蠕蟲(chóng)附著型生物床污泥減量工藝模型的建立與預(yù)測(cè).pdf

1、污水的生物處理過(guò)程產(chǎn)生了大量的剩余污泥,帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重,常規(guī)的污泥處理處置技術(shù)費(fèi)用普遍較高,無(wú)法從根本上解決剩余污泥問(wèn)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(lái)減少剩余污泥的方法,具有節(jié)能、無(wú)二次污染等優(yōu)勢(shì),因而得到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。
　　利用水生蠕蟲(chóng)的捕食作用可以有效地實(shí)現(xiàn)污泥減量,但其污泥減量效率卻受環(huán)境條件波動(dòng)的影響。本文的研究結(jié)果表明溶解氧濃度(DO)、溫度(T)、蠕蟲(chóng)密度和污泥

2、負(fù)荷是蠕蟲(chóng)捕食過(guò)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(cè)蠕蟲(chóng)反應(yīng)器的污泥減量速率,通過(guò)性能比較得出ANFIS模型預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)測(cè)定值間具有更好的一致性,根據(jù)ANFIS模型的預(yù)測(cè)結(jié)果,得出了蠕蟲(chóng)反應(yīng)器的最適運(yùn)行條件范圍。
　　將ANFIS模型得出的適宜工況條件推廣至蠕蟲(chóng)附著型生物床,以2d為周期序批式運(yùn)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(chóng)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(wú)變化,COD的增幅超過(guò)160%,NH4+-N和COD增加主要是蠕蟲(chóng)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(guò)了一半,其比值Pr/Po增大,分析認(rèn)

4、為這與蠕蟲(chóng)糞便中氨基酸的含量高有關(guān)。胞內(nèi)貯存物STO變化趨勢(shì)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(yíng)養(yǎng)枯竭時(shí)又再次利用造成的;蠕蟲(chóng)捕食過(guò)程中隨著時(shí)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(chóng)為主體的所有生物的活性都在下降,這是蠕蟲(chóng)床中NH4+-N等有害代謝產(chǎn)物的積累效應(yīng)。
　　蠕蟲(chóng)捕食過(guò)后各分子量區(qū)段的物質(zhì)都不斷減少,表明蠕蟲(chóng)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(chóng)是很好的污泥減量微型動(dòng)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(shuō)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(chóng)捕食對(duì)EPS的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)酪氨酸類(lèi)和色氨酸類(lèi)蛋白質(zhì)的特征峰強(qiáng)度均降低了超過(guò)一半,這與蠕蟲(chóng)對(duì)色氨酸類(lèi)蛋白質(zhì)的利用率更高有關(guān)。
　　在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立了“ASM3-生長(zhǎng)-貯存-捕食”模型來(lái)描述和預(yù)測(cè)蠕蟲(chóng)床的反應(yīng)過(guò)程,采用“生長(zhǎng)”和“底物貯存

6、”同時(shí)進(jìn)行的觀點(diǎn),加入了蠕蟲(chóng)對(duì)菌體和EPS的捕食的作用,模型共包括11個(gè)組分、16個(gè)反應(yīng)過(guò)程,41個(gè)模型參數(shù);然后應(yīng)用龍格-庫(kù)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(bào)道或合理假設(shè)選取各參數(shù)初值,使用部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)校正敏感參數(shù),最后用其余的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)校正過(guò)的模型并作出統(tǒng)計(jì)學(xué)評(píng)價(jià),結(jié)果表明模型模擬值與實(shí)驗(yàn)測(cè)定值間呈現(xiàn)良好的一致性,模型對(duì)實(shí)際工程