Model identification with BPNN on restrictive ecological factors of SRB for sulfate-reduction

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅａｃｉｄｏｇｅｎｉｃｐｈａｓｅｒｅａｃｔｏｒｏｆｔｗｏ ｐｈａｓｅａｎａｅｒｏｂｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｈａｓｒｅｍａｒｋａｂｌｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｆｏｒｔｒｅａｔｉｎｇｓｕｌｆａｔｅ ｌａｄｅｎｏｒｇａｎｉｃｗａｓｔｅｗａｔｅｒ[1] ,ａｎｄｉｔｉｓａｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｍｉｃｒｏｂｉａｌｅｃｏｓｙｓｔｅｍ[2 ] .Ｔｈｅｒｅｓｔｒｉｃｔｉｖｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｆａｃｔｏｒｓｉｎ ｃｌｕｄｉｎｇＣＯＤ/ＳＯ4 2 - ｒａｔｉｏ ,ｓｕｌｆａｔｅｌｏａｄｉｎｇｒａｔ…     

生态因子对产酸脱硫反应器中硫酸盐去除率的影响

为探讨生态因子对产酸脱硫反应器中硫酸盐去除率的影响,采用产酸脱硫反应器作为硫酸盐还原单元,以食用红糖为碳源,硫酸钠为硫酸盐,通过一系列动态实验,研究了产酸相中生态因子pH、氧化还原电位(ORP)、碱度(ALK)以及COD/SO42-(C/S)对SO42-去除率的影响.在中温(34±1℃)条件下运行时,碱度为500~1 000 mg/L,pH值为6.0~7.0,氧化还原电位为-250~-410 mV,产酸脱硫反应器对硫酸盐的去除率最大.当进水C/S比小于2.0时,SO42-去除率小于81%;当进水C/S比为2.5~2.0时,SO42-去除率为90%~81%;当进水C/S比为大于2.5时,SO42-去除率为90%以上.随着C/S比的降低,SO42-的去除效果将有所降低.     

Change of Ecological Characteristics Due to Decrease of COD／SO4 ^2- Ratio During Sulfate-reduction

In order to investigate the change of ecological characteristics due to the decrease of COD/S04^2- ratio during sulfate reduction, continuous-flew tests were conducted in an acidogenic sulfate-reducing reactor with molasses wastewater as sole organic carbon source and sodium sulfate as electron acceptor, and the change of pH value, oxidation reduction potential (ORP), volatile fat acids (VFAs), alkalinity (ALK) and the predominant populations with COD/S04^2- ratio decreasing from 4. 2 to 2.0 were investigated. The experimental results demonstrated that, with decreasing COD/S04^2- ratio, ORP and ALK increased, pH value decreased, and the proportion of acetic acid in terminal products decreased significantly, and a stable -type microbial community with high COD/S04^2- ratio was converted into a sub-stable-type one with low COD/S04^2- ratio.     

COD/SO4^2-对SRB处理含硫酸盐废水效果的影响

研究静态条件下硫酸盐还原菌处理硫酸盐废水时,COD/SO4^2-比值对硫酸盐废水处理效果的影响.模拟硫酸盐废水用无水硫酸钠配制,以乳酸钠为电子供体（COD）.实验结果表明,当T=35℃,初始pH=6.8时,COD/SO4^2-≥3时SO4^2-的去除率可达到90%以上,同时COD的去除率达到约55%,处理后体系的pH值有所上升.选择恰当的COD/SO4^2-比值对实际工程的工艺运行具有重要意义.     

基于底物利用水平的产酸脱硫系统生态特征

通过连续流试验和间歇式实验探讨了产酸脱硫系统中产酸菌与硫酸盐还厚菌基于底物利用水平的生态学规律．连续流试验采用完全混合式反应器,内加活性炭填料,以糖蜜为碳源,控制进水COD为3000mg／L、COD／SO4^2-=5．0和HRT=11h,结果表明,20d反应器启动成功,运行稳定期硫酸盐去除率可达95％～100％、液相末端产物以乙酸为主．间歇式实验结果表明,产酸脱硫系统中硫酸盐还原菌容易利用产酸菌的发酵产物——氢气和乙醇,乙醇被转化为乙酸．在游离污泥中产酸菌占优势地位,而载体活性炭上硫酸盐还原菌占优势地位,产酸脱硫系统实现了硫酸盐还原菌在载体上的定向富集。     

利用小空间厌氧移动床还原硫酸盐的试验研究

为了强化硫酸盐还原反应器的还原效能,利用小空间厌氧移动床生物膜反应器,研究了反应温度、进水pH、水力停留时间( hydraulic retention time,HRT)、ρ( COD)/ρ( SO2-4)和回流比对SO2-4还原效果的影响,从而考察反应器还原SO2-4的效能及在高负荷条件下稳定运行状况.研究结果表明：温度35℃、进水pH=7.0、ρ( COD)/ρ( SO2-4)=2.5、HRT=8 h和回流比=4：1为反应器运行的最佳工况条件;进水SO2-4质量浓度在1500~2500 mg/L时,SO2-4的还原率保持在78.77%~88.89%,SO2-4的还原速率最高达5.90 kg/(m3·d),表明反应器具有较强的SO2-4还原能力;在进水SO2-4质量浓度为2250 mg/L左右时,连续运行20 d,SO2-4还原率达87.13%并能稳定运行.     

