多相催化臭氧化水处理技术研究进展

在水处理研究与实践中,多相催化臭氧化技术作为一种新型高级氧化技术,受到高度关注。多相催化臭氧化的催化剂常采用金属氧化物、纳米金属氧化物和金属氢氧化物,其载体通常采用活性氧化铝、活性炭及蜂窝陶瓷等多孔材料。对多相催化臭氧化常用的催化剂及其载体在水处理中的应用进行评述,并分析了该技术的应用前景及研究中存在的问题。     

生物膜多基质模型及其对BAF处理合成污水的模拟

将简化的活性污泥模型ASM3与传质反应方程相耦合,建立了生物膜多基质模型(BMSM),在此基础上,运用均相生物膜反应单元概念,导出了曝气生物滤池(BAF)反应器一维模型.模型方程表明,出水基质浓度与生物膜表面积相关,与反应器体积无关.灵敏度分析结果表明,出水水质对大部分动力学参数灵敏度较低,对生物膜参数如表面积、膜厚、活性附着生物量等灵敏度较高.进行了以陶球为滤料的BAF处理合成生活污水实验,测定了生物膜膜厚、生物膜干密度、生物膜面积分别为300μm、45kg/m³、5.65m².用Matlab语言对BAF的稳态运行进行模拟,考察了COD、NH₄⁺-N、NO₃^--N沿填料高度浓度上的变化.结果表明,建立的BMSM能较好地模拟BAF的稳态运行.     

活性污泥絮体粒径分布与分形维数的影响因素

絮体粒径分布和分形维数是活性污泥的重要参数.应用激光粒度仪测量了好氧活性污泥絮体在絮凝过程的粒径分布,研究了速度梯度、VSS/SS、EPS含量及Zeta电位对絮体粒径分布的影响.结果表明,絮体平均粒径与速度梯度显著负相关(R2>0.80),与Kolmogorov尺度数量级基本相当,其间差异性与污泥VSS/SS、絮体强度等有关;相同的速度梯度下,絮体平均粒径与VSS/SS或EPS含量显著正相关(R2>0.85),与Zeta电位负相关.有机质和EPS在活性污泥絮凝中作用明显,会增强絮体强度,提升絮凝效果;EPS中蛋白质比多糖对絮凝的促进作用更明显.基于显微图像分析方法,得到了好氧活性污泥絮体二维分形维数为1.28~1.72,三维分形维数为1.70~2.69.絮体分形维数随VSS/SS或EPS含量的增加而减小;对于相同的活性污泥,絮体三维分形维数随粒径增大而减小,符合幂函数关系式.     

微量NO2对氨氧化过程中产物的影响

在无O2条件下,氨氧化速率越高,氨氧化过程中产生的NO-2-N、NO-3-N浓度和氮损失越大;NO2为25×10-6 mg/L时氮损失率最大,约为20.93%.在相同浓度的O2条件下,氮损失与氨氧化速率相关,氨氧化速率增加时,氮损失增大.在O2的体积分数为2%时,50×10-6 mg/L NO2时的氮损失率最大,为27.57%;在O2的体积分数为21%时,100×10-6 mg/L NO2时的氮损失率最大,为34.19%.     

颗粒污泥反硝化动力学特性及微量NO2的影响

采用批试验方法,研究了颗粒污泥反硝化动力学特性及微量NO2的影响.采用Monod模型描述反硝化反应动力学,得到有机物半饱和常数为4.72 mg/L,亚硝态氮半饱和常数为2.26 mg/L,最大亚硝态氮降解速率为0.0069 mgNO2--N/(mg MLSS·h).微量NO2对反硝化具有抑制作用,采用反竞争性可逆抑制模型描述了微量NO2对反硝化速率的影响,得到微量NO2下的最大反硝化速率为0.006865 mg NO,2--N/(mg MLSS·h),亚硝态氮半饱和常数为0.1 mg/L,NO2抑制系数为1.53 mg/L.在通入51.3、102.7、205.4和308.1 mg NO2/m3时Nox的损失量分别是78.7%～99.4%、81%～99.4%、65.1%～97.9%和38.9%～89.7%,相当部分的Nox损失.     

