基于PIV技术的ABR反应器在不同HRT下的液相流态特性

利用激光粒子图像测速技术（PIV）对ABR反应器的液相流态进行了研究,在水力停留时间（HRT）为3~58 h变化时,测试得反应器内下流室和上流室折流板内外侧关键截面的流场数据,获得了相关流场特征,包括速度矢量图、流线图谱和涡量场等。结果表明,HRT对下流室和上流室的液相轴向、径向平均速度和平均涡量强度影响不同,液相回流面积随HRT的增加逐渐减小;下流室液相平均涡量强度随HRT的增加逐渐增加;上流室液相平均涡量强度随HRT的增加逐渐减小。下流室和上流室在特定HRT时产生涡流、沟流。在本实验条件下,当处理难降解或高浓度废水时,得出HRT为33 h时反应器整体流态最佳。     

中低温厌氧处理城市污水污泥颗粒化的研究

用高径比为3：1的UASB反应器分别在35℃和室温条件下处理模拟城市污水,研究了污泥的颗粒化过程.比较了在不同温度、浓度下形成的颗粒污泥的特征.水温为9～25℃,进水浓度为100～200 mg COD/L,水力上流速度（Vup）在0.013～0.11 m/h的4^#UASB反应器在60 d内在形成了成熟的颗粒污泥.研究表明,进水中低的有机物浓度,低的Ca^2＋、Mg^2＋浓度和低的Vup没有抑制颗粒化进程.     

曝气生物滤池去除有机物与反应常数及膜厚的关系

推导了BAF前置反硝化工艺简化动力学模型,揭示了BAF去除有机物与反应速率常数与膜厚的关系。同时以生物膜中活性物质与非活性物质增长生物数学模型体系为基础,从理论上推导了BAF最佳膜厚的范围。     

多隔室厌氧折流板反应器(ABR) 的水力特性试验研究

对ABR反应器的水力流态进行了示踪剂试验,分析了特征截面面积对ABR水力特性的影响,采用停留时间分布(RTD)法研究了不同进水COD浓度和HRT条件下ABR反应器的水力特性,结果表明不同进水COD浓度时ABR反应器的RTD曲线相似,表明进水COD浓度不是影响ABR水力特性的主要因素;不同HRT条件下RTD曲线差异很大,表明HRT对ABR的水力特性影响较大,随着水力停留时间的延长,N值增大,1/Pe减小,ABR的流态趋于推流流态,随着HRT的缩短,N值减小,1/Pe数增大,ABR反应器趋于完全混合流态.     

铁矿石对脱除烧结废气中NOx的催化效应

向混合料中加添加剂能够在烧结过程中脱除烧结废气中的NO。实验研究了铁矿石对NO脱除反应的催化效应。在900℃下,分别以5种不同铁矿石作为填料层,用2种标准气体和压缩空气配制的混合气体模拟烧结废气。试验结果表明,铁矿石种类对铁矿石的催化能力有重要影响。D型铁矿的催化能力最强而且不会发生弱化,NO转化率接近100%;其它几种铁矿石的催化能力较差,随着反应时间的延长有明显的弱化现象,但很快即基本趋于稳定状态,NO转化率达到了60%~70%。     

基于溶解氧和缺氧时长调控的间歇曝气策略对短程硝化脱氮工艺的影响

短程硝化的实现可推动能源节约型脱氮工艺的应用。通过阐述间歇曝气策略实现短程硝化的机理,分析了应用间歇曝气策略实例中的运行参数,总结了DO协同缺氧时长分别在单独短程硝化工艺、短程硝化-反硝化(PN/D)工艺以及短程硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺中的影响效果,如对功能菌活性和系统脱氮效率的影响;提出了以功能菌种、污泥存在形式等影响途径作为依据,基于DO协同缺氧时长的调控策略,并对各脱氮工艺中的运行参数进行优化,以期为各工艺系统实现最佳运行效果提供参考。     

