一种用于评估污水处理厂有机物降解与硝化反应活性的方法

摘要

本发明公开了一种用于评估污水处理厂有机物降解与硝化反应活性的方法，涉及区分活性污泥法技术领域，S1、建立模型；S2、构建矩阵描述图；S3、构建活性污泥模型；S4、构建计量系数表；S5、计算对比。该区分活性污泥法作用过程中有机物降解和硝化反应的方法，该方法利用ASM法计算理论降解速率，相较于米氏方程法，ASM法充分考虑污泥的各反应过程，更贴合实际情况，避免误差；该方法以产物来计算氨氮的硝化，更准确表达氨氮的耗氧量；根据各物质的实际降解速率推算呼吸速率，以实际值和理论值进行对比可以更好的体现差异性，以此可以更好的判断有机物降解和硝氮的降解速率以及污水对各反应的影响程度。

说明书

技术领域

本发明涉及区分活性污泥法技术领域，具体为一种用于评估污水处理厂有机物降解与硝化反应活性的方法。

背景技术

活性污泥法是污水处理中的重要方法，该方法因具有经济、处理效果好而得到普遍应用。其中好氧活性污泥法可将有机物降解为小分子有机物或二氧化碳和水，从而降低水中有机物的含量；此外好氧活性污泥中的硝化细菌可将氨氮氧化为硝氮，这将有利于后续反硝化细菌对硝氮的利用，即将硝氮转化为氮气，利于氮的去除。

目前国内对于总氮指标控制非常严格，在实际运行中总氮的控制也相对滞后，工业废水中成分复杂，部分污染物质达到一定浓度后，会对有机物降解或氨氮硝化产生抑制作用，而该现象是常规指标无法指示出来，即污水处理厂进水的常规指标正常，但造成生化系统出现异常的现象，且出现异常现象后无法区分开是对有机物降解或硝化反应有所损害，不利于后续修复。本发明提供了一种用于评估污水处理厂有机物降解与硝化反应活性的方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于评估污水处理厂有机物降解与硝化反应活性的方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现、一种用于评估污水处理厂有机物降解与硝化反应活性的方法，包括以下步骤：

S1、建立模型；

S2、构建矩阵描述图；

S3、构建活性污泥模型；

S4、构建计量系数表；

S5、计算对比。

可选的，所述一种用于评估污水处理厂有机物降解与硝化反应活性的方法包括以下具体步骤：

S1、建立模型

根据ASM1中碳氧化与氨氮硝化基质降解建立模型，并通过进水水质指标分别计算出氨氮、COD降解速率；

S2、构建矩阵描述图

根据碳氧化与氮硝化模型中的组分列表，并将组分列表中的成分反应过程、异养生长、自养生长、衰解分解、自养分解和水解的反应速率计算记录；

S3、构建活性污泥模型

根据活性污泥成分，构建组成成分表，其将表中的成分按序号排列，并将成分定义标释出，方便查看；

S4、构建计量系数表

构建ASMI中5个化学计量系数，即异养菌产率系数、自养菌产率系数、生物固体的惰性组成分值、生物固体的含氮量与生物固体惰性组分含氮量单位时间内细胞的产生与消耗；

S5、计算对比

依据S1中的公式得到理论计算值，OURN，OUROC，并依据亚硝化反应与硝化反应化学式，在相同时间间隔T取试验用水检测氨氮(NH3)、硝氮、亚硝氮浓度，另一组平行实验添加硝化抑制剂后对好氧量(OD)进行实时检测。

可选的，所述S1建立模型过程中氨氮、COD降解速率公式为：

其中，Y

S

K

X

Y

S

K

X

μ

μ

可选的，所述S4构建计量系数表过程中的的反应温度为20°。

可选的，所述S5计算对比过程中亚硝化反应与硝化反应化学式为：

①亚硝化反应：

②硝化反应：

③全流程硝化反应：

可选的，所述S5计算对比过程中求得各阶段反应反应速率再结合化学反应方程式(3)可得：

ROUR

其中：ROUR表示转化速率

M

进而推算各物质的呼吸速率曲线，得到各部分的呼吸速率曲线，分别与基准值做对比，对比值小于50％，推断活性较差，OUR≥50％，活性较好。

本发明提供了一种用于评估污水处理厂有机物降解与硝化反应活性的方法，具备以下有益效果：该区分活性污泥法作用过程中有机物降解和硝化反应的方法，该方法利用ASM法计算理论降解速率，相较于单一的米氏方程法，ASM法充分考虑污泥的各反应过程，更贴合实际情况，减少误差；该方法以产物来计算氨氮的硝化，更准确表达氨氮的耗氧量；根据各物质的实际降解速率推算呼吸速率，以实际值和理论值进行对比可以更好的体现差异性，以此可以更好的判断有机物降解和硝氮的降解速率以及污水对各反应的影响程度。

