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Environmental Science232AAO工艺脱氮除磷效果分析王 黎（大荔县环境监测站，陕西 大荔 715100）摘要：近年来，虽然我国对城市污水处理率不断提高，但是由氮磷污染引起的水体富营养问题仍相当严重。
目前，A/A/O工艺：即厌氧-缺氧-好氧工艺作为我国城市污水处理厂的主要工艺类型，对工艺运行状态实现最优调控，使污水中N、P得到良好去除，出水达标排放实现科学运行管理尤为重要。
关键词：A/A/O工艺；沿程分析；脱氮除磷1 我国现水资源和水污染现状（1）水资源现状水资源稀缺与水污染问题是我国水资源目前存在的两大问题。
21世纪，我国多个城市存在地下水短缺现象，全国缺水总量高达70亿立方米。
据监测，我国城市地下水污染逐年加重，这是导致了水资源短缺的主要矛盾，同时也使水污染治理工作需要快速展开。
（2）水污染现状水体因某种物质的介入，而导致其物理、化学、生物或放射性等方面的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或破坏生态环境，造成水质恶化的现象称为水污染。
水污染大体上可以分为两大类：一类是自然污染；另一类是人为污染。
对水体危害较大的是人为污染。
A/A/O工艺作为结构上最为简单的同步脱氮除磷污水处理工艺，是目前城市污水处理厂普遍采用的工艺，具有较好的除COD、氮、磷效果。
由于A/A/O工艺系统内微生物群复杂，对基质、泥龄、DO 的需求不同，因此科学地运行控制是充分发挥工艺效能的重要保障。
2 A/A/O沿程分析根据处理工艺的功能区划分，通过生物系统的沿程布点，分析主要污物指标的沿程变化特征，对工艺系统的不同功能区（厌氧段、缺氧段和好氧段）主要对应污染物的去除效果进行测试，得出每个功能区的处理效果。
面通过一些相关数据体现沿程变化。
A/A/O工艺NH3-N沿程变化分析大荔县污水处理厂二期工程A/A/O工艺,在厌氧区测得的NH3-N为6.515mg/L,缺氧区测得的NH3-N 为3.26mg/L，曝气1、曝气2和曝气3分别测得的NH3-N为0.160mg/L、0.155mg/L和0.133mg/L，当污水进入厌氧、缺氧，曝气阶段时，NH3-N 浓度显著降低。
万方数据采用TUD模型动态模拟倒置A2/O工艺运行工况作者：郝晓地， 宋虹苇， 胡沅胜， 郝二成， 周军， 甘一萍， 王洪臣， HAO Xiao-di， SONG Hong-wei， HU Yuan-sheng， HAO Er-cheng， ZHOU Jun， GAN Yi-ping， WANG Hong-chen作者单位：郝晓地,胡沅胜,HAO Xiao-di,HU Yuan-sheng(北京建筑工程学院,可持续环境生物技术研发中心,北京,100044)， 宋虹苇,SONG Hong-wei(北京建筑工程学院,可持续环境生物技术研发中心,北京,100044;内蒙古工业大学,土木工程学院,内蒙古,呼和浩特,010051)， 郝二成,周军,甘一萍,王洪臣,HAO Er-cheng,ZHOU Jun,GAN Yi-ping,WANG Hong-chen(北京城市排水集团有限公司,北京,100063)刊名：中国给水排水英文刊名：CHINA WATER & WASTEWATER年，卷(期)：2007,23(16)被引用次数：11次1.Henze M;Grady C P L Jr;Gujer W Activated Sludge Model No.1 19872.Henze M;Gujer W;Mino T Activated Sludge Model No.2 19953.Henze M;Gujer W;Mino T Activated Sludge Model No.2d,ASM2d[外文期刊] 1999(01)4.Gujer W;Henze M;Mino T Activated sludge model No.3 1999(01)5.Murnleitner E;Kuba T;van Loosdrecht M C M An integrated metabolic model for the aerobic and denitrifying biological phosphorous removal 1997(05)6.郝晓地;宋虹苇;胡沅胜采用TUD联合模型模拟倒置A2/0工艺的运行工况[期刊论文]-中国给水排水 2007(05)7.Roeleveld P J;van Loosdrecht M C M Experiences with guidelines for wastewater characterization in the Netherlands[外文期刊] 2002(06)8.郝晓地;宋虹苇;胡沅胜数学模型应用中的关键步骤--污水水质(COD)特征化方法[期刊论文]-中国给水排水2007(13)9.Meijer S C F Theoretical and practical aspects of modeling activaed sludge processes 20041.郝晓地.