产酸脱硫反应器中优势菌的生态特性研究

分别对产酸脱硫反应器中数量上占优势的硫酸盐还原菌和产酸菌进行分离,获得两株优势菌SRB-ZH07和AB-ZH01,探讨了pH值、COD／SO4^2-比和氧对它们生长的影响以及二者对不同底物的利用情况．研究结果表明,pH=7．0时,SRB-ZH07和AB-ZH01的生长最好,硫酸盐的去除率也最大．pH值在6．0和7．0时,AB-ZH01生长的比较好．以乳酸为惟一碳源时,SRB-ZH07对硫酸盐的去除率最高,达到94．24％;以葡萄糖为惟一碳源时,AB-ZH01的生长最好．SRB-ZH07在有氧和无氧条件下都能生长,在有氧条件下的生长速率高于无氧条件,但在有氧条件下不能够去除硫酸盐．乳酸做惟一碳源,COD/SO4^2-比值大于2．0时,硫酸盐去除率较高,在80％左右,COD／SO4^2-比值小于2．0时,SO4^2-去除率较低,低于50％。     

不同稻草投加量对SRB去除硫酸盐的影响

目的以稻草作为碳源,研究不同相对投加量对硫酸盐还原菌（SRB）处理硫酸盐废水的影响,确定去除硫酸盐的最佳稻草相对投加量．方法利用静态试验,在6组反应器（R1-R6）中接种富含SRB活性污泥,pH在7-7．5,T=35℃,w（SO4^2-）=2000mg／L的厌氧环境下,分别投加1g,5g,10g,15g,20g,25g稻草,测定体系中SO4^2-、COD、VFA、pH等指标变化情况．结果6组反应器硫酸盐去除率分别为7．72％,67．52％,100％,100％,100％,VFA去除率分别为89．45％,70．48％,32．12％,20．67％,19．58％,15．79％．R1、R2中COD去除率均达到100％,R3～R6中COD质量浓度不断增加．反应体系中C、N、P质量比为m（C）：m（N）：m（PR1）=7：6．5：1,m（C）：m（N）：m（PR2）=100：5：1,m（C）：rn（N）：m（PR3-R6）远大于100：5：1,碳硫质量浓度比为w（COD）／w（SO4^2-）R1=0．028,w（COD）／w（SO4^2-）R2=0．417,w（COD）／w（SO4^2-）R3-R6〉3．体系中pH均呈现出先降低后上升的趋势．结论稻草相对投加量为5g时,硫酸盐的处理效果最佳,此相对投加量下w（COD）／w（SO4^2-）值接近SRB完全降解硫酸盐的理论值0．617,SO4^2-、COD与VFA去除率较高,1g稻草去除0．132g硫酸盐,反应体系中C、N、P质量比与pH均达到SRB适宜生长的环境条件．     

SBR工艺强化反硝化除磷及控制参数

采用SBR反应器,通过在厌氧—好氧运行模式(Ⅰ)中介入缺氧段,即厌氧—好氧—缺氧—好氧运行模式(Ⅱ),缺氧与好氧条件下磷的吸收量的百分比值由28.2%升高至68.3%,实现了反硝化同步除磷、脱氮.系统稳定运行了90个周期,ρ(COD)、ρ(PO_4~(3-)-P)、ρ(TN)平均去除率分别为92.0%、98.0%、81.5%.通过间歇实验发现,ρ(NO_2~--N)=30mg/L时,NO_2~--N对反硝化吸磷并无影响,并且能作为电子受体,与NO_3~--N相比,反硝化吸磷速率更快.实验对pH值、E_(ORP)进行在线检测发现,厌氧阶段E_(ORP)曲线上的拐点对应磷的释放终点;好氧阶段ⅠE_(ORP)和pH值曲线上的拐点则对应着硝化终点;缺氧阶段pH值的拐点对应反硝化终点;好氧阶段ⅡE_(CRP)和pH值的拐点分别对应COD降解和吸磷终点.因此,pH值、E_(ORP)能作为实时控制参数,来提高脱氮、除磷效率.     

