SBR反硝化動力學模型的建立及其應用.pdf

1、隨著我國社會的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,水體的氮元素污染問題日益嚴重。然而,如何合理設計污水廠中污水在反應池內(nèi)停留時間或池容,降低資源的浪費,提高能源利用率是順應我國當前保護城市環(huán)境、節(jié)能減排發(fā)展要求的一項重要課題。
　　本研究在對硝化反硝化進行試驗研究的基礎上,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不同碳氮比下穩(wěn)定運行的反硝化過程進行了模擬和理論分析,為污水生物脫氮工藝的優(yōu)化設計提供技術參

2、考。主要得出以下結論:
　　(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的策略實現(xiàn)了硝化反硝化脫氮工藝的快速啟動。待反應器穩(wěn)定運行,反應器內(nèi)MLVSS穩(wěn)定在3500~4000mg/L,調(diào)整進水碳與硝態(tài)氮比值分別為37.1、20.3和7.0,由于反應器內(nèi)碳源—葡萄糖為易生物降級有機物,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、氧反應動力學方程,當硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮濃度逐漸降低時,硝酸鹽便成為反應的限制因素,從而使得硝酸鹽還原速率降低。當進水碳與硝態(tài)氮比值為2.2時,反應器內(nèi)的COD不足以去除反應器內(nèi)的硝態(tài)氮,出水亞硝態(tài)氮達7.73mg/L,硝態(tài)氮達6.39mg/L。
　　(2)選用活性污泥1號模型(ASM1)作為基礎模型,完成對ASM1四步脫氮、厭氧水解和發(fā)酵的修正和校正,建立了一個適用于描述SBR硝化反硝化脫氮工藝模型。利用MATLAB軟件編程,將模型

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

5、驗測得比反硝化速率和污水水質(zhì)密切相關,COD與硝態(tài)氮比值較小時,以葡萄糖為碳源的廢水反硝化表現(xiàn)出兩個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的量是關于SRT,YH和bH(或Kd)的函數(shù),當進水易生物降解物質(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,