移动床生物膜反应器脱氮除磷数学模拟实验方案

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1、“移动床序批式反应器中同步硝化-反硝化除磷的数学模拟与控制“实验方案1.技术路线SNDPR快速启动不同C/P水平下的稳定实验EPS中P模拟间歇实验去除性能分析微生物学分析厌氧好氧SNDPR模拟及控制2.研究内容（1）不同运行方式下同步硝化-反硝化除磷的启动研究在两种运行方式下研究同步硝化-反硝化除磷（SNDPR）的启动，分别为不换水厌氧-好氧-缺氧、换水厌氧-缺氧-好氧。对比分析有机物和营养物质去除性能，生物膜生物量MLSS及氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌、好氧聚磷菌、反硝化聚磷菌等功能菌活性，实现MSBR中SNDPR的快速启动。（2）厌氧-好氧

2、条件下生物膜EPS中磷的动态模拟分别在厌氧、好氧和不同初始条件下进行生物膜除磷的间歇实验。适当简化厌氧-好氧过程中生物膜EPS中磷的动态变化机理，根据Monod动力学方程，模拟厌氧-好氧条件下生物膜EPS中磷含量的动态变化。利用呼吸运动计量法和计算机拟合获得模型中需要的动力学参数，并对获得的模型加以校准和验证。（3）MSBR中同步硝化-反硝化除磷同时去除碳、氮、磷过程的微生物变化及数学模拟分别在不同C/P水平下运行反应器，监测反应器脱氮除磷性能，分析生物膜中微生物多样性及种群变化，利用呼吸运动计量法和计算机拟合获得相关动力学参数，以ASM2

3、d模型为基础结合生物膜模型、两步硝化反硝化和上述EPS除磷模型模拟MSBR碳、氮、磷去除及主要微生物的长期变化，优化控制MSBR反应器的稳定运行。研究方案首先在不同挂膜方式下研究SNDPR启动，快速实现移动床序批式反应器（MSBR）中的SNDPR过程；然后利用培养的生物膜进行间歇实验，建立厌氧、好氧条件下EPS中P含量变化的动力学模型；在不同C/P条件下运行MSBR反应器，研究MSBR中碳、氮、磷去除性能和微生物变化关系，并利用数学模型模拟其长期变化，优化反应器的高效稳定运行。（1）不同运行方式下同步硝化-反硝化除磷启动研究首先对活性污泥培

4、养驯化，然后接种污泥于MSBR中，采用不同运行方式，同时逐步提高负荷，研究MSBR挂膜和SNDPR过程启动。1）接种污泥接种污泥取回后，观察污泥颜色，絮体形态，并利用显微镜镜检；测定污泥MLSS、MLVSS、SV30、SVI。分别取样保存，预备后期可能的SEM照片采集和DNA提取。为增强活性污泥脱氮除磷能力，需对污泥进行驯化。2）污泥驯化将原来好氧运行逐渐改为厌氧-好氧-缺氧运行来提高污泥的脱氮除磷能力，驯化过程如表1所示。每个周期8h，为：厌氧（包括进水）>好氧>缺氧>沉淀>排水>闲置。每天两个周期。处理废水使用表2中合成废水F。表2中每

5、种合成废水组分均需添加20mg/LCaCl2·2H2O、45mg/LMgSO4·7H2O和1.5mL/L微量元素。微量元素组成如表3所示。驯化期间每天取样分析COD、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TP去除效果。驯化完成后依旧维持进水，每天运行一个周期并在好氧末期排泥，使污泥龄在20天左右。分别取样保存，预备后期可能的SEM照片采集和DNA提取。表1接种污泥驯化过程Table1AcclimationprocessofactivatedsludgePeriodAnaerobic(h)Aerobic(h)Anoxic(h)Discha

6、rgeandidle(h)1)06022)15113)2411表2实验过程中使用的不同模拟废水Table2DifferentsyntheticwastewatersusedintheexperimentsPeriodCOD(mg/L)NH4+-N(mg/L)NO3--N(mg/L)PO43--P(mg/L)A1002003B2003004C500000D003025E05000F3004005Additionof20mg/LCaCl2•2H2O,45mg/LMgSO4•7H2Oand1.5mL/Ltracessolutionforsynth

7、eticwasterwaterA,B,F.表3微量元素组成Table3CompositionsofthemicroelementCompositionConcentration(g/L)CompositionConcentration(g/L)FeCl3·6H2O1.5H3BO30.15CuSO4·5H2O0.03KI0.18MnCl2·4H2O0.12Na2MoO4·2H2O0.06ZnSO4·7H2O0.12CoCl2·6H2O0.15EDTA101）挂膜研究a)反应器设置启动2个MSBR反应器，基本运行工况为：有效容积，4L；填料类型

8、，K2型；填充率，35%；周期，8h；正常运行方式：厌氧（2h，包括进水0.25h）>好氧（4h）>缺氧（1h）>沉淀（0.5h）>排水闲置（0.5h）；曝气速率逐步升高（0.2