蠕蟲附著型生物床污泥減量工藝模型的建立與預(yù)測.pdf

1、污水的生物處理過程產(chǎn)生了大量的剩余污泥,帶來的環(huán)境問題日益嚴(yán)重,常規(guī)的污泥處理處置技術(shù)費用普遍較高,無法從根本上解決剩余污泥問題。生物捕食技術(shù)是利用食物鏈的能量傳遞效率原理增加活性污泥系統(tǒng)中捕食者的數(shù)量來減少剩余污泥的方法,具有節(jié)能、無二次污染等優(yōu)勢,因而得到越來越廣泛的關(guān)注。
　　利用水生蠕蟲的捕食作用可以有效地實現(xiàn)污泥減量,但其污泥減量效率卻受環(huán)境條件波動的影響。本文的研究結(jié)果表明溶解氧濃度(DO)、溫度(T)、蠕蟲密度和污泥

2、負(fù)荷是蠕蟲捕食過程的主要影響因素,并以這些條件參數(shù)為輸入變量建立了應(yīng)用自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)的模型分別預(yù)測蠕蟲反應(yīng)器的污泥減量速率,通過性能比較得出ANFIS模型預(yù)測值與實驗測定值間具有更好的一致性,根據(jù)ANFIS模型的預(yù)測結(jié)果,得出了蠕蟲反應(yīng)器的最適運行條件范圍。
　　將ANFIS模型得出的適宜工況條件推廣至蠕蟲附著型生物床,以2d為周期序批式運行反應(yīng)器34組,并在此后的12h、24h、36

3、h、48h從中取樣,結(jié)果顯示其平均污泥減量效果可以達(dá)到初始MLSS的22.89％,VSS/SS的比值降低,表明蠕蟲更多地捕食了污泥混合液中的菌體及其分泌物;污泥上清液中NH4+-N濃度增大了28倍之多,NO3--N得到了有效去除,NO2--N基本無變化,COD的增幅超過160%,NH4+-N和COD增加主要是蠕蟲排泄所致;與微生物相關(guān)的SMP因蛋白質(zhì)的增加而少量增加,EPS中蛋白質(zhì)和多糖的減少量都超過了一半,其比值Pr/Po增大,分析認(rèn)

4、為這與蠕蟲糞便中氨基酸的含量高有關(guān)。胞內(nèi)貯存物STO變化趨勢是先積累后消耗,這可能是異養(yǎng)菌為了抵御系統(tǒng)中底物的不斷減少而在反應(yīng)初期進(jìn)行貯存,當(dāng)系統(tǒng)中營養(yǎng)枯竭時又再次利用造成的;蠕蟲捕食過程中隨著時間的推移各種物質(zhì)不論增加還是減少其轉(zhuǎn)化速率都是逐漸減小的,表明以蠕蟲為主體的所有生物的活性都在下降,這是蠕蟲床中NH4+-N等有害代謝產(chǎn)物的積累效應(yīng)。
　　蠕蟲捕食過后各分子量區(qū)段的物質(zhì)都不斷減少,表明蠕蟲廣泛地捕食了污泥混合液中不同分子

5、量大小的物質(zhì),再次證明蠕蟲是很好的污泥減量微型動物,數(shù)均分子量Mn增大、重均分子量Mw減小、分子量分布系數(shù)Mw/Mn變小,說明污泥混合液中有機(jī)物的分子量分布變窄;使用三維熒光光譜(3DEEM)分析蠕蟲捕食對EPS的影響時發(fā)現(xiàn)酪氨酸類和色氨酸類蛋白質(zhì)的特征峰強(qiáng)度均降低了超過一半,這與蠕蟲對色氨酸類蛋白質(zhì)的利用率更高有關(guān)。
　　在實驗的基礎(chǔ)上建立了“ASM3-生長-貯存-捕食”模型來描述和預(yù)測蠕蟲床的反應(yīng)過程,采用“生長”和“底物貯存

6、”同時進(jìn)行的觀點,加入了蠕蟲對菌體和EPS的捕食的作用,模型共包括11個組分、16個反應(yīng)過程,41個模型參數(shù);然后應(yīng)用龍格-庫塔數(shù)值算法求解模型的穩(wěn)態(tài)解,并用單因素敏感性分析方法確定了與MLSS、COD、NH4+-N、NO3--N、EPS相關(guān)的敏感參數(shù),根據(jù)文獻(xiàn)報道或合理假設(shè)選取各參數(shù)初值,使用部分實驗數(shù)據(jù)校正敏感參數(shù),最后用其余的實驗數(shù)據(jù)檢驗校正過的模型并作出統(tǒng)計學(xué)評價,結(jié)果表明模型模擬值與實驗測定值間呈現(xiàn)良好的一致性,模型對實際工程