胡沅胜.魏丽废水中有机物的能源转化与利用[期刊论文]-节能与环保2007(8)2.郝晓地.戴吉.周军.常江.甘一萍.HAO Xiao-di.DAI Ji.ZHOU Jun.CHANG Jiang.GAN Yi-ping磷回收提高生物除磷效果的验证[期刊论文]-中国给水排水2006,22(17)3.郝晓地.陈新华.戴吉.M.de Kreuk.M.C.M.van Loosdrecht.HAO Xiao-di.CHEN Xin-hua.DAI Ji.M.de Kreuk. M.C.M.van Loosdrecht极具工程化潜力的好氧颗粒污泥技术[期刊论文]-中国给水排水2006,22(8)4.郝晓地.J.H.J.M.van der Graaf污水资源化新途径--直接膜过滤用于农业灌溉[期刊论文]-给水排水2003,29(6)5.郝晓地.戴吉.M.C.M. van Loosdrecht.HAO Xiao-di.DAI Ji.M.C.M. van Loosdrecht采用数学模拟评价生物营养物去除工艺的除磷效果[期刊论文]-中国给水排水2006,22(5)6.郝晓地.曹秀芹.曹亚莉污水生物处理技术重在可持续发展[期刊论文]-建设科技2006(21)7.赵义.郝晓地.朱景义.ZHAO Yi.HAO Xiao-di.ZHU Jing-yi侧流富集/主流强化硝化(BABE)升级工艺[期刊论文]-中国给水排水2006,22(2)8.郝晓地.赵靖.李俊奇.HAO Xiao-di.ZHAO Jing.LI Jun-qi集中式污水处理厂取代化粪池可行性分析[期刊论文]-水资源保护2006,22(4)9.仇付国.曹亚莉.郝晓地欧洲可持续污水生物处理技术[期刊论文]-建设科技2006(21)10.郝晓地.仇付国.张璐平.韩燕.HAO Xiao-di.QIU Fu-guo.ZHANG Lu-ping.HAN Yan应用数学模拟技术升级改造二级污水处理工艺[期刊论文]-中国给水排水2007,23(16)1.郝晓地.仇付国.张璐平.韩燕应用数学模拟技术升级改造二级污水处理工艺[期刊论文]-中国给水排水 2007(16)2.汪林.张代钧.李振亮基于TUD模型模拟优化MSBR工艺反硝化脱氮除磷[期刊论文]-环境工程学报 2011(12)3.郝晓地.朱向东.马文瑾.李佟.胡沅胜模拟评价、优化北京某大型污水处理厂升级改造方案[期刊论文]-中国给水排水 2009(17)4.郝晓地.蔡正清.仇付国.丁超氧化沟工艺脱氮除磷功效与能效的模拟评价[期刊论文]-中国给水排水 2010(1)5.郝晓地.胡沅胜.王克巍制定BNR工艺最佳运行策略:模拟预测并试验验证[期刊论文]-环境科学 2010(3)6.宋虹苇.郝晓地.张学军.刘宇红.王建民TUD模型在内蒙古地区某污水处理厂适用性研究[期刊论文]-环境工程2011(4)7.宋虹苇.张学军.刘宇红.白润英.王建民内蒙古地区污水水质特征化方法研究[期刊论文]-内蒙古农业大学学报（自然科学版） 2011(2)8.郝晓地.蔡正清.朱向东.马文瑾.李佟北京某大型市政污水厂超负荷运行能力的模拟评估[期刊论文]-中国给水排水 2010(9)9.郝晓地.衣兰凯.王克巍强化低碳源污水生物除磷的技术方式探究[期刊论文]-中国给水排水 2012(1)10.侧流化学磷回收强化生物除磷的模拟预测与试验验证[期刊论文]-环境科学学报 2009(11)11.侧流化学磷回收强化生物除磷的模拟预测与试验验证[期刊论文]-环境科学学报 2009(11)引用本文格式：郝晓地.宋虹苇.胡沅胜.郝二成.周军.甘一萍.王洪臣.HAO Xiao-di.SONG Hong-wei.HU Yuan-sheng .HAO Er-cheng.ZHOU Jun.GAN Yi-ping.WANG Hong-chen采用TUD模型动态模拟倒置A2/O工艺运行工况[期刊论文]-中国给水排水 2007(16)。
活性污泥法脱氮除磷数学模型的发展徐伟锋顾国维张芳（同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200092）摘要：利用聚磷菌在缺氧条件下的吸磷和反硝化作用，实现氮、磷的同时去除，是具有实用前景的城市污水处理方法，而建立活性污泥法脱氮、除磷的数学模型则有利于该项技术的推广应用。
文中对ASM2d模型、Barkerand Dold 模型、Delft模型作了较为详细的介绍，提出了由聚磷菌引起的缺氧吸磷和反硝化作用中需要解决的 2个问题：反硝化聚磷菌浓度的确定和由反硝化聚磷菌吸磷所引起的磷的减少量。
