SBR反硝化動(dòng)力學(xué)模型的建立及其應(yīng)用.pdf

1、隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,水體的氮元素污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。然而,如何合理設(shè)計(jì)污水廠中污水在反應(yīng)池內(nèi)停留時(shí)間或池容,降低資源的浪費(fèi),提高能源利用率是順應(yīng)我國(guó)當(dāng)前保護(hù)城市環(huán)境、節(jié)能減排發(fā)展要求的一項(xiàng)重要課題。
　　本研究在對(duì)硝化反硝化進(jìn)行試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,建立了適用于描述SBR硝化反硝化脫氮工藝的模型,并利用硝化反硝化模型對(duì)不同碳氮比下穩(wěn)定運(yùn)行的反硝化過(guò)程進(jìn)行了模擬和理論分析,為污水生物脫氮工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供技術(shù)參

2、考。主要得出以下結(jié)論:
　　(1)本研究以葡萄糖為碳源,采用溫度為20±0.5℃,pH在6.5~7.8范圍內(nèi)和曝氣量為35L/h的策略實(shí)現(xiàn)了硝化反硝化脫氮工藝的快速啟動(dòng)。待反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行,反應(yīng)器內(nèi)MLVSS穩(wěn)定在3500~4000mg/L,調(diào)整進(jìn)水碳與硝態(tài)氮比值分別為37.1、20.3和7.0,由于反應(yīng)器內(nèi)碳源—葡萄糖為易生物降級(jí)有機(jī)物,反硝化碳源充足,硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮還原速率由快到慢,硝態(tài)氮反硝化出水濃度幾乎為零。根據(jù)異養(yǎng)菌的缺

3、氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程,當(dāng)硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮濃度逐漸降低時(shí),硝酸鹽便成為反應(yīng)的限制因素,從而使得硝酸鹽還原速率降低。當(dāng)進(jìn)水碳與硝態(tài)氮比值為2.2時(shí),反應(yīng)器內(nèi)的COD不足以去除反應(yīng)器內(nèi)的硝態(tài)氮,出水亞硝態(tài)氮達(dá)7.73mg/L,硝態(tài)氮達(dá)6.39mg/L。
　　(2)選用活性污泥1號(hào)模型(ASM1)作為基礎(chǔ)模型,完成對(duì)ASM1四步脫氮、厭氧水解和發(fā)酵的修正和校正,建立了一個(gè)適用于描述SBR硝化反硝化脫氮工藝模型。利用MATLAB軟件編程,將模型

4、應(yīng)用于反硝化階段實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的擬合,取得了良好的模擬效果。
　　(3)試驗(yàn)表明:當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度一定,降低進(jìn)水碳與硝態(tài)氮比值,反硝化反應(yīng)時(shí)間隨碳與硝態(tài)氮比值減小而加長(zhǎng)。通過(guò)修正后的ASM1可以確定不同工況下合適的反硝化、硝化反應(yīng)時(shí)間,減少資源浪費(fèi)。當(dāng)反硝化反應(yīng)完全時(shí),bCOD與硝態(tài)氮比值越高,反硝化反應(yīng)所需時(shí)間越短,模擬城市污水廠SBR反應(yīng)池在不同碳氮比下的反硝化,反硝化反應(yīng)時(shí)間與總反應(yīng)時(shí)間最大百分比為50％。
　　(4)試

5、驗(yàn)測(cè)得比反硝化速率和污水水質(zhì)密切相關(guān),COD與硝態(tài)氮比值較小時(shí),以葡萄糖為碳源的廢水反硝化表現(xiàn)出兩個(gè)不同的比反硝化速率,分別是以SS和內(nèi)源物質(zhì)為碳源的比反硝化速率及僅以內(nèi)源物質(zhì)為碳源的比反硝化速率。
　　(5)去除單位質(zhì)量硝態(tài)氮所需的COD的量是關(guān)于SRT,YH和bH(或Kd)的函數(shù),當(dāng)進(jìn)水易生物降解物質(zhì)濃度占總COD質(zhì)量濃度百分比為15%,慢速可生物降解有機(jī)物濃度占總COD質(zhì)量濃度百分比為85%,排水比為0.3,泥齡為16d時(shí),