论文部分内容阅读
CASS系统（cyclic activated sludge system,简称CASS）是由美国的Goronazy及其团队开发研制的一种间歇式循环活性污泥污水处理技术,具有不易发生污泥膨胀、基建投资少和操作运行灵活等优点。至今,在国内外已有许多污水处理厂采用CASS系统处理生活污水。然而,在面临突发的进水COD/N变化和日益严格的污水排放标准等问题时,由于CASS系统的设计和运行通常依赖于工程师经验,使该系统无法及时制定有效的运行策略,导致污染物削减效果难以令人满意。因此,本文的研究重点是为CASS系统建立一种有效的数学模型来描述运行参数变更对CASS系统污水处理功能的影响,并提出不同进水COD/N下运行参数的调控方案,为系统的优化运行提供科学的依据,实现改善出水水质的目的。本课题利用响应曲面法确定了不同进水COD/N下小试实验的CASS系统模拟所需的运行参数（有机负荷、污泥龄和温度）。结果显示,在适宜的运行参数组合下,CASS系统运行状态的良好,符合模拟需求。此外,通过实验测试法对不同进水COD/N下CASS系统的缺氧池与好氧池容积比（VRZ）进行了考察,结果发现:VRZ在09/26范围时,CASS系统的运行状态最佳,可作为后续实验和模拟的对象。为了研究运行参数对CASS系统污染物净化功能的影响,本文在原ASM1和ASM3的基础上,通过嵌入微生物种间竞争机制、微生物代谢产物(SMP和XEPS)的形成与降解动力学和同时利用和存储基质概念,分别建立了两个用于预测CASS系统出水水质的数学模型即E-ASM1和M-ASM3模型。在敏感性分析结果的基础上,利用小试规模的CASS系统出水水质数据对这两个新建模型中有敏感性参数进行了校正。此外,还对这两个模型的适用性和准确性进行了评估,结果显示:M-ASM3模型与实测出水COD和TN的平均偏差最小,分别为13.05%和16.82%,证明M-ASM3模型更适合预测CASS系统内生化反应过程。通过与原ASM3模型的输出结果相比,证明M-ASM3模型必须调整动力学参数才能有效地描述CASS系统内污染物的变化。同时,还对CASS系统内微生物群落结构进行的检测,结果显示反硝化菌属的丰度是好氧异养菌属的0.50.6倍左右,这说明M-ASM3模型采用在异养菌的缺氧生长动力学速率方程前乘以系数ηNO=0.6,来表达异养菌在好氧和缺氧条件下不同的生长速率的假设是合理的,也再次证明M-ASM3模型的有效性。借助建立的M-ASM3模型研究了工况条件对CASS系统内生化反应动力学过程的影响。模拟结果显示:低进水COD/N对自养菌比生长速率(μA.O)的影响比对异养菌比生长速率(μH.O)的影响明显,各自的H（与基质浓度影响相关的系数）分别为1.602gSNH/m3.d和0.925gSs/m3.d;而高进水COD/N对μH.O和μA.O的影响则与之相反。进水COD/N越低,温度对μH.O的影响越大,而对μA.O的影响却越小。此外,对运行参数（OLR、θ、T和VRZ）与CASS系统出水水质的关系进行了模拟,结果发现:这些工况条件的变更对污水处理的影响是μH.O、μA.O、KCOD和KNH变化的表现,即增加这些参数的取值能够提高比生长速率(μH.O和μA.O)和污染物降解速率常数(KCOD和KNH),进而改善出水水质。