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活性污泥法除磷动力学研究

王锐刚  
【摘要】: 随着工农业生产的发展,人口的增长,造成水资源严重紧缺,也遭到多种来源的污染。废水对水资源的污染已引起人们极大的关注。废水处理中广为采用的活性污泥法可去除废水中大部分有机污染物和一部分氮磷营养物,残留的氮磷随出水进入水体并给环境造成富营养化等危害。因此,废水中氮磷的处理已成为当前废水处理的热点和难点。 本文在国内外活性污泥法脱氮除磷研究现状的基础上,结合生物除磷机理,驯化培养聚磷菌占优势的活性污泥进行除磷研究。研究了BOD5负荷、厌氧时间、pH值、厌氧好氧交替频率、温度等对活性污泥法除磷效果的影响。对不同工况下活性污泥法除磷数据进行处理,建立了活性污泥法除磷厌氧段磷释放模型、好氧段磷吸收模型、活性污泥种群增长模型和活性污泥法除磷动力学模型。在实验研究基础上,对活性污泥法高性能除磷方法进行了分析研究。主要研究成果如下: (1)厌氧好氧交替环境是活性污泥法除磷的必要条件。15天左右驯化培养后,聚磷菌成为活性污泥中的优势菌群。厌氧段溶解氧不超过0.2mg/L,好氧段溶解氧控制在2.0mg/L左右,进水TP浓度8mg/L时,去除率可以达到95%以上。 (2)污水中易降解有机物的浓度会影响磷的去除。一般情况下,TP的去除率随BOD5负荷的增加而增大,充足的易降解有机物促进聚磷菌厌氧段的有效释放。BOD5负荷过高,聚糖菌等微生物处于竞争优势,导致聚磷菌除磷效果下降。 (3)进水为中性或偏碱性时,对活性污泥除磷有利。进水pH值为6时,污泥中磷大量且快速释放,细胞在酸性条件下自溶,影响除磷效果。进水pH值为9时,厌氧段先出现磷的吸收,再出现磷的释放,磷的释放明显受到抑制。 (4)提高厌氧好氧交替频率,聚磷菌在活性污泥中优势生长,可以提高活性污泥除磷效果。继续提高厌氧好氧交替频率,除磷效果变化不大。 (5)在一定温度范围内,升高温度会加快反应速率,也提高了磷的去除率,但不是温度越高越能有效除磷。就温度条件而言,20℃左右对于活性污泥除磷比较理想。 (6)建立了不同活性污泥工况下厌氧段磷释放模型:ΔP = a (1 ? e?kt),确定了相应的参数a和k。a为活性污泥法除磷厌氧段磷释放平衡常数,单位mg/L;k为活性污泥法除磷厌氧段磷释放速率常数,单位h-1。 (7)建立了不同活性污泥工况下好氧段磷吸收模型: P = ae ?kt+ b,确定了相应的参数a、k和b。a为活性污泥法除磷好氧段磷吸收饱和常数,单位mg/L;k为活性污泥法除磷好氧段磷吸收速率常数,单位h-1;b为活性污泥法除磷好氧段磷吸收平衡常数,单位mg/L。 (8)研究了活性污泥法除磷的种群生长过程,采用磷脂法测定活菌含量,建立了活性污泥种群增长模型: K为环境容纳量,单位个;a为种群增长参数,其数值取决于N 0;r为种群瞬时增长率,单位d-1。模型参数值分别为:K =83.2383×108个;a =6.0808;r =1.7886 d-1。 (9)对活性污泥法除磷过程的数据进行处理,得到除磷速率与相应TP浓度值,利用生化反应动力学模型进行回归分析,得到了活性污泥除磷动力学模型:确定了相关的参数k、K和X ,k为TP去除速率常数,单位d-1;K为平衡常数,单位mg/L; X为活性污泥除磷活性成分浓度,单位mg/L。 (10)从厌氧状态、厌氧时间、回流污泥、污泥龄、碳源以及污水水质等影响生物除磷的因素分析了活性污泥法高性能除磷的方法。 该论文有图56幅,表79个,参考文献136篇。


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