聚硅硫酸铁混凝性能的试验研究

采用复合共聚生产工艺,以Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｈ２ＳＯ４和Ｎａ２ＳｉＯ３为原料,制备聚合硅酸硫酸铁（ＰＦＳＳ）混凝剂。采用正交试验方法,研究了Ｆｅ＾３＋／ＳｉＯ２摩尔比、ｐＨ、加药量对混凝效果的影响,与聚合氯化铝（ＰＡＣ）对比试验结果表明：ＰＦＳＳ和ＰＡＣ具有更好的去浊的效果。     

利用ORP和pH控制豆制品废水的处理过程

研究ORP和pH在豆制品废水处理过程中的变化与有机物和氨氮的去除间的内在关系。有利于实现SBR法处理废水的在线控制,以豆制品废水为研究对象进行不同进水有机物和污泥质量浓度的试验,结果显示,在有机物降解过程中,ORP出现两个特征点:第1个为ORP凹点,表示反应器内大部分有机物已被去除;第2个为ORP平台,表示有机物已基本不再降解;pH存在两个变化区域:在反应初期为波动区,当有机物降解接近结束时,pH上升速度明显减慢,最后出现平台区。不同进水有机物和初始污泥质量浓度对反应过程的特征点并没有影响,因此可应用ORP和pH作为SBR法去除有机物的模糊控制参数。     

硫酸盐还原过程中碱度的平衡与调节

为探讨硫酸盐还原过程中碱度的变化规律,采用产酸脱硫反应器通过连续流运行处理硫酸盐废水。在硫酸盐去除率达到最大并稳定时,探讨硫酸盐还原反应体系碱度的组成和计算方法,挥发酸(VFA)与pH值对碱度平衡的影响,体系中各种碱度形式的相互转化等。试验结果表明,硫酸盐还原过程碱度增加,各种形式的碱度之间会发生相互转化;碱度组成与体系pH值直接相关,pH=6.0～6.2时,产酸脱硫反应器中硫酸盐去除率和体系中的碱度值最大;产酸脱硫反应器中的总碱度大部分以Ac~-碱度形式存在,但反应体系的缓冲能力由H_2CO_3/HCO_3~-控制;进水碱度控制在300～500 mg/L,对于反应体系碱度的平衡与调节是必要的。     

利用ORP和pH控制豆制品废水的处理过程

研究ORP和pH在豆制品废水处理过程中的变化与有机物和氨氮的去除间的内在关系，有利于实现SBR法处理废水的在线控制．以豆制品废水为研究对象进行不同进水有机物和污泥质量浓度的试验，结果显示，在有机物降解过程中，0RP出现两个特征点：第1个为ORP凹点，表示反应器内大部分有机物已被去除；第2个为0RP平台，表示有机物已基本不再降解；pH存在两个变化区域：在反应初期为波动区，当有机物降解接近结束时，pH上升速度明显减慢，最后出现平台区．不同进水有机物和初始污泥质量浓度对反应过程的特征点并没有影响，因此可应用ORP和pH作为SBR法去除有机物的模糊控制参数．     

起动条件对硫酸盐还原菌活性的影响

利用UASB(UpflowAnaerobicSludgeBed)反应器,研究了不同起动条件对硫酸盐还原菌活性的影响.从两个方面对污泥中硫酸盐还原菌进行了考察(1)废水中硫酸盐的去除率比较;(2)污泥的产甲烷活性及产硫化物活性比较.试验发现,COD/SO42-比值是影响硫酸盐还原菌活性的最主要因素.     

聚硅硫酸铁絮凝性能研究及在稠油污水处理中的应用

以硫酸铁、聚硅酸为前驱物,合成了一系列不同碱化度B值与n(Fe)/n(Si)(Fe与Si的摩尔比)的聚硅硫酸铁(PFSiS),利用Fe-Ferron逐时比色法研究了其中铁形态分布.对高岭土模拟水样的除浊实验结果显示,采用B=1.0,n(Fe)/n(Si)=5.0的PFSiS,在投加量为4 mg/L条件下,浊度去除率可达到99.5%以上.FTIR分析结果说明,Si参与了Fe(Ⅲ)的水解过程,且随n(Fe)/n(Si)的降低,使得1 240,998和1 080 cm~(-1)等处的吸收峰增强.采用该配比的絮凝剂对实际稠油污水进行处理,在pH=5～7,投加量55～80 mg/L范围内,油的去除率可达到96%～98%.在pH=5～10,投加量>70 mg/L的条件下,COD去除率可达65%以上.在实际应用时,可根据需要进行投加量、pH的调节,以达到相应的油和COD去除率,为进一步生化处理创造条件.     