基于入口NOx质量浓度修正的脱硝系统多模型预测控制策略及其应用案例

建立不同锅炉工况下基于欧式距离聚类的总给煤量长短期记忆神经网络预测模型,对入口处的NO_x质量浓度数据进行修正,其验证集上的均方根误差为3.53 mg·m^-3。该结果优于常见的回归方法深度神经网络与随机森林回归的预测结果。以此为基础,研究了基于入口NO_x质量浓度修正的多模型预测控制(MMPC),设计并进行了脱硝系统仿真。仿真结果表明,与原有控制条件相比,基于入口NO_x质量浓度修正的MMPC策略使脱硝系统出口NO_x质量浓度波动幅度减小了63.7%,并能满足出口质量浓度指标为40 mg·m^-3时的控制要求,实现卡边控制。现场工程应用结果表明：在高、中、低负荷正常运行的工况条件下,入口修正-MMPC策略可将出口NO_x质量浓度波动分别控制在±10.6 mg·m⁻³、±5.5 mg·m⁻³、±4.9 mg·m⁻³,以标准差来衡量波动幅度即分别减小了53.4%、74.7%、64.6%,此控制水平优于原有控制效果;在出口NO_x质量浓度易超标并出现高浓度氨逃逸的快速变负荷工况下,升、降负荷出口NO_x质量浓度波动分别控制在±6 mg·m⁻³、±5 mg·m⁻³,此控制水平仍优于原有控制效果。本研究的入口修正-MMPC控制策略可实现不同负荷、工况下的喷氨控制,减小出口NO_x波动幅度,降低后续设备低温腐蚀的风险,从而提高SNCR/SCR联合脱硝系统运行的经济性和安全性。     

基于固态碳源的同步硝化反硝化反应器对海水养殖废水中氮的去除性能

通过批次实验考察了非生物作用下3-羟基丁酸/戊酸酯共聚物(PHBV)的有机碳释放规律;以PHBV颗粒和陶粒作为填料建立了填充柱生物膜反应器,并通过长期(90 d)运行考察了其对海水养殖废水中氮的去除性能。结果表明,非生物作用下PHBV难以向水体中释放有机碳;以PHBV作为固态碳源的生物膜反应器可以实现同步硝化反硝化。反应器运行状态(HRT为2 h)稳定后,氨氮和总氮的去除率分别为(91.8±1.3)%和(87.5±2.2)%,硝化速率和反硝化速率分别为0.11 g·(L·d)⁻¹和0.20 g·(L·d)⁻¹。填充柱沿水流方向可以分为2个区段,0~20 cm柱体内主要进行同步硝化反硝化过程,20~100 cm柱体内主要进行反硝化过程;反应器中微弱的亚硝酸盐积累可以归因于短程反硝化。以上研究成果可以为海水养殖业绿色发展提供参考。     

不同阳离子和碳氮比对反硝化性能及亚硝酸盐氮积累的影响

在序批式反应器(SBR)中,采用乙酸钠为碳源,通过硝酸钠和硝酸钙的交替投加、微量元素的投加以及碳氮比(COD/NO₃⁻-N)的改变,探究了不同控制条件对反硝化性能及NO₂⁻-N积累的影响,并分析了反应器中微生物种群演替特征。结果表明,在以乙酸钠为碳源的SBR中,Ca²⁺浓度过高会抑制反硝化。以NaNO₃为NO₃⁻-N来源时,硝酸盐氮还原率维持在50%左右;相同条件下,以Ca(NO₃)₂为NO₃⁻-N来源时,硝酸盐氮还原率仅有20%。反应器中补充适量磷元素后,硝酸盐氮还原率提高至62%,同时有少量的亚硝酸盐氮积累。当C/N比提高为4后,硝酸盐氮还原率大于98%,长期运行下亚硝酸盐氮积累率平均为83.8%。高通量测序分析结果表明,变形菌门和拟杆菌门在系统中占主导地位。NO₂⁻-N积累的关键功能菌属是Thauera菌属,其最高占比为17.25%。以Ca(NO₃)₂为NO₃⁻-N来源时,Thauera菌属占比仅为0.14%。以上研究结果为短程反硝化的快速启动和稳定运行提供参考。     

基于SNADPR作用的复合式人工快速渗滤系统的运行性能及微生物学特征

将基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)作用的人工快速渗滤(CRI)装置与反硝化除磷(DPR)型CRI装置耦合为基于同步短程硝化、厌氧氨氧化、反硝化和反硝化除磷(SNADPR)作用的复合式人工快速渗滤(H-CRI)系统,探究了其运行性能及微生物学特征。当H-CRI系统按照内循环潮汐流模式连续运行时,反应装置在水力负荷为0.18 m3·(m2·d)−1的条件下对生活污水中有机物、TN、$ {\rm{N}}{{\rm{H}}_4^ +} $-N和TP的去除率分别可达(94.39±1.32)%、(97.87±0.43)%、(99.00±0.32)%和(95.96±2.79)%。其中,CANON反应与生物蓄磷作用分别是系统脱氮除磷的主要途径,两者去除的氮磷量分别占H-CRI系统脱氮除磷总量的(72.13±6.12)%和(82.29±5.58)%。结合分子生物学实验结果可知,适宜的耦合模式有助于实现H-CRI系统中好氧氨氧化微生物、厌氧氨氧化菌、反硝化菌和聚磷菌群的有效协作,进而可促进SNADPR反应体系在其中形成并强化,实现对生活污水中有机物及氮磷元素的高效同步去除。