活性污泥儲存與消耗乙酸基質(zhì)的實驗與模擬.pdf

1、回收廢水中各種有價值資源是廢水處理領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。在序批式(SBR)反應器中脈沖或連續(xù)投加乙酸基質(zhì),監(jiān)測氧利用速率(OUR)、質(zhì)子消耗速率(HPR),聚羥基烷酸脂(PHA)和出水COD濃度的變化,研究活性污泥儲存及消耗乙酸基質(zhì)的特征以及基質(zhì)投加方式的影響。基于活性污泥同時貯存生長理論,建立同時貯存生長-溶解性微生物產(chǎn)物(SSAG-SMP)模型,對活性污泥儲存及消耗乙酸基質(zhì)過程進行模擬,分析各子過程的變化規(guī)律,為有效處理廢水的同時生產(chǎn)

2、高價值PHA積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和提供理論指導。
　　(1)向反應器內(nèi)脈沖投加100mgCOD/L、200mgCOD/L/、300mgCOD/L的乙酸基質(zhì),OUR、HPR、PHA、COD曲線的變化基本一致:OUR、HPR瞬時增加,迅速達到峰值并穩(wěn)定保持一段時間,在此期間PHA含量不斷增加,COD不斷被消耗;當COD消耗完后,PHA含量及OUR、HPR開始下降,并逐漸趨于穩(wěn)定。
　　(2)在外部有機碳基質(zhì)豐富時,活性污泥處于飽食狀態(tài),

3、細胞同時利用基質(zhì)合成內(nèi)部貯存物PHA及細胞生長;在外部有機碳基質(zhì)耗盡時,活性污泥進入饑餓期,只能利用其內(nèi)部貯存物 PHA進行生長;當PHA下降至最低水平后,活性污泥進入內(nèi)源呼吸階段。實驗結(jié)果顯示,COD消耗至最低水平、PHA最大濃度出現(xiàn)的時間與OUR、HPR開始快速下降相對應,定義從投加基質(zhì)至OUR、HPR開始快速下降的歷時為飽食期,該對應點象征著飽食期的結(jié)束。
　　(3)在SBR運行條件下,基質(zhì)投加方式對活性污泥儲存消耗乙酸基質(zhì)

4、有重要影響。在基質(zhì)投加歷時分別為15min、30min、60min時,能觀察與脈沖投加相似的明顯的飽食-饑餓OUR曲線;當基質(zhì)投加歷時為120min和300min時,OUR曲線沒有明顯的飽食期。隨著投加時間增長,飽食期平均OUR和最大OUR均下降, PHA產(chǎn)率降低,甚至發(fā)生PHA的凈消耗。此外,隨著基質(zhì)投加歷時的增長,OUR、PHA在飽食期均為緩慢增長,說明此過程外部基質(zhì)貯存、基于外部基質(zhì)的直接生長、基于貯存物的間接生長同時發(fā)生。

5、>　　(4)基于基質(zhì)貯存與微生物生長的耦合機制,結(jié)合溶解性微生物產(chǎn)物(SMP,包括基質(zhì)利用相關(guān)產(chǎn)物(UAP)和微生物量相關(guān)產(chǎn)物(BAP))形成與降解動力學,建立了SSAG-SMP模型。模型對OUR、COD、HPR的模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)相吻合,證明該模型可以準確合理的描述活性污泥同時儲存與降解基質(zhì)的生物化學過程。
　　(5)OUR、HPR的模擬結(jié)果呈現(xiàn)了各個子過程分別對OUR、HPR的貢獻。當外部基質(zhì)充足時,貯存有機物過程的質(zhì)子消耗速

6、率及氧氣消耗速率分別為利用外部基質(zhì)直接生長的2倍;當刪除PHA代謝動力學表達式中的開關(guān)函數(shù)(KS/KS+SS)時,即使利用外部基質(zhì)生長、利用外部基質(zhì)貯存、利用貯存物生長三個過程同時獨立進行,OUR的模擬結(jié)果與實測數(shù)據(jù)吻合更好。COD的模擬結(jié)果呈現(xiàn)了不同溶解性微生物產(chǎn)物組分對COD動態(tài)變化的貢獻。在整個反應周期,BAP的產(chǎn)生速率保持一致,含量隨時間不斷增加;UAP在飽食期不斷增加,基質(zhì)匱乏期不斷減小。
　　(6)利用OUR、HPR與