活性污泥儲(chǔ)存與消耗乙酸基質(zhì)的實(shí)驗(yàn)與模擬.pdf

1、回收廢水中各種有價(jià)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(yīng)器中脈沖或連續(xù)投加乙酸基質(zhì),監(jiān)測(cè)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(chǔ)存及消耗乙酸基質(zhì)的特征以及基質(zhì)投加方式的影響?；诨钚晕勰嗤瑫r(shí)貯存生長(zhǎng)理論,建立同時(shí)貯存生長(zhǎng)-溶解性微生物產(chǎn)物(SSAG-SMP)模型,對(duì)活性污泥儲(chǔ)存及消耗乙酸基質(zhì)過(guò)程進(jìn)行模擬,分析各子過(guò)程的變化規(guī)律,為有效處理廢水的同時(shí)生產(chǎn)

2、高價(jià)值PHA積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和提供理論指導(dǎo)。
　　(1)向反應(yīng)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(shí)增加,迅速達(dá)到峰值并穩(wěn)定保持一段時(shí)間,在此期間PHA含量不斷增加,COD不斷被消耗;當(dāng)COD消耗完后,PHA含量及OUR、HPR開(kāi)始下降,并逐漸趨于穩(wěn)定。
　　(2)在外部有機(jī)碳基質(zhì)豐富時(shí),活性污泥處于飽食狀態(tài),

3、細(xì)胞同時(shí)利用基質(zhì)合成內(nèi)部貯存物PHA及細(xì)胞生長(zhǎng);在外部有機(jī)碳基質(zhì)耗盡時(shí),活性污泥進(jìn)入饑餓期,只能利用其內(nèi)部貯存物 PHA進(jìn)行生長(zhǎng);當(dāng)PHA下降至最低水平后,活性污泥進(jìn)入內(nèi)源呼吸階段。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,COD消耗至最低水平、PHA最大濃度出現(xiàn)的時(shí)間與OUR、HPR開(kāi)始快速下降相對(duì)應(yīng),定義從投加基質(zhì)至OUR、HPR開(kāi)始快速下降的歷時(shí)為飽食期,該對(duì)應(yīng)點(diǎn)象征著飽食期的結(jié)束。
　　(3)在SBR運(yùn)行條件下,基質(zhì)投加方式對(duì)活性污泥儲(chǔ)存消耗乙酸基質(zhì)

4、有重要影響。在基質(zhì)投加歷時(shí)分別為15min、30min、60min時(shí),能觀察與脈沖投加相似的明顯的飽食-饑餓OUR曲線;當(dāng)基質(zhì)投加歷時(shí)為120min和300min時(shí),OUR曲線沒(méi)有明顯的飽食期。隨著投加時(shí)間增長(zhǎng),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(shí)的增長(zhǎng),OUR、PHA在飽食期均為緩慢增長(zhǎng),說(shuō)明此過(guò)程外部基質(zhì)貯存、基于外部基質(zhì)的直接生長(zhǎng)、基于貯存物的間接生長(zhǎng)同時(shí)發(fā)生。

5、>　　(4)基于基質(zhì)貯存與微生物生長(zhǎng)的耦合機(jī)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(dòng)力學(xué),建立了SSAG-SMP模型。模型對(duì)OUR、COD、HPR的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合,證明該模型可以準(zhǔn)確合理的描述活性污泥同時(shí)儲(chǔ)存與降解基質(zhì)的生物化學(xué)過(guò)程。
　　(5)OUR、HPR的模擬結(jié)果呈現(xiàn)了各個(gè)子過(guò)程分別對(duì)OUR、HPR的貢獻(xiàn)。當(dāng)外部基質(zhì)充足時(shí),貯存有機(jī)物過(guò)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(zhǎng)的2倍;當(dāng)刪除PHA代謝動(dòng)力學(xué)表達(dá)式中的開(kāi)關(guān)函數(shù)(KS/KS+SS)時(shí),即使利用外部基質(zhì)生長(zhǎng)、利用外部基質(zhì)貯存、利用貯存物生長(zhǎng)三個(gè)過(guò)程同時(shí)獨(dú)立進(jìn)行,OUR的模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)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(duì)COD動(dòng)態(tài)變化的貢獻(xiàn)。在整個(gè)反應(yīng)周期,BAP的產(chǎn)生速率保持一致,含量隨時(shí)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