关键词：模型；生物营养物去除；生物过量除磷作用；缺氧吸磷中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：1009－2455（2004）02－0001－04Development of Mathematical Modelsof Demtrihcation and Dephosphorization by Activated Sludge ProcessXU Wei－feng GU Guo-wei ZHANG Fang（She Key Lab of Pollution Control and Resource Reuse，Tongji UniversiryShanthe 200092，China）Abstract：The use of the phosphorus uptake and denltrification of PAOs under anoxic conditions for the realization of the simultaneous removal of nltrogen and phosphorus is a method with practical prospect for munic－ipal sewage treatment，and the establishment of the mathematical models of denitrlfication and dephosphorization by activated-sludge process benefits the popularization and application of this technofogy.Models ASM2d，Barker and Dold and Delft are presented in a detailed way in this paper，with two issues raised which need to be re－solved in the anoxic phosphorus uptake and denitrificatlon caused by PAOs，i.e.the determination of the concen－tration of denitrification PAOs and the decrease of phosphorus caused by the phosphorus uptake of denitrification-PAOs.Key words： model; biological nutrient removal; biological excess phosphrus removal;anoxic phosphrus uptake自1990 年以来，许多学者相继报道有缺氧吸磷现象[1]，即所谓的反硝化除磷作用。
固定化小球藻除磷脱氮数据初步研究分析一研究背景小球藻（俗称为绿藻），是五亿四千年前就已经在地球上繁衍的生物。
它是一种单细胞的绿色微藻类，不管是生态环境的巨变，还是自然灾害的侵袭，都没能毁灭它，其稳定的基因始终没有改变。
这种生物直到一百多年前人类发明了显微镜以后，生物学家拜尔尼克（M.W.Beyernick）博士才发现了它；把希腊文Chlor(绿色)和拉丁文表示细小物质Ella组合，将其命名为Chlorella。
小球藻生息在淡水中，它借助阳光、水和二氧化碳，以每隔20小时分裂出4个细胞的旺盛繁殖能力，不停地将太阳能量转化生成蕴涵多种营养成分的藻体，并在增值中释放出大量的氧气；而它的光合能力高于其他植物10倍以上。
基于这种生命活力及产生的高能营养物质，人们赞美它是“罐装的太阳”。
日本九州大学教授、日本绿藻研究所副所长、植物学界权威中村博士实验研究发现小球藻可以作为全营养食品提供给人类，使人体生理机能维持健康和正常运转。
基于小球藻如此旺盛的生命力和稳定的基因结构，人们开始注意到它在环境领域当中的作用，最早的有Gonzalez等将小球藻与植物生长促进细菌共固定化在海藻酸盐凝胶当中，发现藻类的产量和生长在藻菌共生系统中都得到了良性的发展。
接着又有国内外许多研究者利用的藻菌的互利共生作用，在开发藻菌系统的固定化材质，最佳生长条件以及在除磷脱氮和有机物降解上展开了大量的研究，也取得了一定的成果。
为解决城市污水的氮磷超标排放提供新途径和思路。
如天津城建学院从主体反应器和光源的设计和应用入手，建立并优化了固定化藻菌共生系统，确定了系统对氮，磷和有机污染物的去除特性研制出大量制备固定化小球的试验装置。
从上个世纪80年代以来，很多研究者都对其作出了大量的研究，因此在对如此海量的研究和数据当中，能够对以前的结论当中总结和发现系统对于氮磷的去除特性，生长规律等，为以后的研究提供参考。
二数据分析1，固定化载体研究熊振湖等人分别利用PV A和海藻酸钙做载体固定小球藻和活性污泥放入模拟废水（200mg ／L的葡萄糖，4lmg／L的硝酸盐氮，53mg／L的磷酸盐磷，及其它微量元素）当中培养，发现有机合成的聚乙烯醇的效果要比化学配制的海藻酸钙处理效果较好。
一、实验名称生物除磷实验二、实验目的1. 了解生物除磷的原理和过程。
2. 掌握生物除磷实验的操作方法。
3. 分析生物除磷的效果，探讨影响因素。
三、实验原理生物除磷是一种利用微生物将磷转化为可沉淀的磷酸盐的工艺。
在好氧条件下，聚磷菌将环境中的溶解性无机磷（如正磷酸盐）吸收到细胞内，并转化为聚磷酸盐储存起来。
当聚磷菌死亡后，其细胞壁会释放出聚磷酸盐，形成磷酸钙沉淀，从而达到除磷的目的。
四、实验器材与试剂1. 实验器材：- 恒温培养箱- 磷标准溶液- 硫酸钾- 硫酸铵- 硫酸钠- 氯化钠- 氯化钙- 氢氧化钠- 氯化铁- 碘化钾- 淀粉- 酚酞指示剂- 碱性氯化铁- 酒精- 烧杯- 移液管- 玻璃棒- 滤纸- pH计- 水浴锅- 电子天平2. 实验试剂：- 磷标准溶液：准确称取0.7494g磷酸二氢钾（K2HPO4），溶解于水中，定容至1000mL，浓度为1000mg/L。
