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筑龙网杨宝林活性污泥膨胀的特性研究中国给水排水∗周利彭永臻等丝状菌污泥膨胀的影响因素与控制环境科学进展∗崔和平彭永臻等关于污泥膨胀研究的现状与展望哈尔滨建筑大学学报∗作者通讯处哈尔滨建筑大学市政环境工程学院信箱董文艺深圳市规划国土局罗湖分局电话收稿日期ΟΟ好氧生物选择器工艺中曝气池运行参数的研究李彩斌汪慧贞提要就好氧生物选择器工艺系统中曝气池的停留时间泥龄等运行参数对去除率污泥沉降性能的影响与常规完全混合法系统作了对比研究∀并通过污泥对溶解性有机物的吸附试验和动力学参数的分析对好氧生物选择器的工作原理进行了探讨∀在达到同样处理效率的前提下选择器系统中曝气池所需的停留时间和泥龄小于对比系统∀选择器系统在低负荷条件下能有效地控制污泥丝状菌性膨胀∀但长泥龄条件下选择器系统有失效的趋势∀关键词好氧生物选择器活性污泥法污泥膨胀曝气池前言生物选择器是年代至年代初提出的一种控制污泥膨胀的污水处理工艺其实质是在时间或空间上形成一定的絮体负荷系统中基质浓度与污泥浓度的比值ΣΞ梯度在选择器中基质浓度较高相应的絮体负荷也较高在曝气池中基质浓度较低絮体负荷也较低∀这种分布有利于絮体形成菌的生长并抑制丝状菌的过度繁殖从而防止污泥丝状菌性膨胀的发生∀曝气池分格推流式曝气池及序批式生物反应器工艺都具有这一特点但是习惯上将在完全混合式曝气池前设置一个或多个串联的小池的系统称为生物选择器系统这些小池称为生物选择器∀根据生物选择器中曝气与否可将其分为好氧缺氧和厌氧生物选择器∀本研究由北京市教委科技发展计划项目资助∀好氧生物选择器与厌氧缺氧选择器相比有处理效率高效果稳定泥水接触时间短等优点∀国外学者对好氧选择器进行了大量的研究但对生物选择器系统中曝气池的运行参数研究得较少∀设置了生物选择器后曝气池内的底物分布生物相组成等都发生了变化动力学参数与不设置生物选择器的情况也不一样因此有必要就好氧生物选择器工艺中曝气池停留时间泥龄等运行参数对处理效率污泥沉降性能的影响作较深入的研究这对新建污水厂的工艺选择及现有污水处理系统曝气池的改造具有一定的参考价值∀生物选择器的工作机理动力学选择性机理活性污泥中不同类群的细菌的生长都服从方程给水排水ςολΝο筑龙网ΞΞτΛΛΣΚΣ式中Ξ生物体浓度Σ生长限制性基质浓度ΛΛ实际和最大生物比增长速率Κ饱和或半速率常数∀大多数丝状菌的Κ和Λ值比絮体形成菌低∀按照方程具有低Κ和Λ值的丝状菌在低基质浓度条件下具有高的生长速率从而占有优势图中曲线为其生长曲线∀而具有较高Κ和Λ值的菌胶团细菌在高基质浓度条件下才占优势生长曲线为图中曲线∀完全混合曝气池内基质浓度较低丝状菌可以获得较高的生长速度这就是完全混合法容易发生污泥膨胀的原因∀图微生物选择性原理丝状菌絮体形成菌生物吸附机理絮体形成菌对溶解性有机物的吸附能力远高于丝状菌∀在生物选择器中基质浓度很高絮体形成菌能够吸附较多的底物积累在细胞内进入曝气池后可利用这部分底物继续生长∀试验装置与试验方法试验装置试验装置见图由选择器系统及常规完全混合系统对比系统组成两系统在同等条件下运行∀图试验装置流程示意选择器由个有效容积为的有机玻璃管串联组成总容积∀污水在选择器中的名义停留时间为实际泥水接触时间为∀试验方法试验使用人工污水∀采用葡萄糖配制成浓缩液冷藏保存使用时以自来水稀释至所需浓度∀所配污水为∀选择器系统中选择器和曝气池的总停留时间与对比系统曝气池停留时间相等∀试验分阶段进行首先研究曝气池停留时间和泥龄与整个系统的去除率污泥沉降性能的关系∀待各个工况运行稳定后取等量的曝气池污泥和污水混合测定混合液中溶解性随时间的变化关系从而测得污泥对溶解性底物的吸附能力∀试验结果与讨论本节分析中各项指标值均为各工况经过∗个泥龄稳定运行后所测数据的平均值∀去除率与停留时间泥龄的关系由图中可以看出在各个停留时间下选择器系统的去除率均高于对比系统说明在选择器系统中底物去除速率高于对比系统∀当停留时间为系统的去除效果最佳∀由图中可以看出泥龄对去除率没有太大的影响∀泥龄为时处理效率最高∀与停留时间泥龄的关系给水排水ςολΝο筑龙网图去除率与停留时间关系泥龄图去除率与泥龄时间关系停留时间由图中可以看出在各个停留时间下对比系统都发生污泥膨胀相反选择器系统能够控制污泥膨胀∀停留时间时两系统的均为最小∀对于对比系统随着曝气时间由延长到增长很快这是因为曝气