Carrousel氧化溝中的同時硝化/反硝化(SND)現象研究
摘要：在沒有很明顯的缺氧及厭氧段的活性污泥工藝中，人們曾多次觀察到同時硝化/反硝化現象。同時硝化/反硝化不需單獨設置缺氧段，容易滿足處理過程對碳源和堿度等條件的要求。對反應過程很好地進行 分析 ，將使其 應用 范圍更廣泛。
關鍵詞：Carrousel氧化溝 硝化 反硝化 SND 。
前 言
在沒有很明顯的缺氧及厭氧段的活性污泥工藝中，人們曾多次觀察到同時硝化/反硝化現象。同時硝化/反硝化不需單獨設置缺氧段，容易滿足處理過程對碳源和堿度等條件的要求。對反應過程很好地進行分析，將使其應用范圍更廣泛。
1、Carrousel氧化溝中的同時硝化/反硝化現象
Carrousel氧化溝有很長的污泥齡，非常適合世代周期長的硝化細菌生長，進水pH值始終保持在7.0，污泥回流比1：1，系統中的污泥濃度MLSS在3000mg/L左右，污泥沉降比SV%70～85%，CODCr的去除率始終在95%以上。
Carrousel氧化溝溶解氧分布見圖2，上層0.8～1.5mg/L，下層0.5～0.8mg/L，兩個曝氣葉輪之間的溶解氧濃度是逐漸降低的，且下層溶解氧低于上層，但各溝道內并沒有明顯地形成缺氧段。由圖3各種形態氮變化可知，在6個溝道中氨氮始終保持很低的濃度，說明顯著的硝化反應在這些溝道中發生，但TN在持續下降，硝態氮濃度基本保持不變，在溝道的各部分硝態氮的形成和消耗速度幾乎相等，這就表明硝化及反硝化反應在Carrousel氧化溝中同時發生。
2、Carrousel氧化溝數學模型的建立
Carrousel氧化溝是推流式與完全混合式反應器的最佳結合。小試中葉輪1和2的轉速較快，混合充分，將這兩個反應區假設為理想的完全混合反應器。葉輪3轉速較慢，只起推動水流的作用，基本未起到充氧的作用，因此葉輪2后的各溝道與葉輪1、2之間的各溝道均假設為理想的推流式反應器，模式見圖4。
對于Carrousel氧化溝工藝，其中兩個完全混合反應器等體積，V1=V3=0.0125m3，溶解氧在1.0～1.5mg/L左右，為簡化模型，在構建數學模型時分別將其規定為常數1.5和1.0mg/L。推流式反應器V2=0.0545m3，V4=0.14m3。Carrousel氧化溝工藝顯著的特點是混合液體頻繁的循環形成很高的混合液體循環率，取液內循環比R=20，污泥回流比r=1。
根據活性污泥1號模型寫出反應速率方程，對應于完全混合反應器和推流式反應器分別寫出物料衡算方程。對應于每一反應器將各方程聯立，便可組成一個多元微分方程組，即為單位微元的各種反應物反應的數學模型。以自養菌為例，CFSTR反應器中動力學反應方程式如下：
PF反應器中動力學反應方程式：
3、動態模擬
活性污泥模型中的動力學參數和化學計量學參數取ASM1中的推薦值，并根據實際溫度對參數進行微調。采用龍格庫塔法求解由4個反應器組成的微分方程組，從而得出模擬的出水水質(見圖5～8)，模擬結果與實測數據之間較為吻合。
4、結論
4.1 Carrousel氧化溝各溝道內并沒有明顯地形成缺氧段，實驗室小試數據顯示硝化及反硝化反應在Carrousel氧化溝中同時發生;
4.2 Carrousel氧化溝中的葉輪和溝道反應區，實現了完全混合和推流式反應器的最佳結合。將葉輪1、2、兩個反應區假設為完全混合反應器，葉輪2后的溝道及葉輪1、2之間的各溝道分別假設為推流式反應器，建立了Carrousel氧化溝的數學模型，即
4.3利用活性污泥1號模型進行動態模擬，模擬結果與實測值較吻合，驗證了所建模型的正確性。
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