- 硫酸钾：分析纯。
- 硫酸铵：分析纯。
- 硫酸钠：分析纯。
- 氯化钠：分析纯。
- 氯化钙：分析纯。
- 氢氧化钠：分析纯。
- 氯化铁：分析纯。
- 碘化钾：分析纯。
- 淀粉：分析纯。
- 酚酞指示剂：分析纯。
- 碱性氯化铁：分析纯。
- 酒精：分析纯。
五、实验步骤1. 准备实验材料：称取适量的硫酸钾、硫酸铵、氯化钠、氯化钙、氢氧化钠、氯化铁、碘化钾、淀粉等试剂，溶解于水中，配制成一定浓度的溶液。
2. 将配制好的溶液倒入烧杯中，加入适量的磷标准溶液，搅拌均匀。
3. 将溶液pH值调至7.0左右，加入酚酞指示剂，观察溶液颜色变化。
4. 将溶液加热至60℃，维持30分钟，观察溶液颜色变化。
5. 将溶液冷却至室温，用移液管取适量溶液，加入碱性氯化铁溶液，搅拌均匀。
6. 将溶液加入碘化钾溶液，观察溶液颜色变化。
7. 将溶液加入淀粉溶液，观察溶液颜色变化。
8. 记录实验数据，计算磷的去除率。
六、实验结果与分析1. 实验结果：- 磷的去除率：根据实验数据计算得出。
基于一级动力学模型的水培蔬菜滤床氮磷去除模拟殷志平;吴义锋;吕锡武【摘要】采用水培蔬菜滤床(HVFB)净化及经生化处理后的生活污水尾水,并选用一级动力学模型开展HVFB氮磷去除动力学试验研究.基于Arrhenius公式采用试验数据分析水温与一级反应面积速率常数K间关系,采用乘幂和指数回归方程拟合20℃时面积速率常数K20与水力负荷间关系,并构建滤床模型拓展式.An-henius拟合结果表明,番茄滤床的氨氮、总氮(TN)和总磷(TP)的温度系数θ值分别为1.08,1.06和1.01,空心菜滤床θ值分别为1.07,1.04和1.00,氨氮、TN的K值与水温呈显著正相关,氨氮的K值受水温影响更为敏感,TP的K值与水温无明显关系.在拟合K20与水力负荷关系上,乘幂回归整体上较指数回归具有更高的准确性.考虑了水温和水力负荷因素的一级动力学模型拓展式的预测具有较高的准确性和可靠性.增强TN去除效率(水温小于19.5℃)和TP去除效率(水温大于19.5℃),可有效提高HVFB整体进水水力负荷.【期刊名称】《东南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(046)004【总页数】6页(P812-817)【关键词】水培蔬菜滤床;氮;磷;一级动力学模型;一级动力学模型拓展式【作者】殷志平;吴义锋;吕锡武【作者单位】东南大学能源与环境学院,南京210096;东南大学能源与环境学院,南京210096;东南大学能源与环境学院,南京210096【正文语种】中文【中图分类】X171水生植物滤床(aquatic plant filter bed, APFB)作为控制点源与非点源污染的一种新型生态技术[1-2],正受到人们的广泛关注．目前,APFB已用于城市暴雨径流[3]、河水[4]、冶炼厂废水[5]、水产养殖尾水[6]、农业废水[7]等的处理研究．APFB是由水生植物、水生动物及微生物构成的生态净化系统,净化机理包括根系过滤、沉淀、植物吸收、微生物作用等[8-9]．水培蔬菜滤床(hydroponic vegetable filter bed, HVFB)在具备APFB良好氮磷削减功能的同时,可产生一定的经济效益．各国学者对APFB去除氮磷进行了相关研究[10-12],但对其预测方法与模型研究关注较少．与此同时,随着APFB关注度的提升和应用的普及，对其预测方法与模型研究提出了迫切需求．一级动力学模型作为应用最广泛的污染物去除预测模型[13],普遍用于湿地系统氮磷去除的模拟[14-16]．然而,Kadlec[17]指出由于参数的不确定性,一级动力学模型难以获得理想预测效果．一级动力学模型中速率常数常假定为定值,而研究表明其受环境和操作条件因素的影响[17-20]．Rousseau等[21]指出需特别关注模型中参数的不确定性．参数不确定性的研究对完善模型参数、提高HVFB模型的准确性和可靠性具有重要意义．本文旨在建立简便、可靠的HVFB氮磷去除模型,以期用于HVFB的设计、性能预测与评价．选用一级动力学模型模拟HVFB氮磷去除效果,验证其适用性．研究水温、水力负荷与模型速率常数间的关系,并构建一级动力学模型拓展式．1.1 水培蔬菜滤床概况水培蔬菜滤床系统(见图1)建于东南大学无锡分校,系统为砖砌混凝土结构,表面做防渗处理．滤床共有2组,每组长宽尺寸均为2 m×0.3 m,水深控制为10 cm,池底坡度为0.5%．2组滤床分别植入番茄和空心菜,番茄幼苗株高10 cm,栽种密度为35株/m2,以穿孔泡沫板固定番茄幼苗,空心菜栽种密度为30株/m2,试验期间植物长势随温度(季节)因素而变化,温度降低导致植物长势受到影响．蔬菜植入滤床40 d后开展试验,滤床系统进水为经水解池、好氧接触氧化池处理后的宿舍区生活污水．关于植物生长变化对去除效果的影响,在8月～12月间的温度变化较大程度反映了植物生长的变化,以温度作为生长变化的量化指标,将植物生长变化的影响并入温度因素中考虑．