时间加长使池中的可利用基质减少从而促进了丝状菌的生长∀继续加大曝气时间污泥的活性降低分散的细菌之间较易发生絮凝作用从而降低了∀对于选择器系统由于选择器对丝状菌的抑制作用曝气时间对其的影响较小∀图与停留时间关系泥龄由图中可以看出在各个泥龄下选择器系统的均低于对比系统∀在长泥龄时对比系统的存在着下降的趋势而选择器系统存在着上升的趋势这与文献报道的选择器在长泥龄下不能控制污泥膨胀的结论一致∀图与泥龄关系停留时间污泥负荷与去除率和的关系图中绘制出了试验中两系统的去除率和污泥负荷单位时间内单位质量污泥所负担有机物的量ΦΜ的拟合关系曲线∀当污泥负荷小于时选择器系统的处理效率高于对比系统当污泥负荷大于时对比系统的处理效率高于选择器系统∀图污泥负荷与去除率关系菌胶团菌在选择器中吸附了大部分溶解性底物在后续曝气池中利用这部分底物继续生长丝状菌虽然占不了优势但也能够利用剩余的底物而得以生长繁殖在这种情况下既有菌胶团菌以较高速率降解有机物也有丝状菌的降解和絮凝作用所以在低负荷的情况下选择器系统的处理效率高于对比系统∀当系统的污泥负荷较高时虽然在选择器中菌胶团菌也吸附溶解性底物但相当部分的溶解性底物泄漏到曝气池中大多数的有机物的去除是在曝气池中完成的选择器系统曝气池的停留时间比对比系统短所以其去除率比对比系统低∀而给水排水ςολΝο筑龙网且在曝气池中丝状菌也得到了优势生长使选择器系统在高负荷条件下的也相对较高∀从图中可以看出污泥负荷为文献报道的最容易发生污泥膨胀的时对比系统的达到了最大值而选择器系统的仅为左右这充分说明了选择器的作用∀另一方面还可以看出选择器系统值随着污泥负荷的增大而升高∀图污泥负荷与关系由以上的分析可以看出低负荷是好氧选择器工艺系统发挥控制污泥膨胀作用并保证较高去除效率的前提∀在我国一般城市污水处理厂中运行工况大都在低负荷区通常发生的污泥膨胀也是低负荷型污泥膨胀∀所以在我国欧洲等以低负荷设计为主的城市污水处理厂中选择器工艺具有较高的应用价值∀吸附试验图图和图分别为选择器系统中单位污泥对溶解性有机物的吸附量与系统停留时间泥龄和絮体负荷的关系曲线∀图选择器系统污泥对溶解性有机物的吸附量与曝气时间的关系由图可以看出单位污泥对溶解性有机物的吸附量随着曝气池停留时间的加长而增大因为长曝气时间能够使污泥充分氧化从而恢复其吸附能力∀而选择器中的吸附作用是选择器系统作用的关键这说明在选择器工艺中必须保证充分的曝气时间因此选择器系统的停留时间不可能太短∀图选择器系统污泥对溶解性有机物的吸附量与泥龄的关系图选择器系统污泥对溶解性有机物的吸附量与絮体负荷的关系由图可以看出随着泥龄的加长单位污泥对溶解性有机物的吸附量逐渐下降∀因为泥龄的延长使污泥的活性降低其对溶解性有机物的吸附能力也就相应下降∀这在一定程度上也解释了为什么选择器系统在长泥龄条件下不能很好地发挥作用∀图是单位污泥吸附量Β与絮体负荷ΣΞ的关系曲线采用吸附等温线公式进行回归计算得ΒΣΞΣΞ相关系数的平方Ρ∀单位污泥的吸附量随着负荷的提高而增加最大吸附量为Β∀动力学参数采用模型对本研究中的两个系统进行分析经过回归处理得出了两个系统的动力学参数列于表∀从表中可看出选择器系统的最大基质比去除速率ς和Κ大于对比系统∀微生物相镜检的给水排水ςολΝο筑龙网结果也表明在选择器系统中以菌胶团菌为主而对比系统则几乎全是丝状菌基本上没有菌胶团存在∀这验证了动力学选择性准则的正确性∀表选择器系统和对比系统动力学参数参数单位选择器系统对比系统ςΚΨΚ结论在所试验的工况下选择器工艺系统中曝气池停留时间为泥龄为时去除率最高∀在达到同样的处理效率的前提下选择器系统中曝气池所需的停留时间和泥龄小于对比系统∀但停留时间必须足够以使污泥的吸附能力得以充分恢复∀选择器系统能有效地控制污泥丝状菌性膨胀但长泥龄时选择器系统有失效的趋势∀选择器系统的Κ和ς值分别为和比常规活性污泥系统的Κ和ς值高证实了动力学选择性机理的正确性∀选择器工艺在低负荷下能较好地发挥作用∀总之选择器工艺适用于低负荷短泥龄进水中含有较多溶解性底物的处理系统它能有效地控制污泥丝状菌性膨胀∀而系统中曝气池参数的正确选择是确保系统高效运行的关键之一∀参考文献∗王凯军活性污泥膨胀的机理与控制北京中国环境科学出版社给水排水ςολΝο
本文标题:好氧生物选择器工艺中曝气池运行参数的研究
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