ecosunide工艺在污水厂升级改造中的应

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1、ECOSUNIDE工艺在污水厂升级改造中的应用中国矿业大学张雁秋教授2008年10月，天津《国家科技成果重点推广计划》项目“城市污水生物处理高效硝化新工艺”（项目编号:2004EC000132）发明专利：“一种污水生物处理高效硝化工艺”研究背景传统生物脱氮除磷技术由于具有脱除C、N、P且处理成本低等优点，而得到广泛应用，但脱氮除磷过程中存在的基质竞争和泥龄不同的矛盾使得处理效果相对较差，氨氮的硝化和磷的去除仍是整个生物处理的瓶颈。就脱氮而言，由于硝化菌的增殖速度缓慢，传统的污水二级生化处理工艺（A2/O、氧化沟

2、等活性污泥法）为提高脱氮效率，工程投资较大，曝气时间较长，需要内回流，使得运行成本增加。就除磷而言，聚磷菌增殖缓慢，在整个生物菌群中所占比例较低，脱氮除磷的碳源分配比例难以控制，总磷去除量一般仅能脱除5mg/L左右。为提高除磷效果，常采用化学除磷技术，增加了运行成本。研究背景提出统一动力学理论、动力学负荷理论、回流污泥浓度优化理论，创造出特殊工艺条件，提高了活性污泥中的硝化菌、聚磷菌的比例，突破了传统活性污泥法硝化速度慢、除磷量较少的瓶颈，实现了短时高效脱氮除磷，最终研发出城市污水高效脱氮除磷处理新工艺。实现了以

3、下目的：1、针对以上关键问题，研究出短时高效脱氮除磷的关键机理，应用统一动力学理论构建可供实际工程应用的、完善的新工艺及技术体系。通过工况条件的控制，使得硝化菌和聚磷菌在整个生物菌群中的比例提高；明显缩短了硝化时间；在碳源充足条件下，总磷去除量可达4-10mg/L。2、经过设计优化，可使污水处理主体工程投资节约20%左右，运行成本费用降低20％左右。研究思路本质上讲，活性污泥法除磷脱氮的实质就是利用一系列工程技术方法培养优势目的菌群。因此，我们认为：用生态学思想进行活性污泥生态系统的有效调控是该工艺除磷脱氮技术发

4、展的最好出路。理论部分一、统一动力学理论该理论揭示了高污泥浓度有利于弱势菌群生长的机理，为提高活性污泥中硝化菌和聚磷菌的比例、加快硝化速度、提高除磷量提供了理论依据。为了解决废水生物处理反应动力学中长期悬而未决的一相说与两相说的矛盾，我们对生物化学学科中的酶反应过程进行重新推导，从而提出了一个新的酶动力学方程。一相说是将有机物的降解用以下数学模型描述：-ds/dt为有机物降解速度，k为降解常数，K为半饱和常数（又称米—门常数），X为微生物浓度（工程上为活性污泥浓度），S为有机物浓度。一相说是以米—门酶反应动力学方

5、程为基础提出的，形式上与表达微生物增长速度的莫诺方程相似。二相说为埃肯费尔德Eckenfelder等人所支持，是将有机物的降解分为高有机物浓度和低有机物浓度二相而分别采用不同的数学模式。高浓度时，有机物降解速度与其浓度无关，呈零级反应，与活性污泥浓度呈一级反应，低有机物浓度时，有机物降解速度与其浓度和活性污泥浓度均呈一级反应，用下式可表达：高浓度时低浓度时式中，k2为降解速度常数，约等于k/K，其它字母意义同前。统一说由中国矿业大学张雁秋提出，并证明一相说与二相说是统一说的两种极端形式，统一说的数学模型表示如下

6、：式中字母意义均同前。-dS/dtS统一说模型中K变大时，统一说趋向于一相说统一说模型中K变小时，统一说趋向于二相说统一说二相说一相说有机物降解动力学过程的三种假说的关系1.00.50.0Blackman模型Monod模型用于海洋水生生物的种群模型新模型,z=0.9843实际实验数据图几种模型对实际实验数据吻合情况0510S/K底物相对比递减速度生物相对比增长速度模型类型参数趋向模型名称模型形式模型名称模型形式K→0Eckenfelder模型S/XS

7、源？S/（KZ+X+S）来源？S/（KZ+X+S）S→0来源？S/（KZ+X）来源？S/（KZ+X）∞Eckenfelder模型1马尔萨斯模型1X→0米-门模型S/（KZ+S）Monod模型S/（KZ+S）∞McKinney模型S/X来源？S/X二、活性污泥法动力学负荷活性污泥法动力学负荷由中国矿业大学张雁秋首次提出：**动力学负荷是曝气池设计的主要根据，因为除了曝气池体积V待解外，其它参数均可确定。式中S*为曝气池内底物（对数）平均浓度，表示较为复杂。从图可以看出，要提高硝化微生物的在活性污泥总量中的比例，造成

8、脱氮优势，必须使BOD、NH4+浓度小于图3-6上两条曲线的交点，即将活性污泥系统中的BOD平均浓度控制在较低水平（〈20mg/l〉。也就是说将整个活性污泥系统控制在低营养水平的状态下，才能高效的硝化脱氮。硝化反应是由亚硝酸菌和硝酸菌两种细菌共同完成的，这两种细菌均属于化能自养型微生物。在活性污泥微生物中，硝化菌的比例与污水的BOD5/TKN有关，若水中BOD5值高，有助