1.2 水样采集及分析2014年8月～12月期间,取样时间间隔为3～4 d,水样于4 ℃保存待分析．检测指标为氨氮、硝态氮、总氮(TN)、总磷(TP)、DO、pH和温度(见表1)．检测项目氨氮、硝态氮、TN和TP均采用国标方法[22]分析．1.3 一级动力学模型一级动力学模型K-C模型为面积速率常数为式中,Cout为出水浓度;Cin为进水浓度;K为一级反应面积速率常数;q为水力负荷．K值求解满足误差平方和最小，其中误差为出水实测值与出水预测值之差．Arrhenius方程[23]表示温度对反应速率的影响,公式为式(3)的等价线性方程为式中,KT为温度T时的面积速率常数;K20为20 ℃时的面积速率常数;θ为无量纲温度系数．采用式(4)的斜率与截距来计算式(3)中的参数．采用相对均方根误差(RRMSE)来评价模拟准确性,数值范围为0～∞．数值越接近0,表明预测值与实测值越接近,即式中,为出水浓度实测值的平均值;Yi为实测值i为一级动力学模型的出水浓度计算值(预测值)．2.1 一级动力学模型适用性表2中,8月～12月间,番茄滤床一级动力学模型氨氮、TN、TP的RRMSE分别为0.013～0.041,0.012～0.059和0.027～0.096；空心菜滤床氨氮、TN、TP的RRMSE分别为0.018～0.051,0.011～0.037和0.012～0.054.上述RRMSE值均接近零．因此,一级动力学模型作为本试验滤床的预测模型是适宜的．Wang等[24]利用一级动力学模型进行浮床系统营养盐去除的研究,获得了理想效果．2.2 K随水温变化特征图2为水温T与KT之间的相关关系.图2(a)～(d)表明,滤床氨氮、TN的KT值随水温的上升而增大．氮去除效率与水温呈正相关性,其原因是湿地系统脱氮效率易受温度影响[25-27]．图2(e)～(f)表明,TP的KT值随水温无明显变化趋势．由表3可得,空心菜滤床的氨氮、TN和TP的K20均高于番茄滤床,空心菜滤床拥有更佳的氮磷去除功能．氨氮、TN和TP的K20对比表明,滤床对氨氮和TP的去除效率优于对TN的去除率.TN去除效率不佳原因为:① 进水碳氮比较低(m(C)/m(N)=2);② 滤床内为单一好氧环境．表3中Arrhenius公式[23]拟合结果显示,氨氮、TN面积速率常数受水温影响明显．滤床的氨氮温度系数θ值均较TN的θ值大,即氨氮去除受温度影响更为敏感．Kadlec等[28-29]指出湿地系统TN的θ值为1.05.Nakasone等[30]指出湿地反硝化θ值为1.048．滤床内TP去除不受水温影响,根系截流和植物吸收是滤床除磷的主要途径[31]．番茄滤床TP的θ值为1.01,原因是低温下番茄生长活性降低,磷吸收效果有所下降．Kadlec等[28-29]指出湿地系统去除TP的θ值为1.0．2.3 水力负荷对K20的影响图3为水力负荷与K20(由式(3)计算)间的相关关系.由图可见,氨氮、TN、TP的K20均随水力负荷的提高而增大,这与Kadlec[17]和Rousseau等[21]的研究结果一致．通过乘幂[17]和指数[18]回归方程拟合K20与水力负荷间关系，即式中,K′，K″，m和n为无量纲负荷系数，见表4．由表4可见，空心菜滤床的m和n值高于番茄滤床,表明同等水力负荷增量下,空心菜滤床K20增速较快,即其具有较高的负荷缓冲能力．由表4中R值表明,乘幂回归比指数回归整体具有更高的拟合度．2.4 一级动力学模型拓展式2.4.1 模型拓展式评价在滤床一级动力学模型中考虑水温和水力负荷因素,结合式(1)、(3)和(6),则可构建如下方程：空心菜滤床模型拓展式为式中，Cout,NH3-N,Cout,TN,Cout,TP分别为氨氮、TN和TP出水浓度；Cin,NH3-N,Cin,TN,Cin,TP分别为氨氮、TN和TP进水浓度.利用线性回归方程y=αx评价出水实测值与预测值间偏差．最佳情况为所有数据点全部位于斜线y=x上(见图4),即α值越接近1,实测值与预测值之间偏差越小,模型准确性越高．图4(a)～(c)中氨氮、TN和TP的α值分别为1.033，0.975和0.965,均接近1．其中,出水氨氮预测值略高于实测值,TN，TP的预测值略低于实测值．α值和R2(0.476,0.623,0.877)表明,式(8)对试验滤床氮磷去除的预测具备准确性．2.4.2 模型拓展式应用图5为本试验进水水质和滤床结构条件下,出水氮磷指标分别达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A排放标准的最大允许水力负荷线,3条负荷线下方为达标区．为确保氮磷出水均达到一级A排放标准,水力负荷应取氨氮、TN和TP中的最小值．图5表明,当水温低于19.5 ℃时,TN为水力负荷最小值,水温高于19.5 ℃时,TP为水力负荷最小值．为有效增加滤床整体进水水力负荷,应在水温低于19.5 ℃时提高TN去除效率,在水温高于19.5 ℃时提高TP去除效率．1) 与番茄滤床相比,空心菜滤床的氮磷去除能力更优,且具备较高的负荷缓冲能力．HVFB去除氮磷效率大小顺序为氨氮、TP、TN．