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《好氧-厭氧交替運行與傳統(tǒng)活性污泥法的比較研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、好氧-缺氧交替運行法與傳統(tǒng)活性污泥法的比較研究SaziyeBalku?（AtilimUniversityIndustrialLiaisonOffice,Ostim,06370Ankara,Turkey）摘要：傳統(tǒng)活性污泥法可以有效地去除水中的有機物膠體和溶解性有機物，，好氧-缺氧交替運行法除此之外，可以有效地去除水中的氮元素。兩者之間的主要區(qū)別在于后者必須有缺氧的環(huán)境從而達到反硝化的效果。也就是說，傳統(tǒng)活性污泥法一直處于好氧環(huán)境而交替法需要定時完成好氧環(huán)境和缺氧環(huán)境的變化。因此，交替法的關(guān)鍵問題在于確定兩種條件的運
2、行時間。本研究在相同的優(yōu)化模型條件下，比較了兩種方法在氮去除率和曝氣時間等方面不同。研究結(jié)果表明傳統(tǒng)活性污泥法，可以依好氧-缺氧交替運行，在不增加額外費用和設(shè)施的情況下，達到去除氮的效果。關(guān)鍵詞：好氧-缺氧交替，活性污泥，活性污泥模型3，優(yōu)化模擬專業(yè)術(shù)語：ASM活性污泥模型SS總懸浮固體at曝氣池TN總氮in進水V容器體積COD化學(xué)需氧量V0`理論最大沉淀速度CSTR連續(xù)完全混合反應(yīng)器V0實際最大沉淀速度DO溶解氧VS沉淀速度eff出水w剩余污泥fns出水未沉淀部分ASM3組分h高度SO溶解氧濃度J垂直通量S1進水
3、溶解性有機物kla液相體積傳質(zhì)系數(shù)SS易生物降解有機底物MLVSS混合液懸浮物濃度SNH氨氮Q體積流量SN2四氧化二氮RASM3組分的出現(xiàn)與消失SNO硝態(tài)氮rh阻礙沉淀組分的沉淀系數(shù)SHCO堿度rp懸浮液中低濃度組分的沉淀系數(shù)X1惰性顆粒有機物rs回流污泥XS緩慢講解基質(zhì)sat飽和度XH異養(yǎng)菌濃度set沉淀池XSTO異養(yǎng)菌合成有機物SQP二次方程排列程序XA硝化菌濃度SRT污泥停留時間XS總懸浮固體濃度1.介紹活性污泥法作為一種生物處理方法，主要用于城市污水處理或工業(yè)廢水的二級處理。在常規(guī)的處理方法中，可以實現(xiàn)膠體
4、和溶解性有機物的有效去除。如果考慮除氮，需要有一個獨立的缺氧區(qū)進行反硝化反應(yīng)，或者使用卡羅塞爾氧化溝，最近SBR池也經(jīng)常用于硝化/反硝化反應(yīng)。但是可以控制曝氣裝置的開啟關(guān)閉，則可以到一個單獨的曝氣池內(nèi)實現(xiàn)硝化/反硝化，從而達到去除氮的效果，這種系統(tǒng)稱之為交替好氧-缺氧系統(tǒng)，它的溶解氧值（DO）是不斷變化的，而傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)一般是在恒定的DO值下運行，無論是哪種方法都可以簡單的用一個曝氣池和一個沉淀池表示，如圖1所示。在活性污泥系統(tǒng)中，主要的運行費用是曝氣的電耗，通過曝氣提供給系統(tǒng)必需的氧氣和攪拌。如果考慮到脫氮，
5、耗能比傳統(tǒng)法會進一步加大，因為它需要更高的DO來滿足硝化細菌的生長速度和活性。硝化菌的活性在低DO環(huán)境下顯著的降低。本項研究旨在給出以上系統(tǒng)在能耗和脫氮率上的差別，從而使決策者可以清晰地判斷是否值得將傳統(tǒng)活性污泥法改造為交替法。歐盟城市污水處理指導(dǎo)委員會對氮的去除做出了嚴格的要求，尤其在一些易受污染的地區(qū)。因此可以預(yù)見，在不遠的將來常規(guī)污水處理也將必須考慮脫氮。將交替法和優(yōu)化綜合考慮的文章目前非常有限。（Chachuat等人，2001，2005），以活性污泥模型1（Henze等人，1987）位基礎(chǔ)進行了相關(guān)研究。相
6、類似的活性污泥系統(tǒng)研究還有工藝工程評價方面（Huang和Hao）和動力學(xué)模型（Huang和Hao，1996）方面，仍然以活性污泥模型1為基礎(chǔ)，但是在pH值和堿度方面有一些調(diào)整。以活性污泥模型3(Gujer等人1999)為基礎(chǔ)的好氧-缺氧交替法，運行得出的適宜操作曲線表現(xiàn)的模擬結(jié)果由Berber發(fā)表（2006）。Lee等人（2006）發(fā)文使用以偏微分方程為基礎(chǔ)的分布式參數(shù)模型，回顧了污水處理中活性污泥法去除營養(yǎng)氮的模型和控制發(fā)展歷程。最近的幾年里，這種運行方式新的優(yōu)化方法和策略已有報道。一種由有效的運行約束方法—遺傳
7、算法由Deb（2000）提出并由Balku和Berber應(yīng)用到交替活性污泥法中。與此同時，Biegler和Grossmann（2004）提出了在序批情況下以控制矢量為參數(shù)的優(yōu)化方法，只有控制參數(shù)時離散的。2.模型和方法以下概述的動力學(xué)模型在Matlab里使用ode綜合函數(shù)求解。最優(yōu)化部分使用相當(dāng)?shù)暮瘮?shù)求解，但是使用輔助程序fmincon（TheMathworks，2006）。2.1反應(yīng)器模型反應(yīng)器模型包括一個曝氣池模型進行生物降解和一個沉淀池，實驗中考慮其中的活性污泥沉降速度。2.1.1曝氣池關(guān)于活性污泥的生物降解
8、的各種模型，比如ASM1，ASM2，ASM3（Henze等人，2002）都被IWA（國際水協(xié)會）報告或者在雜志上發(fā)表過。在目前的研究中，ASM3被認為是一個一個比較好的模型，尤其合適于好氧-缺氧法的單體池形。曝氣池物料平衡得公式如下：（1）公式中Xat,XrsandXin是依據(jù)SM3模型，不曝氣條件下活性污泥池組成成分，循環(huán)和進水的空間向量。在曝氣條件下，考
