厭氧-好氧SBR處理生活污水工藝及優(yōu)化控制研究.pdf

1、水資源是社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要因素。城市污水處理已從原始的自然處理、單純的一級(jí)、二級(jí)處理發(fā)展到利用各種先進(jìn)技術(shù)深度處理污水，并且回用。城市污水處理是高能耗行業(yè)之一，污水處理的節(jié)能降耗將成為行業(yè)亟需解決的問題。 本研究以實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)，深入進(jìn)行厭氧—好氧SBR處理生活污水小試及中試實(shí)驗(yàn)研究，確定了反應(yīng)器處理生活污水的基質(zhì)去除動(dòng)力學(xué)參數(shù)；選擇性地考察了有關(guān)操作運(yùn)行條件對(duì)厭氧—好氧SBR處理生活污水效果的影響；并對(duì)厭氧—好氧S

2、BR反應(yīng)器活性污泥中硝化菌和反硝化菌進(jìn)行初步分離、篩選及性能測(cè)試；另外通過求解SBR優(yōu)化控制模型，確定SBR好氧階段溶解氧優(yōu)化控制曲線，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)SBR處理生活污水的優(yōu)化效果進(jìn)行驗(yàn)證。 通過進(jìn)行厭氧—好氧SBR處理生活污水小試及中試實(shí)驗(yàn)研究，確定厭氧—好氧SBR處理城市污水的運(yùn)行方式為：瞬時(shí)進(jìn)水，厭氧攪拌3.0小時(shí)，好氧4.0小時(shí)，沉淀1.0h。溫度從18℃上升到30℃，氨氮和總氮的去除速率是逐漸提高的；在此溫度范圍內(nèi)，溫度并

3、不是影響COD、總磷去除效果的主要影響因素；出水氨氮及氨氮去除率受碳氮比的影響不大，而總氮、總磷去除則因碳氮比的不同而不同，碳氮比為8時(shí)，碳源即能滿足反硝化和厭氧釋磷的需要。厭氧—好氧SBR小試反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行期間，去除效率基本穩(wěn)定，出水COD、TN、TP濃度均能達(dá)國家城鎮(zhèn)污水一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)，COD、TP去除率均可達(dá)90％以上，TN去除率也可達(dá)70％，系統(tǒng)具有良好的脫氮除磷功能。厭氧—好氧SBR中試反應(yīng)器出水及

4、去除率基本與小試實(shí)驗(yàn)持平，其說明小試實(shí)驗(yàn)所確定處理生活污水的實(shí)驗(yàn)參數(shù)是比較合適的，其可以推廣到中試實(shí)驗(yàn)。 通過對(duì)厭氧—好氧SBR小試反應(yīng)器中活性污泥的定性檢測(cè)，確定本反應(yīng)器馴化的活性污泥確有硝化及反硝化細(xì)菌存在；并通過對(duì)反應(yīng)器活性污泥細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)、篩選，獲得硝化菌4株、反硝化菌3株。 通過進(jìn)行厭氧—好氧SBR處理生活污水的基質(zhì)去除動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)得細(xì)胞產(chǎn)率系數(shù)YCOD=0.119(gVS/gCOD)，細(xì)胞衰減常數(shù)b=0

5、.027d-1，細(xì)胞的比增長速率(μ)與底物(COD)比降解速率(U)的關(guān)系式為μ=0.119UCOD+0.027。 針對(duì)SBR好氧階段的物料平衡式及微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)建立基本狀態(tài)方程，并考慮溶解氧對(duì)生化反應(yīng)速率的影響，對(duì)基本狀態(tài)加以修正；以SBR反應(yīng)器的基本狀態(tài)方程和出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)為約束條件，將污水處理的費(fèi)用函數(shù)作為最優(yōu)控制模型的目標(biāo)函數(shù)，建立最優(yōu)控制模型。利用四階龍格—貝塔法對(duì)模型進(jìn)行求解，并采用窮舉的方法確定SBR好氧階段溶解

6、氧優(yōu)化控制曲線。 SBR處理生活污水優(yōu)化控制的實(shí)現(xiàn)主要是靠將自行編寫的自適應(yīng)模糊控制規(guī)則嵌入組態(tài)王軟件的腳本語言中，根據(jù)所嵌入的規(guī)則調(diào)節(jié)輸出頻率，使溶解氧按預(yù)期值變化，并使運(yùn)行費(fèi)用最少，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溶解氧的優(yōu)化控制。 SBR污水處理優(yōu)化控制的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，按溶解氧優(yōu)化曲線曝氣與按恒定鼓風(fēng)機(jī)頻率曝氣相比，前者可以有效的降低曝氣能耗。將進(jìn)水混合COD濃度控制在400～500mg/L，污泥負(fù)荷在0.65kgCOD/(kgMLSS·d