2) HVFB氨氮、TN的K值与水温呈正相关性.Arrhenius拟合结果表明,番茄滤床氨氮和TN的θ值分别为1.08和1.06,空心菜滤床氨氮和TN的θ值分别为1.07和1.04,氨氮去除率受水温影响更为敏感．TP的K值基本不受水温影响．3) 氨氮、TN和TP的K20随水力负荷的提高而增大．氨氮和TN的乘幂回归R2值较指数回归R2值更接近于1,而TP结果则相反．乘幂回归方程整体具有更高拟合度．4) 氨氮、TN和TP的α值(1.033，0.975和0.965)和R2(0.476,0.623,0.877)结果表明,考虑了水温和水力负荷因素的模型拓展式对滤床氮磷去除的预测具有准确性和可靠性．5) 提升TN去除效率(水温小于19.5 ℃)和TP去除效率(水温大于19.5 ℃),有利于提高滤床整体进水水力负荷．【相关文献】[1]Headley T R, Tanner C C. Constructed wetlands with floating emergent macrophytes: An innovative stormwater treatment technology [J] Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 2012, 42(21): 2261-2310. DOI:10.1080/10643389.2011.574108.[2]Sample D J, Rangarajan S, Lee J, et al. Urban wet-weather flows [J]. Water Environment Research, 2014, 86(10): 910-991. DOI:10.2175/106143014x14031280667372.[3]Zhao F L, Yang W D, Zeng Z, et al. Nutrient removal efficiency and biomass production of different bioenergy plants in hypereutrophic water [J]. Biomass & Bioenergy, 2012,42(7):212-218. DOI:10.1016/j.biombioe.2012.04.003.[4]Zhou X H, Wang G X, Yang F. Nitrogen removal from eutrophic river waters by using Rumex acetosa cultivated in ecological floating beds [J]. Fresenius Environmental Bulletin, 2012, 21(7A): 1920-1928.[5]Li H, Hao H, Yang X, et al. Purification of refinery wastewater by different perennial grasses growing in a floating bed [J]. 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废水治理中磷去除技术研究与效果评价磷是水环境中的一种常见污染物，主要来自于农业、工业和城市生活污水等源头。
过量的磷排放对水体造成严重危害，会引发水体富营养化、水华现象和水生态系统的破坏。
因此，针对废水中磷的去除成为了废水治理的关键环节之一。
本文将探讨废水治理中磷去除技术的研究进展，并评估其在效果上的表现。
目前，废水中磷的去除技术主要包括化学沉淀、生物吸附和膜分离等方法。
化学沉淀法是一种常见且成熟的磷去除技术。
它通过加入金属盐类如铝盐、铁盐等，使磷形成不溶性的盐类沉淀，从而实现磷的去除。
虽然该方法具有操作简单、效果稳定的优势，但其存在着废泥生成量大、处理成本高以及对pH值和温度等环境条件的敏感性等问题。
生物吸附技术是一种新兴的废水磷去除方法，其利用生物吸附剂如藻类、细菌和微生物等去除磷。
这些生物吸附剂具有高吸附能力和高选择性，可将废水中的磷有效地吸附进生物体内，实现磷的去除。
相比于化学沉淀法，生物吸附技术具有废泥产生量小、处理成本低和对环境条件的适应性强等优势。
然而，该技术在实际应用中仍存在着吸附容量有限、生物吸附剂的再生和回收等问题，需要进一步研究和改进。
膜分离技术是一种高效的磷去除方法，其采用特殊的膜材料通过渗透、过滤和吸附等方式将废水中的磷分离出来。
常用的膜分离技术包括超滤、纳滤和反渗透等。
这些技术具有去除效率高、操作简单、节能环保等特点。
同时，膜分离技术还可以实现废水的净化与资源化利用，可将回收的磷用于农业肥料生产等领域。
但是，膜分离技术也存在着膜污染、能耗较高和成本较高等问题，需要进一步改进和优化。
除了上述技术，一些新兴的废水磷去除技术也开始受到关注。
比如，利用吸附剂修饰的生物炭、纳米材料和电化学技术等，这些先进技术具有高效去除磷的潜力，但在实际应用中尚需开展进一步的研究和实践。
从效果评价的角度来看，废水磷去除技术的效果由磷去除率、处理效率和去除效果稳定性三个方面来衡量。
磷去除率是评价技术去除效果的关键指标之一，其表示废水中磷去除的百分比。
