膜曝氣部分亞硝化-厭氧氨氧化耦合生物膜脫氮的數(shù)學(xué)模擬.pdf

1、厭氧氨氧化因不需要COD，需要O2量少和污泥產(chǎn)量低，是可持續(xù)的生物脫氮技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化，首先要將50％的氨氧化為亞硝酸，然后這部分亞硝酸再與剩余的氨進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)。目前，在活性污泥工藝中實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化的主要控制性因素：溶解氧的控制、微生物的高效截留、兩種氨氧化菌的協(xié)調(diào)控制等問(wèn)題未能得到有效解決。膜曝氣生物膜反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了氧氣和基質(zhì)的逆向擴(kuò)散，微生物的高效截留，提高了氧氣和基質(zhì)的擴(kuò)散通量，而且溶解氧更容易控制。本文回顧了活性污泥數(shù)

2、學(xué)模型的發(fā)展歷程，在ASM1的基礎(chǔ)上建立了部分亞硝化-厭氧氨氧化耦合工藝數(shù)學(xué)模型，選取了參數(shù)，用算例進(jìn)行了模擬，并對(duì)生物膜的層化結(jié)構(gòu)及總氮去除率進(jìn)行了模擬和分析。 研究結(jié)果表明，建立的模型能夠較好的模擬膜曝氣部分亞硝化-厭氧氨氧化耦合生物膜脫氮的過(guò)程，所建立的模型是正確和有效的。生物膜出現(xiàn)了明顯的分層結(jié)構(gòu)，亞硝酸菌主要生長(zhǎng)在好氧區(qū)即靠近曝氣膜一側(cè)，厭氧氨氧化菌主要生長(zhǎng)在厭氧區(qū)即靠近液相主體的一側(cè)；在好氧區(qū)亞硝酸菌與硝酸菌能夠共

3、存，并且隨著生物膜不斷增厚，硝酸菌逐漸消亡。氧氣-氨氮通量比（JO2/JNH4）對(duì)生物膜層化結(jié)構(gòu)有顯著的影響。當(dāng)JO2/JNH4小于0．25時(shí)，生物膜不能出現(xiàn)明顯的分層結(jié)構(gòu)；隨著JO2/JNH4的不斷增大，生物膜出現(xiàn)分層的時(shí)間迅速縮短，當(dāng)JO2/JNH4為1．5時(shí)，出現(xiàn)分層的時(shí)間最短為154天。當(dāng)JO2/JNH4>1．5時(shí)，隨著JO2/JNH4的逐步增大，生物膜出現(xiàn)分層的時(shí)間開始逐步增加。隨著JO2/JNH4的不斷增大，出現(xiàn)分層時(shí)的好氧

4、區(qū)的厚度和生物膜的總厚度不斷增加，但是厭氧區(qū)厚度的增長(zhǎng)會(huì)受到限制。較高的JO2/JNH4在膜曝氣生物膜出現(xiàn)分層時(shí)，能形成較厚的好氧區(qū)和生物膜。膜曝氣生物膜反應(yīng)器最佳的啟動(dòng)JO2/JNH4比為1．5左右，此時(shí)出現(xiàn)分層和啟動(dòng)的時(shí)間最短，這一結(jié)果略小于理論計(jì)算值。同時(shí)可以得到，膜曝氣生物膜的啟動(dòng)并不是氧氣越充足越好，過(guò)高的氧氣壓力和含量難以在較短的時(shí)間內(nèi)形成分層結(jié)構(gòu)。在JO2/JNH4一定的條件下，隨著生物膜的不斷增長(zhǎng)，總氮去除率并不是隨著生