活性污泥儲存與消耗乙酸基質的實驗與模擬.pdf

1、回收廢水中各種有價值資源是廢水處理領域的重要發(fā)展方向。在序批式(SBR)反應器中脈沖或連續(xù)投加乙酸基質,監(jiān)測氧利用速率(OUR)、質子消耗速率(HPR),聚羥基烷酸脂(PHA)和出水COD濃度的變化,研究活性污泥儲存及消耗乙酸基質的特征以及基質投加方式的影響?；诨钚晕勰嗤瑫r貯存生長理論,建立同時貯存生長-溶解性微生物產物(SSAG-SMP)模型,對活性污泥儲存及消耗乙酸基質過程進行模擬,分析各子過程的變化規(guī)律,為有效處理廢水的同時生產

2、高價值PHA積累基礎數據和提供理論指導。
　　(1)向反應器內脈沖投加100mgCOD/L、200mgCOD/L/、300mgCOD/L的乙酸基質,OUR、HPR、PHA、COD曲線的變化基本一致:OUR、HPR瞬時增加,迅速達到峰值并穩(wěn)定保持一段時間,在此期間PHA含量不斷增加,COD不斷被消耗;當COD消耗完后,PHA含量及OUR、HPR開始下降,并逐漸趨于穩(wěn)定。
　　(2)在外部有機碳基質豐富時,活性污泥處于飽食狀態(tài),

3、細胞同時利用基質合成內部貯存物PHA及細胞生長;在外部有機碳基質耗盡時,活性污泥進入饑餓期,只能利用其內部貯存物 PHA進行生長;當PHA下降至最低水平后,活性污泥進入內源呼吸階段。實驗結果顯示,COD消耗至最低水平、PHA最大濃度出現的時間與OUR、HPR開始快速下降相對應,定義從投加基質至OUR、HPR開始快速下降的歷時為飽食期,該對應點象征著飽食期的結束。
　　(3)在SBR運行條件下,基質投加方式對活性污泥儲存消耗乙酸基質

4、有重要影響。在基質投加歷時分別為15min、30min、60min時,能觀察與脈沖投加相似的明顯的飽食-饑餓OUR曲線;當基質投加歷時為120min和300min時,OUR曲線沒有明顯的飽食期。隨著投加時間增長,飽食期平均OUR和最大OUR均下降, PHA產率降低,甚至發(fā)生PHA的凈消耗。此外,隨著基質投加歷時的增長,OUR、PHA在飽食期均為緩慢增長,說明此過程外部基質貯存、基于外部基質的直接生長、基于貯存物的間接生長同時發(fā)生。

5、>　　(4)基于基質貯存與微生物生長的耦合機制,結合溶解性微生物產物(SMP,包括基質利用相關產物(UAP)和微生物量相關產物(BAP))形成與降解動力學,建立了SSAG-SMP模型。模型對OUR、COD、HPR的模擬結果與實驗數據相吻合,證明該模型可以準確合理的描述活性污泥同時儲存與降解基質的生物化學過程。
　　(5)OUR、HPR的模擬結果呈現了各個子過程分別對OUR、HPR的貢獻。當外部基質充足時,貯存有機物過程的質子消耗速

6、率及氧氣消耗速率分別為利用外部基質直接生長的2倍;當刪除PHA代謝動力學表達式中的開關函數(KS/KS+SS)時,即使利用外部基質生長、利用外部基質貯存、利用貯存物生長三個過程同時獨立進行,OUR的模擬結果與實測數據吻合更好。COD的模擬結果呈現了不同溶解性微生物產物組分對COD動態(tài)變化的貢獻。在整個反應周期,BAP的產生速率保持一致,含量隨時間不斷增加;UAP在飽食期不斷增加,基質匱乏期不斷減小。
　　(6)利用OUR、HPR與