A2/O+MBBR系统的快速启动及反硝化除磷特性

本研究针对A2/O +移动床生物膜反应器 (A2/O + MBBR) 双污泥系统,考察启动过程的污泥特性和反硝化除磷特性,建立系统的快速启动策略。研究结果表明：启动过程21 d完成,污泥结构稳定且具有较好的污泥沉降性和生物活性;SVI值在95 mL/gMLSS以下,反硝化聚磷菌(DNPAOs)占聚磷菌(PAOs)的百分比从接种污泥时的10.87%增加到25.46%。在平均进水C/N为3.44的运行条件下,A2/O + MBBR系统可实现有机物、氮、磷等污染物的同步高效去除,稳定运行阶段出水COD、NH4+-N、TN和PO43--P浓度分别为38.5,1.15,14.2,0.15 mg/L,COD、TN和PO43--P去除率分别为82.23%,74.72%和96.80%。DO、pH和ORP等实时控制参数的联合调控有利于促进系统的快速启动和稳定运行。     

有机负荷对ABR同步脱除SO2-4和NO3-的影响

为研究有机负荷变化对同步去除SO2-4和NO3-的影响及确定合适ρ(COD)/ρ(SO2-4)的范围,采用四格室厌氧折板式反应器处理人工配水.反应器在tHR=48 h、pH值≥6、温度为(34±1)℃的条件下运行.实验采用逐步提升进水COD质量浓度的方式提高有机负荷,3个阶段的进水COD质量浓度分别为5、6、7 g/L.实验结果表明:提高进水有机负荷,并不影响SO2-4和NO3-的去除率,SO2-4和NO3-的去除率可达96.5％和97.8％.当ρ(COD)/ρ(SO2-4)>14时,SO2-4去除率可达90％以上.厌氧折板式反应器(ABR)可根据进水污染物浓度调整各格室的微生物种群分布,具有较强的抗冲击负荷能力,但是恢复期较长,超过30 d.随着有机负荷的提高,甲烷体积分数由40％提升到90％,反应器中以利用乙酸为主的产甲烷菌占优势转变为同时利用乙酸和H2/CO2的2个生理类群.     

固定化硫杆菌对硫化氢的脱除研究

筛选驯化得到一株具有较高脱硫活性的嗜中性硫杆菌,建立以木屑为固定化载体的生物反应器,研究其处理H2S废气的效果.实验表明,木屑是固定床生物反应器中的良好吸附载体.当通气速率范围为6～18 L·h-1,反应器可达到一个临界进气负荷并获得530 g·m-3·h-1的最大脱除负荷(脱除率为80%);而在21～36 L·h-1的高气速下,则无明显的进气负荷临界点.对于SO42-生成情况的实验研究发现,进气硫负荷一定时,SO42-浓度随通气速率升高而提高;通气速率一定,进气硫负荷在小于450 g·m-3·h-1的范围内时,S042-牛成浓度较高;而在大于450 g·m-3·h-1的较高范围,SO42-生成浓度低,H2S被大量氧化为S0,是单质硫回收的较优范围.利用Michaelis-Menten方程,建立脱除H2S的宏观动力学模型,并利用非线性拟合进行动力学预测,预测结果与实验数据的相似度R2均在0.95以上.     

一体式膜生物反应器中生活污水的处理

利用一体式膜生物反应器对生活污水的处理进行了研究。结果表明,出水COD稳定,平均COD去除率达96%以上;NH4+—N的去除率受pH影响较大,当硝化好氧段pH为6.5~7.0时,NH4+—N的平均去除率高达99%以上,当硝化好氧段pH为4.7~5.8时,NH4+—N的平均去除率降为85%左右;系统运行期间污泥的质量浓度先由启动时的6 g/L降低到5 g/L,而后随着系统的运行呈增长趋势,试验结束时增长到8.14 g/L;粘度不随系统运行而增大,而是呈下降趋势,最终稳定在2.1 mPa.s左右。     

污泥酸性发酵获取碳源的研究

城市污水生物脱氮除磷过程中普遍存在碳源不足的问题,拟采用城市污水处理厂产生的污泥进行酸性发酵以开发碳源.试验考察了序批式反应器半连续运行时进料ρ(VS)、水力停留时间(HRT)、pH值和温度对污泥酸性发酵的影响.推荐污泥酸性发酵获取碳源的工艺条件:温度38℃、HRT为3 d、pH6.0、进料ρ(VS)20 g/L.在此工况下,挥发分为67.97%时,污泥产酸率为0.133～0.156 gVFA/(gVS.d),容积产酸速率为0.805～0.948 gVFA/(L.d),VS去除率为32.53%～45.60%;系统运行稳定,污泥的减量化效果好.