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雨季冲击条件下活性污泥呼吸图谱的变化

环境工程学报 2017年第5期11卷 2762-2767页

作者：李志华李汝佳张庆珮马智博张亚伟西安建筑科技大学环境与市政工程学院西北水资源与环境生态教育部重点实验室西安710055

通过模型实验考察了雨季合流污水水量冲击以及冲击过后恢复初始状态过程中活性污泥的呼吸图谱变化规律。结果表明:雨季冲击下好氧池污泥浓度降幅较自、异养菌呼吸速率大;异养菌呼吸速率降幅较自养菌大。而COD去除率降幅小,NH_4^+-N去除... 详细信息

通过模型实验考察了雨季合流污水水量冲击以及冲击过后恢复初始状态过程中活性污泥的呼吸图谱变化规律。结果表明:雨季冲击下好氧池污泥浓度降幅较自、异养菌呼吸速率大;异养菌呼吸速率降幅较自养菌大。而COD去除率降幅小,NH_4^+-N去除率降幅大,与自养菌、异养菌呼吸速率的降幅不一致。表明异养菌虽受冲击影响较大,但因其所占污泥比例仍较大,COD处理的缓冲能力大;自养菌占污泥比例较小,虽受冲击的影响较小,但对NH_4^+-N处理的缓冲能力较小;另一方面,大雨冲击下自养菌呼吸比例上升10%,异养菌呼吸比例下降6%,表明在冲击过程中污泥中微生物结构有小幅变化。

关键词：雨季冲击活性污泥呼吸图谱呼吸速率去除率

光谱与呼吸图谱联用判定河流污染状态与自净能力

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环境工程学报 2019年第12期13卷 2998-3004页

作者：刘艳霞王慧娟卢猛杨成建李志华西安建筑科技大学环境与市政工程学院西北水资源与环境生态教育部重点实验室西安710055 新疆大学建筑工程学院乌鲁木齐830047

河流污染状态一般采用化学水质或生物等指标单独描述,目前尚缺少简便易行且可同时从化学与生物角度进行定量描述的指标。针对这一问题,采用三维荧光光谱、紫外吸收光谱与呼吸图谱联用的分析方法研究了纳污河、自然水体与污水处理厂各处... 详细信息

河流污染状态一般采用化学水质或生物等指标单独描述,目前尚缺少简便易行且可同时从化学与生物角度进行定量描述的指标。针对这一问题,采用三维荧光光谱、紫外吸收光谱与呼吸图谱联用的分析方法研究了纳污河、自然水体与污水处理厂各处理单元水样的溶解性有机物(DOM)的空间分布特征与河流微生物的呼吸特征。结果表明,光谱法可快速对河流有机污染物的种类进行辨别,而呼吸图谱具有识别河流自净能力的特点,其中类色氨酸(T峰与D峰)、类酪氨酸(S峰)、腐殖质(C峰)、富里酸(A峰)是指示不同污染程度的重要指标。通过呼吸图谱与荧光光谱联用(T峰)可快速对污染程度和自净能力进行区分,从而为河流的管理与自净能力的恢复提供参考。

关键词：三维荧光光谱呼吸图谱河流自净溶解性有机物

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呼吸图谱监测活性污泥系统处理能力

中国给水排水 2018年第11期34卷 104-108页

作者：吕建坤李志华张亚伟西安建筑科技大学环境与市政工程学院西北水资源与环境生态教育部重点实验室陕西西安710055

通过分析以呼吸法为基础的污泥呼吸图谱技术,监测污水处理厂的实际处理能力。以呼吸图谱技术与活性污泥1号模型相结合来获取污泥与污水的信息,从而对污水厂出水水质进行评估。结果表明,在呼吸图谱中,当测得的R_(st)(OUR_s/OUR_(enc))小... 详细信息

通过分析以呼吸法为基础的污泥呼吸图谱技术,监测污水处理厂的实际处理能力。以呼吸图谱技术与活性污泥1号模型相结合来获取污泥与污水的信息,从而对污水厂出水水质进行评估。结果表明,在呼吸图谱中,当测得的R_(st)(OUR_s/OUR_(enc))小于典型值R_(pb)(0.42)时,污水厂的出水水质能够达到一级A标准。呼吸图谱在监测污水厂运行时可分为3种情况,且当污水厂处于恢复阶段时具有一定的预示性:当R_(st)稳定小于R_(pb)时,说明污水厂能够持续达标;当Rst由大于R_(pb)变成稳定小于R_(pb)时,说明当前污水厂出水水质超出标准,并且在转变点约一周后出水水质才能达标;当Rst由小于R_(pb)变成稳定大于R_(pb)时,说明污水厂可能已经处于异常状况,这时呼吸图谱会丧失预示性。

