,SBR）为基础,研究了短程硝化SBR启动过程中在线监测信号（溶解氧（DO）和氧化还原电位（ORP））的变化规律,考察了不同进水氨氮负荷下DO和ORP一阶导数的变化特征,并对SBR中不同阶段的微生物群落结构进行了对比分析.结果表明,在特定的运行条件下（29~30℃,初始pH>8.2,SRT = 14）,避免硝化阶段的过度曝气,可在第6 d实现短程硝化-反硝化SBR的快速启动.SBR对氨氮去除率维持在97%以上,亚硝化率（NAR）可长期稳定在98%以上.对SBR运行过程中的DO和ORP进行了长期监测,并对它们的一阶导数进行实时计算,结果发现,在短程硝化终点和反硝化终点处,DO与ORP的一阶导数均出现了极值,并且在不同进水氨氮负荷下,极值基本维持稳定.微生物群落分析结果表明,全程硝化阶段的污泥中同时含有氨氧化菌（AOB）和亚硝酸氧化菌（NOB）,短程硝化污泥中几乎不含NOB.研究表明,利用DO和ORP的一阶导数极值作为控制参数是稳定可行的,对实现短程硝化SBR工艺的实时控制具有潜在的研究和应用价值.     

利用主要缺氧段ORP作为连续流单污泥污水脱氮除磷系统调控参数

为了优化污水脱氮除磷系统的运行,基于试验结果和物料平衡分析,以系统脱氮除磷性能和缺氧吸磷性能为评价依据,考察主缺氧段氧化还原电位(ORPm)作为连续流单污泥脱氮除磷系统运行调控参数的可行性,并揭示其与氮、磷物质转化规律的关系,确定最佳ORPm设定值.试验期间,以硝化液内循环流量为被控变量,采用PLC自动控制系统调控ORPm,其它运行参数保持不变.试验分为6个阶段,各阶段控制系统ORPm设定值分别为-143、-123、-105、-95、-72以及-57 m V.结果表明,不同ORPm设定值条件下,出水氨氮浓度变化较小,但TN、TP浓度变化较明显,当ORPm设定值为-95 m V时,连续流单污泥脱氮除磷系统具有最佳的氮磷去除性能.物料平衡分析结果表明,当ORPm设定值由-143 m V增加至-57 m V时:1主缺氧段硝酸盐氮反应量分别为214.40、235.16、241.16、244.02、240.90以及233.65 mg·h-1;该段内TN转化量分别为244.92、255.85、328.04、347.45、336.42以及320.60 mg·h-1,硝酸盐氮和TN反应量均在ORPm设定值为-95 m V时达到峰值.2厌氧段释磷量分别为-214.12、-228.64、-259.26、-264.54、-256.92和-252.84 mg·h-1,系统总吸磷量分别为252.15、275.85、332.25、338.10、336.15和324.30 mg·h-1,其中主缺氧段吸磷量分别为30.27、62.14、124.58、154.41、150.41和138.30 mg·h-1,吸磷量在ORPm设定值为-95 m V时达到峰值.结果表明,ORPm值可作为连续流单污泥脱氮除磷系统运行调控参数.     

不同曝气工艺对佛山水道水质DO和COD的影响

通过现场模拟试验,探讨了雾化管、射流器、橡胶坝和叶轮4种曝气工艺对改善佛山水道水质的影响。结果表明,4种工艺的平均复氧效率(14.3%~36.6%)和对COD的平均去除率(9.6%~24.6%)显示了较大差异。橡胶坝和雾化管曝气工艺的复氧效率较高,而叶轮和射流器曝气工艺则对COD去除有较好效果。在曝气并结合混凝的对照试验中,投加絮凝剂有助于提高水中DO和去除COD。     

On-line controlling system for nitrogen and phosphorus removal of municipal wastewater in a sequencing batch reactor (SBR)

