颗粒龄对好氧颗粒性能的影响及好氧颗粒的数学模拟

摘要

好氧颗粒污泥是活性污泥微生物通过自固定作用形成的生物聚集体。由于好氧颗粒污泥具有规则致密的结构、多样的微生物种群、良好的沉降性能和较高浓度的生物体截留等特性,将其用于高浓度有机废水处理已成为当前研究热点。
　　本研究分三个部分。第一部分为不同颗粒龄的好氧颗粒污泥性能的研究。在SBR反应器中,分别以絮状活性污泥培养的好氧颗粒和直接接种已稳定运行一年的好氧颗粒为对象,对两种颗粒龄不同的颗粒污泥的形态、理化特性、对有机物降解能力及微生物活性进行了比较。结果表明,小颗粒龄好氧颗粒的平均湿密度、污泥比重和完整系数(IC)分别为1.066 g/cm3、1.013 g/cm3和98.7％,各指标均高于大颗粒龄好氧颗粒的1.026 g/cm3、1.010 g/cm3和98.4％,两者的平均粒径分别为1.9 mm和2.2 mm。小颗粒龄好氧颗粒的沉降速度和沉降性能均明显高于大颗粒龄好氧颗粒。小颗粒龄好氧颗粒对COD、NH3-N、TP的去除率均高于大颗粒龄好氧颗粒,但两者对TN的去除效果相差不大。小颗粒龄好氧颗粒的SOURH、SOURNH4、SOURNO2分别为26.4、14.8和11.2 mg/(h·g),均大于大颗粒龄好氧颗粒的25.2、14.4和8.4 mg/(h·g)。
　　第二部分为模型中进水组分的测试与分析。采用间歇OUR呼吸计量法及絮凝+0.45μm过滤法测定进水中易生物降解有机物SS,结果表明测定采用絮凝+0.45μm过滤法具有很好的稳定性,采用间歇OUR法对结果的解析存在主观性,并对测量技术和仪器精密度的要求很高。采用0.45μm过滤法处理系统出水测定溶解性惰性有机物SI,结果表明该方法简单、实用、具有很好的重现性。
　　第三部分为修正的ASM3模型对好氧颗粒SBR系统的模拟研究。在ASM3模型的基础上引入了同时贮存和生长的概念,以及两步硝化反硝化的概念,建立了一个用于描述好氧颗粒内部生化反应的修正的ASM3模型。通过分析化学计量学和动力学参数对出水COD、NH3-N和TN的敏感性,将灵敏度较大的11个参数(YH,O2,KS,μH,STO,μH,bSTO,O2,μAOB, KAOB,O2,ηNO3,ηNO2, bNOB,和KNOB,O2)进行了校正。之后,用典型周期内COD、NH3-N和TN浓度变化的试验数据验证模型,得到较好的模拟结果。最后,通过比较得到,修正后的ASM3模型比传统的ASM3模型能更准确地预测COD和氮的去除情况。

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1 绪论

1.1 好氧颗粒污泥研究现状

1.2 ASM模型的研究与应用现状

1.3 本课题研究目的、意义及主要内容

1.4 本课题的创新点

2 不同颗粒龄的好氧颗粒污泥性能的研究

2.1 试验材料与方法

2.2 外观特征

2.3 密度、含水率、污泥比重和物理强度

2.4 粒径分布

2.5 沉降性能

2.6 处理效果

2.7 好氧颗粒污泥的活性

2.8 本章小结

3 模型中进水组分的测试与分析

3.1 试验材料与方法

3.2 易生物降解有机物SS

3.3 惰性溶解性有机物质SI

3.4 本章小结

4 修正的ASM3模型对好氧颗粒SBR系统的模拟研究

4.1 试验材料与方法

4.2 模型的建立

4.3 灵敏度分析

4.4 模型的校准

4.5 模型的验证

4.6 试验结果和模拟结果的比较

4.7 修正的ASM3模型和ASM3模型模拟结果的比较

4.8 本章小结

5 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

致谢

参考文献

附 录 攻读硕士学位期间发表的学术论文