采用数学模拟评价生物营养物去除工艺的除磷效果郝晓地1, 戴 吉1, M.C .M.van Loosdrecht2(1.北京建筑工程学院可持续环境生物技术研发中心,北京100044;2.荷兰代尔夫特理工大学K luyver 生物技术实验室,荷兰)摘 要: 磷的去除与回收可以结合生物营养物的去除一并实施,通过收集厌氧池富磷上清液形成鸟粪石(MAP)沉淀的方式予以实现,这同时也可提高生物除磷效果或降低生物除磷所需的最低C /P 值。
为此,一种考虑了磷回收的新型生物营养物去除(BNR )工艺)))BCFS m在荷兰研发并应用。
然而,有关磷回收以及它对生物除磷效果影响方面的信息在运行实践中仍不够清晰。
采用数学模拟技术,结合代尔夫特(TUD)生物除磷代谢模型与活性污泥2号模型(ASM 2),对不同运行参数下的磷回收以及它对系统工况的影响做了评价。
模拟试验结果表明,存在着最佳的上清液侧流比,当侧流比大于此值时将增大磷的回收成本,而且除磷效果也将受到影响;在保证出水水质达标(<1m gP /L)的情况下,生物除磷所需进水COD /P(可生物降解C OD )最小值可由20降低到10,此时的磷回收率为36%。
动态进水(变流量或负荷)模拟试验表明,其对厌氧池上清液中磷的富集略有影响,但进行磷回收时并不影响系统出水的磷浓度。
关键词: BNR; 厌氧池上清液; 模型; 磷回收; 分离液; 鸟粪石中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1000-4602(2006)05-0030-05基金项目:荷兰皇家科学院国际合作项目(03CDP 008); 建设部2005年科学技术计划项目(05-K 2-8); 北京市自然科学基金资助项目(8063028); 北京市留学人员科技活动择优资助项目(2005)M ode-l based Eval uation of Phosphorus Re moval E fficiency w ithBNR ProcessesHAO X iao -d i 1, DA I Ji 1, M.C .M.van Loosdrecht2(1.R &D C enter for Sust a i n able Environm ental B io technology,B eijing Institute o f C ivil Eng i n eering and Architecture ,Beijing 100044,Ch i n a;2.K luyver Laboratory for B io-technology ,D elft Universit y of Technology,N etherlands)Abstract : Phospho r us re moval and recovery can be co m bined i n b i o log ica l nutrient re m ova l (BNR)pr ocess .Th is can be realised by str uvite(MAP)preci p itati o n fro m the supernatant o f the sludgei n anaerob i c tank ,and can be bene ficial for eit h er i m pr ov i n g effluent qua lity o f bio -P re m ova l syste m or lo w eri n g the infl u ent COD /P ra ti o required for bio -P re m ova.l For this reason ,a paten ted BNR process ,BCFS m,w as deve l o ped and applied in t h e Netherlands .Severa l questi o ns relati n g to P -recovery and be -hav iour o f the syste m re m a i n unclear and need to be ascertained .Fo r this pur pose ,m ode lling technique w as e m ployed in th i s study .W ith the help of a previous deve loped m odel descri b i n g carbon ox i d ation and nutrient re m ova,l three cases w ere fully si m u lated .The si m u lati o ns de m onstrate that there is an opti m a l stri p pi n g flo w rate ,P -recovery w ill i n crease in costs ,and bio -P acti v ity m ight be negatively a ffected due第22卷 第5期2006年3月 中国给水排水CH I NA W ATER &WA STE