The objectives of this study were to establish an on-line controlling system for nitrogen and phosphorus removal synchronously of municipal wastewater in a sequencing batch reactor (SBR). The SBR for municipal wastewater treatment was operated in sequences: filling, anaerobic, oxic, anoxic, oxic, settling and discharge. The reactor was equipped with on-line monitoring sensors for dissolved oxygen (DO), oxidation-reduction potential (ORP) and pH. The variation of DO, ORP and pH is relevant to each phase of biological process for nitrogen and phosphorus removal in this SBR. The characteristic points of DO, ORP and pH can be used to judge and control the stages of process that include: phosphate release by the turning points of ORP and pH; nitrification by the ammonia valley of pH and ammonia elbows of DO and ORP; denitrification by the nitrate knee of ORP and nitrate apex of pH; phosphate uptake by the turning point of pH; and residual organic carbon oxidation by the carbon elbows of DO and ORP. The controlling system can operate automatically for nitrogen and phosphorus efficiently removal. __________ Translated from Water & Wastewater Engineering, 2006, 26(5): 728–733 [译自: 给水排水]     

缺氧条件下进水时间与溶解氧对底物贮存的影响

采用6个缺氧-好氧SBR反应器,考察了进水时间及溶解氧(DO)浓度对活性污泥系统中底物贮存的影响.缺氧进水条件下,进水时间的长短对底物贮存影响并不明显.进水时间由10min延长至60,90,120min时,各SBR系统内聚-β-羟基烷酸(PHA)贮存量依次小幅下降,最大差值为0.21mmolC/L, fPHB/HAc值在0.84~0.90范围内波动. 好氧曝气阶段控制低DO(0.5mg/L)运行比高DO(2.0mg/L)运行条件更有利于提高PHA的贮存量,90min进水时,高、低DO条件下PHA的平均合成量分别为3.1,5.0mmolC/L.而突然将进水时间90min缩短至10min,使得高、低DO系统中底物贮存量均增大,而高DO系统中底物贮存量的增长更为明显.     

低温SBR反硝化过程亚硝态氮积累试验研究

采用SBR法处理经缺氧/厌氧UASB预处理的渗滤液,在SBR反硝化过程观察到明显的亚硝态氮积累现象.在此基础上,为深入了解反硝化过程亚硝态氮积累的机制,考察低温条件下5种类型碳源(甲醇、乙醇、乙酸钠、丙酸钠和葡萄糖)对SBR反硝化过程亚硝态氮积累的影响.结果表明,在温度为13.9℃情况下,甲醇、乙醇、乙酸钠、丙酸钠为反硝化碳源时,系统内均发生明显的亚硝态氮积累.此外,4种不同初始NO_3~--N浓度(64.9、 54.8、 49.3、 29.5 mg/L)还原过程中, NO_2~--N最大积累浓度分别为37.8、 21.5、 25.2、 18.8 mg/L,积累速率(N/VSS·t)分别为 0.117、 0.136、 0.235、 0.068 g/(g·d),并且ORP曲线先后出现\"nitrate knee\"和\"nitrite knee\"2个拐点,可分别指示NO_3~--N、NO_2~--N还原反应结束.     

实时控制条件下外加碳源用于低C/N比养殖废水处理中污泥膨胀的控制研究

养殖废水是一类典型的高氨氮废水.在低C/N比进水条件下,生物处理单元内较易出现污泥膨胀现象.采用实时控制技术,建立了序批式反应器(SBR)优化硝化-反硝化控制系统,进行了外加碳源用于低C/N比养殖废水处理中的污泥膨胀控制研究.并探讨了优化控制系统对污泥膨胀的控制机制.结果表明,低C/N比进水条件下,不完全硝化-反硝化过程导致硝酸盐及氨氮的累积是低F/M条件下污泥膨胀的主要原因.根据进水水质变化,实时控制系统自动优化外加碳源投加量,可有效控制由不完全硝化-反硝化反应引起的污泥膨胀.