植物-活性污泥復(fù)合系統(tǒng)處理生活污水工藝建模.pdf

1、植物—活性污泥復(fù)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(shù)。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(dòng)植物的協(xié)同作用凈化污染物，實(shí)現(xiàn)“休閑園林式”水污染治理的目標(biāo)。本文以美人蕉為代表性植物，以序批生物反應(yīng)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(fù)合系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，藉此指導(dǎo)工藝設(shè)計(jì)與運(yùn)行，并為穩(wěn)定調(diào)控提供技術(shù)基礎(chǔ)。
　　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(xué)除磷藥劑。因此，在 ASM2D模型的基礎(chǔ)上，省略了模型中與化學(xué)除磷相關(guān)的組分（MeOH和MeP）與反應(yīng)過程（磷和氫氧化鐵協(xié)同沉淀、磷和氫氧化鐵再溶解）。同時(shí)，基于植物除污能力與動(dòng)力學(xué)過程，增加了組分植物量Xve、植物生長過程以及與植物相關(guān)的化學(xué)計(jì)量數(shù)（Yve、iN,ve、iP,ve）和動(dòng)力學(xué)參數(shù)（KNH4,ve、KNO3,ve、KCOD,ve、KP,ve）。最終形成的植物-SBR工藝數(shù)學(xué)模型涵蓋了

3、進(jìn)水、厭氧反應(yīng)、好氧反應(yīng)、缺氧反應(yīng)、排水等5個(gè)階段。經(jīng)過與試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證，模型模擬結(jié)果與實(shí)際工藝運(yùn)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(yàn)證與預(yù)測要求。
　　通過實(shí)驗(yàn)方法測定了美人蕉與SBR復(fù)合系統(tǒng)中主要?jiǎng)恿W(xué)參數(shù)和化學(xué)計(jì)量數(shù)，藉此建立了植物-活性污泥系統(tǒng)數(shù)學(xué)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(duì)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(jìn)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(duì)比研究了傳統(tǒng)SBR與植物-SBR工藝對(duì)運(yùn)行參數(shù)的響應(yīng)特征。結(jié)果表明，植物-SBR復(fù)合系統(tǒng)對(duì)低C/N比（低至3.27）和短水力停留時(shí)間HRT（低至6h）等運(yùn)行參數(shù)的響應(yīng)不明顯，表明該系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行能力較傳統(tǒng)SBR強(qiáng)，但天氣溫度低至10℃，或C/N比低于3時(shí)，植物生長受到抑制，該復(fù)合系統(tǒng)的污染物去除作用大幅降低。
　　針對(duì)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(yù)測植物-SBR系統(tǒng)穩(wěn)定調(diào)控方法，結(jié)

6、果表明，當(dāng)進(jìn)水C/N比較低時(shí)，需采用投加碳源維持C/N比至3.27以上，或適當(dāng)延長HRT的方法即可保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；而傳統(tǒng)SBR工藝需維持C/N在4.0以上時(shí)，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(jià)值，同時(shí)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(dá)標(biāo)，同時(shí)延長HRT及SRT，可以提高復(fù)合體系的穩(wěn)定性；當(dāng)MLSS較低時(shí)，可通過減小剩余污泥排放