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5文献翻译
混合活性污泥折流板反应器中的污水处理工艺
摘要：
一种新型混合活性污泥折流板反应器（HASBR），其中包括一系列悬浮和附加成长生物质能完美的混合细胞，它是由常规活性污泥反应器（CAS）附加安装站，悬式挡板，引进的塑料刷改进而成的。
它用于处理生活污水。
其改进结果在开发悬浮型及附着生长生物质的运行效益和反应器配置的影响在被研究。
水流流态由紊流向层流的改变，以及附加的塑料刷作为生物膜的支架，使得COD，生活污水的除氮率，污泥沉降性能有了很大的改进。
在稳定状态下，即当进水废水浓度为COD593±11毫克/L和氮含量43±5毫克/L，水力停留时间为10小时时，约98±2%的总COD和98±2%进水氮在混合活性污泥折流板反应器中被移除，而常规活性污泥反应器中的结果则分别是93±3%和6±3%。
当进水废水浓度为COD654±16毫克/L，水力停留时间为3小时，有机负荷5.36COD千克每立方米每日时，约90±7%的总COD在混合活性污泥折流板反应器中被移除，而常规活性污泥反应器中的结果则是60±3%。
通过改变反应器的配置和引入曝气池的生物膜支撑载体，可升级现有的常规活性污泥反应器。
关键词：
废水处理，活性污泥，混合活性污泥折流板反应器，生物膜
一，介绍
超过80%的生物污水处理厂是基于活性污泥工艺的原理,悬浮细菌氧化碳和氮的化合物,产生一个污水依照法定标准,并对应一个最小的环境影响。
增加有机和水力负荷,提高废水有关收集,并执行新的欧洲指令,和国家规定,常导致不符合排放标准。
一份新的协议使废水工程师延展现在现有的基础设施性能，这代表了最重要的一项挑战废水的工程实践。
目前,市场上的创新进程包括如间歇式活性污泥法，膜分离过程，附生长或混合过程。
升级超载的常规活性污泥处理厂是一种很有前途的解决方案,特别是当他们有空间限制或需要修改,需要大的投资。
活性污泥处理厂的升级提高了其COD去除、硝化、反硝化及污泥沉降性能,可以达到优化现有系统配置,或/和通过改变生物反应器到一个更高的生物承载力变化过程,结合悬浮和附着生长过程。
在第一种情况中明确表明了,流体力学的过程会影响去除污染、有机物降解的全球动力学和污泥沉降性能。
流体力学过程几何特征主要依赖反应器系统,如配置和规模庞大的反应堆,曝气池的动态特点。
丝状时间可控制液压政权改变反应器从紊流到层流。
实验结果表明,一个试点规模层流配置产生污泥沉降特性明显优于传统的系统。
停留时间分布的实验使流体特性对不同流速和几何参数。
建模的停留时间分布可以实行一个平流反应器的轴向分布,或混合细胞完美系列,回混模型。
第二种方法也大致上接受常规活性污泥反应器的过程，结合生物膜支持媒体在有氧区的状况，已经证实了生物技术作为一种替代氮去除率的设计,以及一个有效的改造污水处理厂选择。
综合固定膜活性污泥（IFAS）系统的状况和常规活性污泥反应器系统在生物脱氮除磷（BNR）领域是类似的。
淹没式混合曝气固定膜（HASFF）系统也是可能的一个可行选择活性污泥处理厂升级过程，因为其系统过程取得的全面水里停留时间为两小时为与提高四倍BOD5的去除率在94％以上有机负荷率，这表明了混合反应器的稳健性。
活性污泥生物膜废水处理系统（ASBWTS），这是一个CAS过程中结合曝气池里面装的塑料网，BOD5的去除效率和污泥沉降性能。
BOD5的去除率增加塑料网的积极作用17.5％至25％，由于网格的存在。
因此，废水处理活性污泥系统中悬浮和附着生长，它可以被称为混合型生物反应器（HBR）。
