数学模拟好氧颗粒污泥的形成及水力剪切强度对颗粒粒径的影响

数学模拟好氧颗粒污泥的形成及水力剪切强度对颗粒粒径的影响第33卷第1期2012年1月环境科学ENVIR0NMENTALSCIENCEVo1．33．No．1Jan．，2012数学模拟好氧颗粒污泥的形成及水力剪切强度对颗粒粒径的影响董峰，张捍民，杨凤林(大连理工大学环境学院，工业生态与环境工程教育部重点实验室，大连116024)摘要：以生物膜数学模型和活性污泥数学模型为基础，建立好氧颗粒污泥一维数学模型，并模拟营养物质的去除、颗粒粒径变化、反应器周期表现以及好氧颗粒污泥内DO和菌群分布．模拟有机物s浓度和出水NH4一N浓度逐渐降低，在大约50d左右达到稳定，50d后模拟出水浓度分别<25mg·L和<1．5mg·L一．模拟出水NO／一N浓度随着粒径的增加呈现降低趋势．当颗粒粒径由模拟30d时的1．1mm增加到100d时的2．5mill，颗粒污泥缺氧区面积相应增加，总氮(TN)的去除率由不到10％增加到91％左右，最终模拟出水NO；一N浓度降低到<3mg·L～．在好氧颗粒污泥系统内，由于氧气传质阻力，模拟颗粒污泥外层DO浓度高而内层浓度低，颗粒内可以发生同时硝化反硝化，且好氧颗粒污泥内DO特征随时间而发生变化．在好氧初期，好氧颗粒污泥代谢活性高，模拟DO传质深度大约为100～200m；而在好氧末期，模拟DO传质深度为800Ixm．模拟自养菌主要分布在DO浓度高的颗粒外层，异养菌分布在整个颗粒．当水力剪切系数k由0．25(m·d)逐渐增加到5(m·d)时，模拟颗粒平衡粒径依次由3．5mm左右减小到大约1．8mm．在不同水力剪切强度下模拟颗粒污泥生长特征相似，其平衡状态下粒径随曝气强度的增加而减小，可以通过控制曝气强度来控制好氧颗粒污泥的平衡粒径．关键词：好氧颗粒污泥；数学模型；生物膜；活性污泥数学模型；水力剪切；颗粒粒径中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：0250．3301(2012)01．0181—10ModelingFormationofAerobicGranuleandInfluenceofHydrodynamicShearForcesonGranuleDiameterD0NGFeng．ZHANGHan．min．YANGFeng—lin(KeyLaboratoryofIndustrialEcologyandEnvironmentalEngineering，Sch