呼吸测量法测定废水中活性异养菌COD组分

废水中的活性异养菌(XH)会影响废水生物处理过程动力学,过程模拟需要对其定量表征.通过2种方法对城市污水中XH进行呼吸测量,分别结合XH最大比呼吸速率参数(P方法)和细胞生长过程模型拟合(F方法)测定其中的XH-COD组分.结果表明,F方法的测量结果是P方法的0.6～0.9倍,两者存在一定的丰廿关性;对于含高XH、低易生物降解基质(RBCOD)的废水,呼吸测量得不到明显的呼吸速率指数上升段,影响F方法的测定结果,水样稀释和外加RBCOD是可行的改进办法.使用P方法得到某城市污水厂进水的XH-COD占总COD的23%～46%(平均31%),高于多数文献报道结果.     

完全自营养脱氮过程中的影响因素

基于正交实验考察了溶解氧（DO）、初始NH4＋-N浓度、pH对SBR自营养脱氮性能的影响。结果表明,DO和NH4＋-N浓度对好氧氨氧化速率影响大,pH对好氧氨氧化速率的影响小;DO、NH4＋-N浓度对亚硝酸氧化速率的影响较大,pH对亚硝酸氧化速率的影响较小;DO、NH4＋-N浓度和pH对厌氧氨氧化菌（ANAOB）的活性影响较小。好氧氨氧化菌（AOB）直接影响到CANON系统的总氮去除能力,是CANON系统的控制反应,DO是关键控制因子。实验确定的CANON系统优化运行条件为,DO（0．3±0．05）mg／L、初始NH4＋-N浓度150mg／L和pH7．4。     

生物脱氮与甲烷化耦合的EGSB-BAF工艺模拟

以活性污泥3号模型(ASM3)为平台,通过引入厌氧氨氧化和甲烷化过程、以2步硝化-反硝化取代1步硝化-反硝化过程以及区分硝酸盐和亚硝酸盐条件下的内源呼吸过程,建立了同时具有甲烷化、厌氧氨氧化和2步硝化反硝化功能的EGSB-BAF工艺模型.该模型包括5种微生物、28个生物过程,同时考虑了温度、pH值和抑制性物质对生物过程的影响.以实验室EGSB-BAF集成工艺的实验数据,结合灵敏度分析对部分模型参数进行了校核.采用校核后的模型对集成工艺EGSB段和BAF段出水的COD、NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度进行模拟,结果表明,EGSB段和BAF段的出水中COD、NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度的模拟值与实测值的误差在可接受范围内.表明模型能够描述工艺的主要生物反应过程,可以作为指导工艺研究、设计和运行优化的手段.     

呼吸法测定硝化菌产率系数实验研究

基于硝化过程中合成代谢和能量代谢耦合原理,分析硝化过程中的电子流,建立自养硝化菌细胞生长与氨氮氧化耗氧量之间的关系。采用间歇实验方法,通过电解质呼吸仪测定硝化过程的累积耗氧量和耗氧速率,使用M ann-Ken-dell趋势检验方法确定实验中硝化菌进入内源呼吸的时刻以及内源呼吸过程中的耗氧速率,估算出氨氮氧化的耗氧量。计算结果表明本实验中硝化菌产率系数为0.2345±0.0115 mg COD/mg NH4+-N。     

卡鲁塞尔氧化沟反应器两相流PIV图像处理研究及实验分析

在单相数字粒子图像测速度(PIV)技术的基础上,研究了PIV两相流动的测试及图像处理方法.利用数学形态学的原理以及互相关法,对两相粒子图像进行标定、识别、区分和流场分析,编辑了相应的软件.并采用此技术对卡鲁塞尔氧化沟模型直道及弯道段二维液固两相流速进行测量,克服了传统点测量方法无法获取全场流动同步信息的缺陷,较好地反映了不同位置处固液流动分布的基本特性.结果表明,沟内径向流速远小于轴向,流速大小相差约一个数量级;同一断面上轴向流动分布是决定水力特性的主要因素;径向流速和水体动能是决定污泥沉积位置的主要因数,固相总体流速小于液相.