然而，这项技术有许多优点，如小面积的要求，高生物量浓度，高SRT和低污泥产率等方面有一些缺点，如生物膜控制困难。
至于有关书目，处理废水中的有机质和养分的混合动力反应堆系统的使用是一个创新，可以适用于提高污水处理厂的能力和效率。
结合流体力学的影响，并增加了一个CAS反应器的载体，一种新型的混合动力系统使用以及附着的生物量，已在研究开发和检测。
HASBR是由附加安装站，悬式挡板，引进的塑料刷改进CAS反应堆建造而成。
HASBR由一个新的配置和生物膜在好氧区的支持，可升级CAS进程的替代设计，在不增加物理储罐，并没有显著增加污泥量以维持硝化的情况下得以运行。
其目的是调查系统的可行性，无需额外的油箱建设，作为升级工具预计在水力和有机负荷增加任何现有的活性污泥设施。
它还检查在正常工作条件下，有机物的去除，以及根据过多的水力负荷率方面HASBR的表现。
下面是混合活性污泥折流板反应器（HASBR）与常规活性污泥反应器（CAS）,混合活性污泥法反应器（HAS）,活性污泥折流板反应器（ASBR）的性能比较。
以下是预期成果：
1.在曝气池容积减少生物膜支持媒体和曝气池的流态的改变，以满足确切的处理条件。
2.在处理系统的稳定与现有的或新开发的CAS过程性能有所增加。
二，资料与方法
2.1实验装置
同时运行的两套活性污泥反应堆。
在这项研究中所使用的实验设计如图1。
表1给出了两个反应堆的设计细节（见图1）。
两个有机玻璃27.5L有效容积水箱被用作曝气池。
CAS反应器的基本设计是一个长方形的反应堆。
ASBR是一个矩形状内部挡板悬挂、交替的反应器。
这些挡板将ABSR反应器分为四部分。
由于挡板间距相等,使得隔间大小相同,保持同一个宽度为向上或向下流动在每一个隔间里。
在混合情况中，CAS和ABSR反应器中有塑料刷的安装。
表1实验室生物反应器数据
生物反应器
HASBR
CAS
外形尺寸（厘米）
长度
58
58
宽度
25
25
高度
28
28
工作容量（升）
27.5
27.5
反应区
4
1
反应容量
6.75
27.5
液深（厘米）
20
20
沉降槽容积（升）
8.3
8.3
图1悬浮生长和混合系统实验装置示意图
曝气池出水口由一个1.9厘米直径管道连接澄清池。
空气由安装在水箱底部的多孔陶瓷曝气口提供。
足够的混合效果提供了上升的气泡。
二级沉降槽的全面液体深度小于50厘米,由一个10厘米直径圆柱内部连接到一个锥形底部（10公分高度）。
电线弯曲以来符合内筒,转速为5每分钟。
澄清池容积为8.3升不变。
实验计划包括两个阶段。
在第一阶段，我们将ABSR反应器与CAS反应器作比较（见图1a部分）。
在第二阶段我们将HASBR反应器与HAS及CAS反应器作比较（见图1b部分）。
附加的生物量塑料刷子,12厘米长,直径4厘米。
每个刷子有5250根2厘米长，直径0.3毫米的刷毛，使得导出总表面积在第一次HAS和HASBR反应器运作时为0.4平方米，而在HASBR反应器其他运作时为0.8平方米。
刷子完全沉浸在生物反应器中。
生物生长在生物膜对的形式的表面结构和表面刷棍上。
区域的生物膜面积,每一个单元废水量在第一次HAS和HASBR反应器运作时为14.8平方米每立方米，而在HASBR反应器其他运作时为29.6。
生物量浓度在稳态下杆、刷表面生物膜的指标是大约40±2克每平方米。
没有生物膜塑料刷时占用的体积分数,为3到6%在有效容积燃料箱内。
