图2是根据方程(3-10)的计算机模拟结果。从图2a可见丝状菌和菌胶团细菌的竞争优势是根据负荷而变化的。根据负荷的不同,可划分为三个不同阶段:低负荷阶段(<0.4kg COD/kgMLSS.d)这时溶解氧的供应是充分的出现基质限制的情况。高负荷阶段(>1.1kg COD/kgMLSS.d)由于主体溶液中的基质浓度比较高,出现溶解氧限制的情况。在这之间是中等负荷范围,在这一范围丝状菌与絮状菌处于合理的比例,系统不发生膨胀。以上结果解释了为什么在高、低负荷下都会发生污泥膨胀的原因。
考试大环保工程师,值得您收藏的好站点! 图2b是在有选择器条件下,不同曝气条件下(Kla)计算机模拟结果。上述的模拟结果同样表明即使在存在选择器的情况下,在低负荷和高负荷范围仍然会发生膨胀。膨胀的界限值与没有选择器的系统不同,对于完全混合曝气池界上、下限下移。对于高负荷系统高的曝气强度可以提高污泥膨胀发生的上限,但同样较低了低负荷系统发生膨胀的下限。从图2b可见对于中等负荷阶段如果供氧不充分,丝状菌仍有可能大量繁殖并形成膨胀。对于不同的曝气强度,两种微生物竞争优势发生转变的界限值是不同的。对于这就是双基质动力学方程与传统的单独碳源基质限制动力学方程描述膨胀现象的本质区别。实验的结果也表明,完全混合曝气池对不同负荷下,维持稳定的沉降性能,所需要的溶解氧浓度是不一样的。而不是象文献报道维持在固定的1.0~2.0mg/l之间<1>。这解释了国内外众多研究中,对于溶解氧对污泥膨胀的影响报道十分不一致的原因。提高供氧能力的方法,一是增加供风量,二是用充氧能力强的装置。
3.流量和浓度变化的影响 实际的
污水处理厂负荷是变化的,实验发现在停留时间3、4和5h.下,系统的溶解氧浓度分别为1.2,2.2和3.0mg/l。图3是流量和基质增加幅度为1.5倍采用计算机模拟结果。在稳定的流量和浓度条件下,长期运行是菌胶团细菌占优势。流量或是基质浓度的变化会造成丝状菌的过度生长,而丝状菌的生长不是一简单的可逆过程,结果会造成了污泥沉降性能的变化。值得说明的是上述结果是在相对高的负荷下的模拟结果,研究表明对低负荷结果相反。
四、讨论和结论
1) 通过分析将丝状菌膨胀概括为5种类型,即:低基质浓度、低溶解氧、营养物(N、P)缺乏型、高H2S浓度和高、低pH引起的膨胀。采用广义Monod方程可解释大部分类型的膨胀问题,这在一定程度上统一了污泥膨胀理论。由于城市污水中N、P和其它营养元素一般不缺乏,因此在一般情况下,只考虑碳源限制和DO限制两种情况;
2) 在双基质限制下,低负荷的完全混合曝气池不利于污泥沉淀性能的改善,而中、高负荷的膨胀则在完全混合曝气池中有所缓解。中、高负荷系统由于首端缺氧不利污泥沉降性能,所以在推流式曝气池需要采取措施避免供氧不足。反之,推流式曝气池有利于克服低负荷的膨胀,即高负荷与低负荷是两种类型完全相反的膨胀现象。
3) 对活性污泥膨胀,既要从宏观角度考虑,又要从微观角度考虑,而宏观与微观是相对的。就活性污泥工艺的运转条件而言,负荷、基质浓度和溶解氧浓度的水平是宏观条件。但曝气池首端的实际的负荷、基质浓度和溶解氧浓度是更为重要的因素。后者是决定污泥膨胀的微环境,种群的动态是由其微环境中的营养物的条件所确定的;
4) 传统的选择器类型是仅仅考虑低基质浓度型膨胀。选择器是在完全混合或推流曝气池前加一个停留时间非常短(15min.)的小池,在选择器内利用两类细菌不同的生长速率选择性地培养和发展菌胶团细菌,使其成为曝气池中的优势菌。在以上的理论分析和研究的基础上,可以对选择器的概念进行扩展。广义的选择器可以包括低溶解氧型膨胀。可采用不同的选择器的形式,如再生池和强化曝气池等方法,恢复菌胶团细菌的降解能力、提高供氧能力和降低负荷来控制高负荷型的污泥膨胀。
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