关键词：呼吸图谱 ASM1简化模型污水厂监测耗氧速率处理能力

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呼吸图谱表征活性污泥微生物的休眠与流失

中国给水排水 2017年第11期33卷 7-11页

作者：张亚伟李志华杨成建李仁运西安建筑科技大学环境与市政工程学院西北水资源与环境生态教育部重点实验室陕西西安710055

通过试验模拟污水厂低温条件,研究了温度降低过程中出水水质和活性污泥呼吸图谱的变化规律。结果表明,有机物去除和脱氮效果明显恶化的临界温度分别为8℃和10℃;系统经过短暂低温冲击后恢复至原温度运行,微生物活性和污水处理能力可快... 详细信息

通过试验模拟污水厂低温条件,研究了温度降低过程中出水水质和活性污泥呼吸图谱的变化规律。结果表明,有机物去除和脱氮效果明显恶化的临界温度分别为8℃和10℃;系统经过短暂低温冲击后恢复至原温度运行,微生物活性和污水处理能力可快速恢复。当标准条件下OUR未发生明显变化而现场条件下OUR减小时,表明微生物进入休眠状态,且现场条件与标准条件下的OUR差值越大,进入休眠状态的微生物数量越多,此时升高温度可快速激活微生物的活性。当标准条件下OUR明显减小时,表明微生物出现流失。该研究提供了一种利用呼吸图谱判别微生物休眠与流失的简便方法,为污水厂在越冬期的水质安全保障提供了理论基础。

关键词：低温活性污泥呼吸图谱呼吸比例休眠流失

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呼吸图谱法评估活性污泥反硝化性能

工业水处理 2020年第12期40卷 92-95页

作者：张亚立李志华邹家庚杨成建西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西省环境工程重点实验室陕西西安710055 西北水资源与环境生态教育部重点实验室陕西西安710055

呼吸图谱法已广泛应用于活性污泥系统生物特性的评估。采用批次静态试验方法,研究了污泥絮体类型、MLSS和厌氧适应期对反硝化作用的影响及反硝化过程中污泥特性的变化,考察反硝化作用后污泥呼吸图谱特征的变化。结果表明:反硝化前进行30... 详细信息

呼吸图谱法已广泛应用于活性污泥系统生物特性的评估。采用批次静态试验方法,研究了污泥絮体类型、MLSS和厌氧适应期对反硝化作用的影响及反硝化过程中污泥特性的变化,考察反硝化作用后污泥呼吸图谱特征的变化。结果表明:反硝化前进行30 min的厌氧适应期可有效提高反硝化效果,当厌氧时间过长(120、300 min)时,污泥的反硝化性能恶化。在反硝化过程中污泥絮体粒径增大,导致活性污泥的内源呼吸速率(SOURe)和准内源呼吸速率(SOURq)明显增大,且NO3-还原速率随ΔSOURe的增大而增大;当反硝化性能恶化时,上述呼吸速率均下降,因此可用内源和准内源呼吸速率监测系统的反硝化性能。

关键词：呼吸图谱活性污泥耗氧速率生物脱氮

城镇污水处理厂呼吸图谱的月变化特征调研分析

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城镇污水处理厂呼吸图谱的月变化特征调研分析

作者：刘宗余西安建筑科技大学

学位级别：硕士

随着环境问题越来越突出,污水的处理问题也越来越受到人们的重视,目前,我国也在全国各地修建了大大小小各种不同规模的污水处理厂。活性污泥法作为污水处理的重要方法,在全球范围内得到了广泛的应用。我国的污水处理厂有很大一部分也采... 详细信息

随着环境问题越来越突出,污水的处理问题也越来越受到人们的重视,目前,我国也在全国各地修建了大大小小各种不同规模的污水处理厂。活性污泥法作为污水处理的重要方法,在全球范围内得到了广泛的应用。我国的污水处理厂有很大一部分也采用了活性污泥法,活性污泥的活性的好坏很大程度上决定了活性污泥法处理工艺的处理效果。不同的污水处理厂,因规模大小,进水情况以及采取工艺的不同,其活性污泥微生物会呈现出不同的特点,当外界条件发生变化时,其活性污泥微生物会出现不同的应激反应。本研究对五种不同工艺的污水处理厂运用呼吸图谱技术进行了长期的调查研究,并且对某县城污水处理厂进行了较长时间连续的监测,对相关理论进行了验证。本研究的主要成果有:(1)通过各水厂内源呼吸比例的变化可以发现,规模越大的水厂,其内源呼吸比例往往会处于8%—16%的高效代谢区;而规模越小的污水处理厂,其活性污泥内源呼吸比例往往偏离高效代谢区,说明其污泥稳定性控制难度较大。(2)水厂SY和水厂SW的污泥体积指数SVI和其比总呼吸速率SOUR呈现相同的变化趋势,且发生变化时间相同。水厂SIW和水厂WW的污泥SVI同样具有相同的变化趋势,但并不呈现同步变化,其中,水厂SIW的SOUR的变化比SVI的变化滞后60天,而水厂WW的SOUR的变化比SVI的变化滞后40天;水厂BH的污泥SVI和其SOUR没有明显的相关性。(3)各水厂的污泥体积指数SVI和比总呼吸速率SOUR之间的变化同步性与污泥的最佳沉降浓度和现场浓度的比值有一定的相关性。该比值越低,污泥的SVI和SOUR就越趋于相同的变化趋势;而该比值较高时,污泥的SVI和SOUR的变化趋势就会出现一定的时间差,甚至没有明显的相关性。