反应器由处理过的城市废水持续养成，再由Masterflex蠕动泵（型号7518-10,ColeParmer公司美国生产）调动至一个废水保存器（100圆柱塑料水箱）中，然后再由两台Masterflex蠕动泵（型号7518-10,ColeParmer公司美国生产）调动到反应器中。
2.2运行状态
实验研究在利摩日城市污水处理厂（法国利摩日）进行。
不同实验条件下处理的污水的特征值显示在表2中。
表2反应器操作参数
参数
阶段1
阶段2
运行1
阶段2
运行2
阶段2
运行3
阶段2
运行4
阶段2
运行5
时间（天）
50
1-64
65-90
90-115
116-142
143-174
原水有机
负荷（毫克COD/升）
545±73
443±134
593±11
590±106
674.5±56
654±16
总N有机负荷
--------
37±9
43±5
46±9
48±5
42±7
HRT（小时）
10
10
10
7
5
3
SRT（天）
13
13
13
13
13
13
TSS（克/升）
HASBR
0
0.4
0.8
0.8
0.8
0.8
CAS
0
0.4
0
0
0
0
生物膜单位面积废水（m2m−3）
HASBR
0
14.8
29.6
29.6
29.6
29.6
CAS
0
14.8
0
0
0
0
平均OLR（千克COD每立方米每日）
1.6
0.98
1.42
2.04
3.24
5.36
活性污泥由利摩日城市污水处理厂提取，接种至反应器中。
为每个启动,大约10L的循环活性污泥收集来自二次澄清池循环线接种到同一天每个反应堆中。
一个固态的测试进行了污泥的检测,确定其浓度（7-9L−1g）,以及污泥水稀释所需的浓度大约3gL−1。
该系统运行在批处理方式近12小时,没有影响曝气的污泥。
在第二阶段,反应器连续有氧条件下运行的一个月,为了成长生物膜不断成长的废水。
污泥情况是手动记录,作废的体积被记录的时间是以每天为基础的。
实验室内进行,在一个操作温度为18到22摄氏度下。
这被认为是达到稳态条件时,重复的分析结果。
2.3操作程序
详细的操作参数显示在表2中。
每一个模拟运行在3到4周时间。
我们的目的就是要控制样品的实验时间在同样各试验的时候。
每个反应器的流体力学模型由RTD技术支持。
脉冲示踪测试与氯化钠添加用于研究水力学燃料箱。
2.4分析方法
VSS和SVI依法进行分析标准方法来检查水和废水（过滤后1.2m膜）和,NH4+-n,分析根据兰格博士的测试（LCK414,LCK114）,（LCK303）,分别为。
温度,pH值、溶氧（做）也被使用aWTW决定多行P4。
三．结果和讨论
在相同的浓度的影响,反应堆的配置和混合生物质在COD去除率效率、硝化性能和污泥沉降性能进行了研究,分析比较了ASBR的性能CAS反应堆,表现为HASBRCAS和有反应堆。
这些治疗方案进行并行的反应堆。
3.1反应器流体力学的研究
首先,反应堆的流体力学行为治疗市政废水的特点是指的是RTD技术,使用氯化钠作为示踪剂监测液压流动的政权ASBR和CAS反应堆和在场的死角,或捷径,在反应堆。
RTD实验期间,工作流程是2.75L1,这暗示了一种意味着停留时间为每个反应堆的10个小时,没有水再循环。
确保适当的混合,空气被派遣到生物反应堆通过许多精华。
图2所示,几乎不影响混合或死亡空间中可观察到这个测试,因为获得看起来RTD曲线理论,没有重大损失的形状。
一个小捷径注意到在第一个参数ASBR的,平均死区测量在反应堆,介于1.5和10.1%。
车厢内的流动模型显示了ASBR的中间之间的行为平流和理想的混合。
RTD的实验结果代表在车厢内的主要流程及取得的理论体积每节车厢的是几乎相等（≤±10.1）。
