厌氧氨氧化过程动力学模型及其验证_罗凡

厌氧氨氧化过程动力学模型及其验证_罗凡doi:10．3772/j．issn．1002-0470．2018．02．011厌氧氨氧化过程动力学模型及其验证①罗凡②*李捷③*徐浩*隋军＊＊(*广州市市政工程设计研究总院有限公司广州510060)(＊＊广东首汇蓝天科技有限公司广州510060)摘要研究了厌氧氨氧化生物滤池的过程动力学特性。构建了厌氧氨氧化滤池的动力学模型，给出了表征厌氧氨氧化动力学过程的反应速率和动力学矩阵，并用该模型对不同运行条件下的厌氧氨氧化过程进行了模拟。模拟结果显示，当水力停留时间(HＲT)在0．05～0．2d、污泥停留时间(SＲT)≤18d和温度＜30℃范围时，增大HＲT、SＲT和温度均能加快厌氧氨氧化的反应速率，实现反应器的高效稳定运行。利用小实验数据对该模型的可靠性进行了对比分析，结果表明该模型模拟结果与实测值具有很好的吻合性。关键词厌氧氨氧化，生物滤池，动力学模型，计量学参数，脱氮0引言根据中国环境质量公报数据显示，2016年，国内主要江河水系的1617个国考断面中，249个断面水质低于IV类，占比为15．4%，其中氨氮超标率高于9．1%。112个重要湖泊(水库)中，15个水质低于IV类，占比为13．4%，其中氨氮超标率高于2．7%，因此，氮污染控制成为当前水环境治理的关键问题。而较之传统的全程硝化-反硝化脱氮工艺而言，自养型厌氧氨氧化(anammox)工艺无需曝气，无需补充有机物，运行费用低［1］、能效高，因此成为生物脱氮工艺的首选。但目前，该工艺研究和应用对象主要是高氨高温废水［2］如污泥消化上清液和垃圾渗滤液，对于常温低氨氮城市污水的研究较少，且反应装置多限于上流式厌氧污泥床(up-flowanaerobicsludgebed，UASB)反应器。UASB反应器虽然具有污泥浓度大、耐冲击能力强等优点，但其污泥内部混合不均，污泥截留率波动较大［3］，而厌氧氨氧化菌生长缓慢，倍增时间长，细胞产率低，且对环境条件敏感，很多环境条件都有可能使其活性受到抑制甚至出现启动失败［4，5］。所以在厌氧氨氧化启动富集过程中，反应器的选择至关重要，必须选择具有高效生物量持留性能的反应器。厌氧固定床反应器也称厌氧生物滤池，具有污泥浓度高、菌群空间分布合理、运行性能稳定、能承载高水力负荷等优点［6］。厌氧氨氧化菌会在生物滤池中形成生物膜，既可以增强厌氧氨氧化菌对