生物脫氮除磷ASM2D模擬及機(jī)理研究.pdf

1、本論文以實(shí)際生活污水為碳源的A／A／O工藝為研究對(duì)象，結(jié)合活性污泥ASM2D模型，深入研究了生物脫氮除磷的生化反應(yīng)機(jī)理。 首先，通過對(duì)影響生物脫氮除磷效果的工藝參數(shù)研究，結(jié)果表明最佳運(yùn)行工況為混合液回流比200﹪、厭氧．缺氧一好氧水力停留時(shí)間(HRT)為1.6.1.6-4.8h和污泥齡(SRT)12d，其出水濃度基本能達(dá)到我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)以ASM2D模型為平臺(tái)，自編了A／A／O工藝模擬程序，在分析化學(xué)計(jì)量系數(shù)

2、和動(dòng)力學(xué)參數(shù)靈敏度的基礎(chǔ)上對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了模擬，計(jì)算表明COD模擬精度為90﹪以上；NH3-N和P在厭氧、缺氧池內(nèi)模擬精度分別為90﹪和88﹪以上，在好氧池內(nèi)模擬精度相對(duì)較差，但絕對(duì)誤差分別低于1.Omg/L和0．8mg/L；在SRT為12、15d時(shí)N03-N模擬精度為86﹪以上，在SRT為8、10d時(shí)模擬精度僅為55～75﹪，絕對(duì)誤差為2.0～4.4mg/L，這是由模型結(jié)構(gòu)中簡(jiǎn)化硝化反應(yīng)所致。可見，在試驗(yàn)條件下經(jīng)校正后的模型可以較好地

3、模擬工藝運(yùn)行。在本研究試驗(yàn)范圍內(nèi)還進(jìn)行了工藝優(yōu)化模擬，得出最佳運(yùn)行工況為混合液回流160﹪、厭氧HRT2.0h和SRTl3d，與試驗(yàn)結(jié)果基本相吻合。因而，活性污泥ASM2D模型作為一種有效的工具，能應(yīng)用于輔助實(shí)驗(yàn)研究和優(yōu)化污水處理廠運(yùn)行管理。 在試驗(yàn)條件下，異養(yǎng)反硝化主要發(fā)生在厭氧區(qū)，反硝化吸磷發(fā)生在缺氧區(qū)。因而，論文還重點(diǎn)研究了混合液回流比和污泥齡對(duì)缺氧區(qū)內(nèi)反硝化除磷的影響。結(jié)果表明，混合液回流比對(duì)污泥厭氧合成單位PHAs釋磷

4、量和好氧利用單位PHAs吸磷量的影響并不大，但對(duì)缺氧利用單位PHAs吸磷量有較大影響；過高或過低的回流比均會(huì)降低缺氧吸磷效率，以混合液回流比為200﹪時(shí)反硝化除磷效果最好。污泥齡過短(厭氧區(qū)內(nèi)有機(jī)負(fù)荷就越高)會(huì)減少厭氧區(qū)內(nèi)微生物對(duì)可生物降解有機(jī)物的吸收量，使未被利用的有機(jī)物進(jìn)入缺氧區(qū)，降低了對(duì)內(nèi)碳源PHAs的利用，從而抑制了缺氧反硝化吸磷作用：且缺氧吸磷作用隨著污泥齡的延長(zhǎng)而增大，以SRTl2d時(shí)缺氧吸磷效果最好。同時(shí)，通過批式試驗(yàn)對(duì)反

5、硝化除磷污泥的特性進(jìn)行考察。結(jié)果表明吸磷速率、反硝化速率和PHAs降解速率隨著聚磷菌胞內(nèi)PHAs含量的增加而加快；過高N03-N(30mg/L)或過低N03-N(10mg/L)濃度均會(huì)影響缺氧吸磷速率和PHAs降解速率；低濃度N02.N(10mg/L)可作為聚磷菌的電子受體，并且經(jīng)過高濃度N02-N(20mg/L)短期馴化后，聚磷菌也能進(jìn)行缺氧吸磷作用。 論文通過批式試驗(yàn)還對(duì)A/gdO工藝厭氧區(qū)釋磷與反硝化之間的競(jìng)爭(zhēng)、厭氧／好氧

6、區(qū)基質(zhì)轉(zhuǎn)化機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：1)在可生物降解有機(jī)物存在的厭氧條件下，釋磷與反硝化作用可同步發(fā)生，且可獲得的有機(jī)物是會(huì)影響釋磷與反硝化作用的動(dòng)態(tài)競(jìng)爭(zhēng)。進(jìn)水C／N比還會(huì)影響聚磷菌合成PHAs所需NADH2的來(lái)源，當(dāng)N03-N濃度較低(C／N>15)時(shí)NADH2由糖原提供；當(dāng)N03-N濃度較高(C／N

7、合成單位PHAs的釋磷量基本相同；在好氧條件下，污泥好氧吸磷速率與胞內(nèi)PHAs含量呈正相關(guān)性，胞內(nèi)PHAs消耗量中分別有35﹪、20﹪和45﹪用于聚磷合成、糖原再生和微生物生長(zhǎng)繁殖與維持能活動(dòng)。3)當(dāng)以實(shí)際生活污水為碳源時(shí)，硝態(tài)氮存在于厭氧環(huán)境會(huì)降低聚磷菌的釋磷速率和胞內(nèi)PHAs含量，進(jìn)而降低缺氧和好氧吸磷速率。與乙酸為碳源相比，在以實(shí)際生活污水為進(jìn)水碳源時(shí)，電子供體和電子受體共存于缺氧環(huán)境中會(huì)出現(xiàn)反硝化除磷現(xiàn)象。 最后，根據(jù)對(duì)