一个模型,包括理想的完美混合细胞在系列,有两个参数:
平均停留时间（τ）和混合细胞的数量（J）被使用。
图2显示了对比实验（图2a和c）和理论RTDresults（图2b和d）,使用J=1的CAS反应堆（图2d）和J=4ASBR（图2b）。
之间的这份协议,实验和理论结果,和一致性的参数,证明了模型的有效性。
图2b显示了每节车厢的仿真结果进行J=4,也就是说在系列四座核反应堆。
J=4的价值就足够了全球模拟流ASBR政权有可能考虑,在一个简单的方法,这是一个真正的CAS反应堆完全混杂的反应堆,水ASBR倾向于一连串反应堆,轴向扩散,塑造完美的混合细胞与四个系列。
同样的实验中包括塑料做刷子（但是没有生物量）和实验结果之间的差异,有或没有塑料刷子,是可以忽略不计的两个反应堆,因为体积的塑胶刷子是可以忽略不计的反应堆中（3-6%的总销量）。
这个结果可以用于进一步研究为了结合生物反应和流体力学模型。
3.2反应器性能
图3显示了总N和氨去除率和污泥沉降性能（在任期的SVI-values）。
相似的操作条件对有机加载速率（OLR）1.4kgCODm−−3天1,SRT13天内和水力停留时间（HRT）的10小时。
有机（体积）加载率定义为COD的任务应用到每天曝气坦克卷。
平均溶解氧（做）是保持在2毫克L−1在反应堆,允许氧渗透到生物膜。
平均87%和97%的总COD去除效率获得稳定状态,因为CAS反应堆和HASBR分别最小和最大的总COD去除率效率在四座核反应堆。
减少在混合动力系统（已经和HASBR）是比悬浮生长的反应堆（CAS和ASBR）;在ASBR,那比CAS反应堆在同一操作模式（图3）。
不同之处在于,生物膜的存在在混合动力反应堆和plug-flow液压的政权ASBR。
这些结果证实了我们的假设和能力与数据吻合较好。
图3也显示了在反应堆NH4removal的性格。
固定生物量的积极效果,对去除效率可以清楚地展示了反应堆。
移除氨在稳定状态,大约是97,平均为98%,已经HASBR反应器,分别。
移除NH4稳态CAS中的反应堆和ASBR的平均不到10%。
最重要的因素可能是导致这些结果是生物膜的存在支持媒体中建立了硝化人口。
此前的一项研究表明,所有的消费NH4是由于生物膜的合成在混合系统。
在稳定状态的平均SVI-values图3所示。
随着SVI逐渐减弱,效率会增加SVIvalues定居在稳定状态被大约277和126mLg−1年的平均CAS和ASBR反应堆,分别。
污泥沉降性能非常可怜CAS中的反应堆,但他们好多了ASBR。
在先前的研究中,结果表明,SVI低于250−1在反应堆,但是它确实超过800mLg−1CAS中的反应堆,在相同操作条件。
没有问题被注意到的过度增长的丝状微生物已经和HASBR。
SVI的值在混合动力系统（有,HASBR）不超过100mLg−1。
此外,污泥沉降性能维护流程（例如,沉降速度。
SVI）。
给出的结果在图3吻合较好数据从文学。
另一项研究中,从350减少到SVI的38mLg−1后,添加到CAS系统的生物膜。
3.3影响有机负荷增加的速度对COD去除率效率和HASBR以及CAS中的污泥沉降
有机负荷的影响速率对COD去除率的效率评价的中科院和HASBR反应堆（图4）。
OLR的增加了从1.4到5.6kgCODm−−3天1,在四个不同的激素替代治疗10、7、5和3小时。
HASBR的清晰地展示更多的总COD去除率效率比CAS反应堆。
平均总COD去除率效率为1.4、2.1、3.24和5.6kgCODm−−3天1对应的激素替代治疗10、7、5和3h是93、91、86和60%在CAS反应堆和98、97、96、和HASBR90%。