关键词：活性污泥法呼吸图谱温度污泥体积指数

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两种典型脱氮工艺的呼吸图谱特征研究

两种典型脱氮工艺的呼吸图谱特征研究

作者：魏富鹏西安工业大学

学位级别：硕士

随着我国污水处理厂排放标准的不断提高,良好的脱氮运行控制技术日益受到关注,然而,目前尚不清楚微生物活性在复杂工况下的变化规律,进而导致工艺调控的精准性较差。为此,本研究选取相同进水条件下两种典型脱氮工艺（氧化沟、AAO）的实... 详细信息

随着我国污水处理厂排放标准的不断提高,良好的脱氮运行控制技术日益受到关注,然而,目前尚不清楚微生物活性在复杂工况下的变化规律,进而导致工艺调控的精准性较差。为此,本研究选取相同进水条件下两种典型脱氮工艺（氧化沟、AAO）的实际污水处理厂为研究对象,解析了活性污泥微生物活性的呼吸图谱特征,明确了脱氮工艺运行过程中的关键控制因素,提出了对应的调控措施。本研究将呼吸图谱技术与进出水水质检测指标及工艺运行工况信息相结合,对污水厂脱氮效果进行评估,建立了一种简单易行的、可用于现场监测的新方法,从而为污水处理厂的合理运行和及时调控提供参考,为污水厂优化运行创造可能。主要得出以下结论:（1）通过监测发现两种脱氮工艺各有特色,AAO工艺总体抗冲击能力强,且受冲击后其恢复能力以及恢复速度比较强,能保证长期稳定达标的超负荷运行;氧化沟工艺系统运行较为稳定,应对异常情况时的能力更强,在曝气系统故障时,仍然可以保证系统的脱氮能力。（2）就系统稳定性而言,系统受冲击时,氧化沟工艺现场呼吸比OURs/OURenc高于AAO工艺,统计得出两种工艺OURs/OURenc在0.1-0.3时出水能够稳定达标。但两种工艺维持稳定运行的准内呼吸特征又略有差异,AAO工艺准内源呼吸比OURq/OURenc为0.05-0.15,氧化沟为0.1-0.2,氧化沟在受冲击时,内源呼吸上升较为明显。（3）就脱氮效果而言,内源呼吸特征可较好地表征工艺的稳定性与脱氮功效。AAO工艺内源呼吸比OURe/OURenc小于0.08,氧化沟工艺小于0.05时,其脱氮效率相对较差;AAO工艺比值处于0.08-0.15之间,氧化沟处于0.05-0.15时,两种工艺脱氮效率高,出水水质稳定达标;两种工艺比值均高于0.15时,水厂运行不稳定。（4）就除氨氮而言,AAO工艺氨氮降解OUR/OURenc在0.025-0.05时,出水氨氮较低,当该比值较低时,出水氨氮可能超标,该比值突然上升时,表明微生物受到了剧烈冲击。氧化沟工艺中,氨氮降解OUR/OURenc在0.05至0.1之间波动,当值很低时,有可能溶解氧浓度不足,但是处理效果反而很好,当值偏高时,说明自养菌受到冲击,需要及时调整。定义AAO工艺COD降解OUR/OURenc健康区间为0.8-0.95,氧化沟工艺健康区间为0.8-0.9。当比值处于健康区间时,出水COD较低,而当比值突然降低时,系统微生物活性不佳,出水容易超标。（5）高频冲击时,AAO工艺有效调控措施为:控制进水流量（进水量冲击）;当系统受到进水水质冲击时,如进水COD、氨氮过高,进水pH偏低（小于5）,可采取的措施为:提高DO浓度、外部投加碳源到反硝化池、增大回流比（AAO系统）,提高DO浓度、调控污泥浓度以改变污泥负荷、调整污泥龄（氧化沟系统）。