WAT ERV o.l 22No.5M ar .2006to decreased bio-P effic iency if this value is exceeded.The m i n i m a lCOD b iod/P ratio required for the efflu-ent standard(<1m gP/L)can be lo w ered fro m20to10w ith36%o fP-recovery.A si m u lation w it h dy-na m ic i n fl o w revea ls that the dyna m ic infl u ent l o ads affect sli g h tl y the anaerob ic super natant phosphor us concentration but the effl u ent phosphorus concentrati o n w ill not be affected w ith regu l a r P-recovery.Key words:BNR;anaer obic super natan;t m ode;l phospho r us recovery;strippan;t stru-vite有研究表明,对污水中营养物的去除和磷回收可以结合起来一并进行[1、2]。
近年来,在污水处理流程中选择适当位置采用化学沉淀方法回收磷的技术越来越受到各国学者和工程技术人员的广泛关注[3~5]。
从实用性角度而言,鸟粪石(MAP)作为磷回收的产品,直接或间接作为农作物和园林植物的肥料具有非常好的应用前景[6~9]。
通过对城市污水处理厂各构筑物的物料平衡分析可知,生物营养物去除工艺(B NR)中实施磷回收的最佳点是污水厌氧处理单元或污泥厌氧消化池[10~12]。
荷兰新近研发的生物营养物去除工艺))) BCFS m是对标准UCT工艺的改进,它不仅充分利用了反硝化除磷菌(DPB)将脱氮与除磷合二为一的特性,而且通过回收磷也达到了改进生物除磷效果的目的[13~15]。
实际上,BCFS m工艺是化学除磷和生物除磷相结合的营养物去除系统,它的主要优点是具有较高的生物选择性[16]。
BCFS m工艺的固体停留时间(SRT)主要是为满足硝化细菌的生长而设计的。
SRT长则排泥量少,这将不利于生物除磷。
当大量的磷不能通过生物过量吸收方式排除时,可采用化学法辅助除磷。
化学除磷的最佳投药点为厌氧池的尾部(该处上清液中磷的富集量可达20~40m gP/L),此时若以上清液离线方式即化学沉淀磷(侧流)则不仅可以回收磷,还能避免直接向厌氧池内投加化学药剂时将污泥龄长的细菌(如硝化菌)沉淀。
目前,BCFS m工艺用于回收磷基本上仍处于试验研究之中,笔者通过数学模拟预测了最佳的厌氧池上清液侧流比及其对聚磷菌(PAOs/DPB)数量的影响等。
1研究方法111工艺设计及水质特征以荷兰某污水处理厂的BCFS m工艺(见图1)为例,对所关心的问题进行模拟分析。
图1荷兰某污水处理厂的BCFS m工艺流程F i g.1F lo w chart of BCF S m processi m ple m ented i n a N etherlandish WW TPBCFS m工艺由标准的UCT工艺改良而来,以三股内回流(A、B、C)为主要特征,污泥回流比为1.2。
活性污泥反应池的总容积为10000m3(沿流程方向各池容积依次为1200、800、1200、3400、3400 m3),二沉池的容积为2800m3;好氧/缺氧池和好氧池的平均溶解氧浓度分别控制在0.5mg/L和2.0 m g/L。
该污水厂平均处理水量为8500m3/d,其进水水质见表1。
表1荷兰某污水处理厂的进水水质T ab.1In fluent characteristics i n a N e t her l and i sh WW TPmg#L-1项目COD BOD5TKN T P 数值625250609.5注:TKN和TP分别以N、P计。
112研究方法为数学模拟需要,根据荷兰应用水研究基金会(STOWA)推荐的方法[17],将进水COD分为不同组分,结果见表2。
表2进水COD组分T ab.2Infl uent C O D compositi ons mg#L-1组分S A S F S I X S X I COD pa r COD biod COD to t数值758535275155430435625首先,根据工艺流程和污水水质进行初始模拟,结果显示,当反应器内总悬浮固体(TSS)维持在第5期郝晓地,等:采用数学模拟评价生物营养物去除工艺的除磷效果第22卷5000m g/L时,在温度为12e的条件下固体停留时间(污泥龄)为19d,20e时为21.5d[14]。
对该BCFS m工艺实际运行的监测结果表明,污泥的SV I <120mL/g,因此可假定二沉池具有良好的泥水分离效果(实际的出水SS约5m g/L)。
于厌氧池末端设置挡流板,因而可形成一个相对静止的沉淀区,由此可将厌氧池中的富磷上清液抽出,通过侧流送往化学沉淀分离池进行磷回收,经过化学沉淀回收磷之后的上清液再返回主流工艺。