具体实施方式

一种用于评估污水处理厂有机物降解与硝化反应活性的方法，包括以下步骤：

S1、建立模型；

S2、构建矩阵描述图；

S3、构建活性污泥模型；

S4、构建计量系数表；

S5、计算对比。

一种用于评估污水处理厂有机物降解与硝化反应活性的方法包括以下具体步骤：

S1、建立模型

根据ASM1中碳氧化与氨氮硝化基质降解建立模型，并通过进水水质指标分别计算出氨氮、COD降解速率；

S2、构建矩阵描述图

根据碳氧化与氮硝化模型中的组分列表，并将组分列表中的成分反应过程、异养生长、自养生长、衰解分解、自养分解和水解的反应速率计算记录；

S3、构建活性污泥模型

根据活性污泥成分，构建组成成分表，其将表中的成分按序号排列，并将成分定义标释出，方便查看；

S4、构建计量系数表

构建ASMI中5个化学计量系数，即异养菌产率系数、自养菌产率系数、生物固体的惰性组成分值、生物固体的含氮量与生物固体惰性组分含氮量单位时间内细胞的产生与消耗；

S5、计算对比

依据S1中的公式得到理论计算值，OURN，OUROC，并依据亚硝化反应与硝化反应化学式，在相同时间间隔T取试验用水检测氨氮(NH3)、硝氮、亚硝氮浓度，另一组平行实验添加硝化抑制剂后对好氧量(OD)进行实时检测。

S1建立模型过程中OURN，OUROC理论值的得出引用：

其中，Y

S

K

X

Y

S

K

X

μ

μ

S4构建计量系数表过程中的的反应温度为20°。

S5计算对比过程中亚硝化反应与硝化反应化学式为：

①亚硝化反应：

②硝化反应：

③全流程硝化反应：

S5计算对比过程中求得各阶段反应反应速率再结合化学反应方程式(3)可得：

ROUR

其中：ROUR表示转化速率

M

进而推算各物质的呼吸速率曲线，得到各部分的呼吸速率曲线，分别与基准值做对比，对比值小于50％，推断活性较差，OUR≥50％，活性较好。

综上，该区分活性污泥法作用过程中有机物降解和硝化反应的方法，使用时区分活性污泥法作用过程中有机物降解和硝化反应的方法包括以下具体步骤：

S1、建立模型

根据ASM1中碳氧化与氨氮硝化基质降解建立模型，并通过进水水质指标分别计算出氨氮、COD降解速率，S1建立模型过程中OURN，OUROC理论值的得出引用：

其中，Y

S

K

X

Y

S

K

X

μ

μ

S2、构建矩阵描述图

根据碳氧化与氮硝化模型中的组分列表，并将组分列表中的成分反应过程、异养生长、自养生长、衰解分解、自养分解和水解的反应速率计算记录；

S3、构建活性污泥模型

根据活性污泥成分，构建组成成分表，其将表中的成分按序号排列，并将成分定义标释出，方便查看；

S4、构建计量系数表

构建ASMI中5个化学计量系数，即异养菌产率系数、自养菌产率系数、生物固体的惰性组成分值、生物固体的含氮量与生物固体惰性组分含氮量单位时间内细胞的产生与消耗，S4构建计量系数表过程中的的反应温度为20°；

S5、计算对比

依据S1中的公式得到理论计算值，OURN，OUROC，并依据亚硝化反应与硝化反应化学式，在相同时间间隔T取试验用水检测氨氮(NH3)、硝氮、亚硝氮浓度，另一组平行实验添加硝化抑制剂后对好氧量(OD)进行实时检测，求得各阶段反应反应速率再结合化学反应方程式(3)可得：

ROUR

其中：ROUR表示转化速率

M

推算各物质的呼吸速率曲线，得到各部分的呼吸速率曲线，分别与基准值做对比，对比值小于50％，推断活性较差，OUR≥50％，活性较好。