总COD的去除效果CAS反应堆下降了33%,但它下降8%HASBR反应堆,同时增加到四倍的有机加载速率。
先前的研究表明,减少从51to90%in鳕鱼增加活性污泥系统的升级与漂浮的运营商。
3.4效果是减少了HRT法在硝化性能的CAS和HASBR反应堆
图5显示了NH4去除效果值和HASBR平均CAS中的核反应堆。
固定生物量的积极效果,对氨去除效果可以证明在HASBR反应堆。
HASBR和CAS的核反应堆的操作在SRT13天的不同荷尔蒙替代疗法10、7、5和3个小时。
在CAS,平均NH4去除效率为10,7,5说谎h8、9、10和9%的平均与98年相对应,55,37和27%的平均HASBR（图5）。
手术期间的CAS,没有明显的消费的氨在这个系统被观察到。
所有NH4消费的HASBR是由于附加的生物合成,因为荷尔蒙替代疗法的值是小承认增长的硝化细菌。
这个在HASBRNH4去除效果明显降低,减少激素取代疗法,但是是大约27%在低荷尔蒙替代疗法（图5）。
这些结果吻合较好数据从文学。
3.5长时间的实验的CAS和HASBR反应堆
图6a显示字符的COD去除率在五个不同的条件,包括进水和出水。
在第一次运行,HASBR相比的是已经在运行的反应堆和2-5,HASBR,是中国科学院的反应堆相比,在相同操作条件（表2）。
总HRT10岁、7、5和3小时,分别,除了时间净水器。
HASBR的结果为原水和废水COD浓度总图6所示一个。
观察到的平均总COD废水是8球型−1在HRT的10小时,但这是48mgL−1在HRT3小时,在反应堆稳定状态。
见图6,废水COD浓度与总稍稍下降一倍的增加OLR。
一般的污水浓度的氨在HASBR呈现在图6b。
废水浓度的氨在稳定状态是约0.8,0.6,18岁,32和32毫克L−1平均而言,对应到36,46岁,43岁,49岁和42毫克L−1原水的浓度的氨。
在第二轮比赛中,随着生物膜面积单位体积的增加from14.6废水29.8平方米m−3,然后降低污水浓度的氨略微;但显著增加当荷尔蒙替代疗法减少了。
图7显示了在影响NH4集中值和废水的theCASreactor在第一次和第二次运行。
大约3周后添加生物膜支持媒体,各项出水NH4开始显著降低,和任何天后删除生物膜的支持媒体,各项出水氨浓度开始显著增加。
四．结论
以下的结论是来自于在这调查得到的结果：
（1）大约98±2%的总鳕鱼和98±2%的氨的影响是HASBR移走,当进水浓度废水是593±11和43±5球型−1,分别HRT的10小时。
这些结果93±3和6±3%,分别为CAS反应堆。
（2）大约90±7%的总HASBR鳕鱼是移走,当影响污水浓度654±17毫克L−3小时1荷尔蒙替代疗法和一个5.36kgCODmOLR−−3天1。
结果,CAS的反应堆是60±3%。
（3）SVI的值是在HRTmLg−1的3个小时在CAS和HASBR反应堆,分别是400和112。
一些暗示源自这个研究是:
现有的活性污泥系统可以升级很容易,只需配件挡板和生物膜内支持媒体曝气坦克,这样就不需要构建新的扩展。
鳕鱼和脱氮效率和系统的稳定性可以增加在现有的活性污泥系统。
HASBR的提供了更多的灵活性在操作超负荷的污水处理厂。
增加有机负荷率翻了个小影响总COD去除率HASBR效率
致谢
作者们希望感谢特污水处理厂的员工帮助和评论家的建议。
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