植物-活性污泥復合系統(tǒng)處理生活污水工藝建模.pdf

1、植物—活性污泥復合系統(tǒng)是一種將具有景觀生態(tài)功能的水生植物與活性污泥工藝相結(jié)合的新型污水處理技術。通過在傳統(tǒng)活性污泥工藝中引入生態(tài)理念，利用微生物和水生動植物的協(xié)同作用凈化污染物，實現(xiàn)“休閑園林式”水污染治理的目標。本文以美人蕉為代表性植物，以序批生物反應器（SBR）為代表性活性污泥工藝，基于 ASM2D模型建立植物-活性污泥復合系統(tǒng)的數(shù)學模型，藉此指導工藝設計與運行，并為穩(wěn)定調(diào)控提供技術基礎。
　　由于植物-SBR工藝是耦合了傳統(tǒng)

2、 SBR工藝與優(yōu)選植物體系，但未投加化學除磷藥劑。因此，在 ASM2D模型的基礎上，省略了模型中與化學除磷相關的組分（MeOH和MeP）與反應過程（磷和氫氧化鐵協(xié)同沉淀、磷和氫氧化鐵再溶解）。同時，基于植物除污能力與動力學過程，增加了組分植物量Xve、植物生長過程以及與植物相關的化學計量數(shù)（Yve、iN,ve、iP,ve）和動力學參數(shù)（KNH4,ve、KNO3,ve、KCOD,ve、KP,ve）。最終形成的植物-SBR工藝數(shù)學模型涵蓋了

3、進水、厭氧反應、好氧反應、缺氧反應、排水等5個階段。經(jīng)過與試驗結(jié)果驗證，模型模擬結(jié)果與實際工藝運行數(shù)據(jù)偏差率分別為：COD在±25％以內(nèi)，TN在±5%左右，NH4+-N在±8%以內(nèi)，TP在±10%以內(nèi)，可滿足模型驗證與預測要求。
　　通過實驗方法測定了美人蕉與SBR復合系統(tǒng)中主要動力學參數(shù)和化學計量數(shù)，藉此建立了植物-活性污泥系統(tǒng)數(shù)學模型（Vegetation-activated sludgemodel, V-ASM）。其中：美人

4、蕉受COD、NH4+-N、NO3--N和PO43--P的抑制系數(shù)即半飽和常數(shù)Ks分別為42.4 mg/L、0.46 mg/L、0.47 mg/L和0.18 mg/L，植物生長速率?ve為0.0003 d-1，產(chǎn)率系數(shù)Yve為0.17；美人蕉體內(nèi)氮、磷含量的比例系數(shù)iN,ve為0.03，iP,ve為0.005；對異養(yǎng)菌產(chǎn)率系數(shù) YH和自養(yǎng)菌最大比生長速率?AUT進行了測定，其值分別為0.678和1.04 d-1。
　　基于ASM2D

5、和V-ASM模型，對比研究了傳統(tǒng)SBR與植物-SBR工藝對運行參數(shù)的響應特征。結(jié)果表明，植物-SBR復合系統(tǒng)對低C/N比（低至3.27）和短水力停留時間HRT（低至6h）等運行參數(shù)的響應不明顯，表明該系統(tǒng)的穩(wěn)定運行能力較傳統(tǒng)SBR強，但天氣溫度低至10℃，或C/N比低于3時，植物生長受到抑制，該復合系統(tǒng)的污染物去除作用大幅降低。
　　針對低溫條件造成的系統(tǒng)處理效果不穩(wěn)定，在V-ASM模型中模擬和預測植物-SBR系統(tǒng)穩(wěn)定調(diào)控方法，結(jié)

6、果表明，當進水C/N比較低時，需采用投加碳源維持C/N比至3.27以上，或適當延長HRT的方法即可保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行；而傳統(tǒng)SBR工藝需維持C/N在4.0以上時，才能基本滿足高效脫氮除磷。因此，植物-SBR可比SBR少投加10%左右的碳源，植物不但具有景觀價值，同時還具有一定的節(jié)能降耗效益；低溫條件下，可通過保持系統(tǒng)溫度并提高HRT維持出水穩(wěn)定達標，同時延長HRT及SRT，可以提高復合體系的穩(wěn)定性；當MLSS較低時，可通過減小剩余污泥排放