活性污泥法处理系统中温度对动力学常数的影响

蒡10卷第2期I990年6月环境科学学报Vo1．10·No．2ACTASCIENTIAECIRCUMSTANTIAEJt~ne1g90活性污泥法处理系统中温度对动力学常数的影响彭永臻张自杰(暗尔滨建筑工程学院市敢与环境工程系)摘要古工业废水的城市污水为底蛔．捌定了不盈度条件下活性拧汪晦污水处理熏统的蒲力学常数，提出了用两十温度系数来表示温度对值嚣响的观点．定量地研究了温度对动力学常数的影响，愠度和污栀龄对出承质量和处理效率的影响，为毳国寒砖地区城市泞水处理厂的设计和运行提供丁理论依据．关键词t活性污栀法温度I动力学污泥龄．在活性污泥法污水处理系统中，温度、污泥龄、污泥负荷、SVI、营养平衡及运行管理水平等均对处理系统的净化功能产生影响．但是，咯温度外，其它目紊都可以不同程度地通过设计和运行加以改变和控制，以减轻其不利影响．而对大量的生活或工业污水，改变其温度是很困难和不经济的．我国北方一些大中城市都在拟建城市污水处理厂，有些地方相继进行了低温生物处理试验，取得了一定成果，很有实际意义．但是，从理论上尤其从动力学角度定量地描述温度和污泥龄对净化功能的影响还很不够．近年来，随着活性污泥反应动力学研究的进展，日益广泛地应用其动力学模式表现处理系统的运行状态，井指导设计和运行．为此，我们进行了温度对活性污泥反应的影响的试验研究，并着重进行了温度对动力学常数的影响的理论研究．一、试验设备及控制方法为了用动力学的数学模型定量地描述温度的影响，必须模拟污水处理厂的主要运行条件．本试验以城市污水为底物，以天然的混合微生物菌种培养活性污记．誊棼图1完全混台式活性污泥法试验模型FigICompletivemixedacti一试验模型是有机玻璃制威的合建式完全混合型曝气沉淀池，见图1．池申设有可以调节回流污泥缝高度的活动挡板以控制回流污泥量．空气从具有恒压的贮气罐输入，通过穿孔管曝气，有充氧、搅拌和旋流(促进污泥回流)作用。‘利用自动温度控制仪和恒温水槽控制曝气沉淀池内恒温．用虹吸管和上面的阀门定量投配污水及调节投配量，同时用集水箱准确计量．试验控制系统如图2所示．试验用原水为●●●维普资讯http://www.cqvip.com●●●2期彭永臻等：活性污泥法处理系统中温度对动力学常数的影响227略尔滨帚的城市污水，其中含有大量工业废水图2试验控触系统示意臣Fig．2Schemsticdisgramforcoatrolofpilotplsnt二、试验结果与分析1．宿性污泥洼动力学常敢的翻定和计算有机物比降解速率的公式建立在Monod式基础上，是活性污泥反应动力学的基本公式之一⋯：u==㈩yxK．+S。。式中，U——有机物比降解速率，d_。，·0——污水的进水流量，L／dJ—。——进水的有机物浓度(COD)，mg／L，．。——出水的有机物浓度(COD)，mg／L~——底物浓度(=S。一，为难降解有机物浓度)，mg／LJ——曝气池容积，LJ一曝气池水活性污泥浓度(以MLVSS表示)，mg／L，有机物最大比降解速率，d-1}。——饱和常数(当U=／2时的有机物浓度)，mg／L．对于某一特定处理系统，在一定温度下和。均为常数，称为动力学常数．为研究温度对动力学常数的影响，须求出各个试验温度下的和值．取式(1)的倒数，得S=争一S-l-+}㈣O(。一．)⋯在一定温度下，解n。为常数，所以vx／o(s。一S．)与／是线性关系，通过大量试验可求出和。．表示污泥增长速率和有机物降解速率之间关系的公式，是动力学的另一个基本公维普资讯http://www.cqvip.com环境科学学报上：yu—Kdf式中，妻——污泥比增长速率，亦称单位微生物的增长速率，d‘Y——产率系数，t——污泥(微生物)自身氧化速率，d～．在稳定状态下，根据污泥龄的定义，有1dX一1一△dt0VX式中，。——污泥龄，亦称细胞(或固体)平均停留时间，dIAX——每El污泥增加量，mg／d．将(1)式和(4)式代入(8)式，得t0。=一告Vxx(8)(4>O(5)(6)同样，(6)式中△／P'x和口(一)／vx是线性关系，通过大量试验可求出各温度下的】，和‘值．表示温度对污水生物处理过程中反应速率常数影响的菲尔普斯(Phelps)公式如下，KT=K2o0。。’(7)式中，，2。——分别为T'C和20C时的反应速率常数，0——对应于反应速率常数的温度系数．式中的可以是任何表示速率的常数．根据Phelps公式，Igt与也是线性关系，这样可通过不同温度时得到的反应速率常数t求出温度系数0．e值定量的反映了温度对该反应速率常数的影响，是一个很重要的参数．2．蠢虞对动力学常数的影响经七个多月严格控制条件的试验，得到大量试验数据．用(2)式和(6)式求出不同表1动力学常数表Ta~leIEvaluationoft