关键词： AAO 氧化沟高频冲击活性污泥呼吸图谱有效调控

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生物量测试过程中的呼吸图谱特征分析

生物量测试过程中的呼吸图谱特征分析

作者：刘焕西安建筑科技大学

学位级别：硕士

目前自养菌、异养菌生物量测试方法由于操作复杂、反复试错等原因未在污水处理厂中得到广泛应用,本研究基于呼吸计量法,从污泥本身特性出发,通过呼吸图谱对微生物生长状态进行评估,可预测生物量测试质量并根据呼吸图谱参数对测试环境进... 详细信息

目前自养菌、异养菌生物量测试方法由于操作复杂、反复试错等原因未在污水处理厂中得到广泛应用,本研究基于呼吸计量法,从污泥本身特性出发,通过呼吸图谱对微生物生长状态进行评估,可预测生物量测试质量并根据呼吸图谱参数对测试环境进行调控,以得到良好的测试效果。从而为污水处理厂的稳定运行提供参考。根据统计学中的主成分分析方法,基于呼吸图谱参数,判断生物量测试过程中微生物生长曲线类型、生长曲线相关度R、生长曲线斜率K的关键影响指标。本研究获得的成果如下:(1)在营养物质充足的条件下,微生物进入对数增长期受诸多因素的影响。未见某种曲线与特定污水处理厂相关,每个污水厂中均会出现不同类型的生长曲线。(2)为确保活性污泥在基质充足条件下进入对数增长期,对其控制条件进行了研究。当OUR/OUR大于2时,微生物在营养环境充足的条件下,从内源呼吸时期开始,微生物生长容易进入对数增长期;当OUR/OUR为1～2时,微生物生长曲线多样性体现明显;当OUR/OUR小于1时,微生物的生长不易进入对数增长期;当OUR/OUR为1±0.15范围时,微生物的生长曲线类型及次数出现最多。对于自养菌,进入对数增长期的污泥,其污泥呼吸图谱中,OUR/OUR处于1.0～4.5之间,OUR在5.2～7.6mg/(L·h)且OUR在11.6～24 mg/(L·h)之间,不需要对碱度进行控制,其生长可以进入对数增长期,其他范围可通过添加碱度使其生长进入对数增长期;对于异养菌,进入对数增长期的污泥对应的呼吸图谱OUR/OUR处于1.0～7.0之间,OUR在2.9～13.2mg/(L·h)且OUR在6.0～26.7mg/(L·h)之间,其生长可以进入对数增长期,其他范围可通过调整污泥体积及调整基质投加量使异养菌进入对数增长期。(3)对于微生物生长对数增长期,关键影响指标为OUR、OUR、OUR,对于非对数增长期为OUR、OUR、OUR;对于微生物生长曲线线性相关度R≥0.9时,关键影响指标为OUR、OUR、OUR,R<0.9时为OUR、OUR、OUR;对于微生物生长曲线斜率K值为1.0～3.5时,关键影响指标为OUR、OUR、OUR,其他范围时为OUR、OUR、OUR。

关键词：呼吸图谱生物量测试主成分分析法关键影响指标

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温度下降过程中活性污泥的呼吸图谱特征研究

温度下降过程中活性污泥的呼吸图谱特征研究

作者：张亚伟西安建筑科技大学

学位级别：硕士

目前我国污水处理厂污水处理的主体工艺主要采用活性污泥法。活性污泥微生物的活性直接关系到污水厂的污水处理效果,而温度在很大程度影响着微生物的活性,从而影响污水处理厂的处理效率。冬季低温条件会抑制活性污泥微生物的活性,导致... 详细信息

目前我国污水处理厂污水处理的主体工艺主要采用活性污泥法。活性污泥微生物的活性直接关系到污水厂的污水处理效果,而温度在很大程度影响着微生物的活性,从而影响污水处理厂的处理效率。冬季低温条件会抑制活性污泥微生物的活性,导致微生物进入休眠状态甚至流失,从而影响污水处理厂污染物去除效果。为了研究污水处理厂在冬季低温条件下活性污泥系统的处理能力、微生物的休眠与流失状况以及微生物种群的变化规律,为冬季污水处理厂的稳定运行和运行调控提供理论基础,本研究模拟了污水厂的低温条件,对降温过程中出水水质与活性污泥的呼吸图谱进行了研究。主要研究成果如下:(1)温度降低过程中,有机物去除和脱氮除磷效果恶化的临界温度分别为8℃和10℃。活性污泥系统经过短暂的低温冲击后恢复至原温度运行,微生物的活性和污水处理能力均可以很快恢复。(2)随着温度的逐渐降低,现场条件下自养菌呼吸速率OUR、异养菌呼吸速率OUR和总呼吸速率OUR均逐渐减小,说明温度降低会导致微生物的活性降低,系统的污水处理能力降低。(3)当现场条件下微生物的呼吸速率OUR减小而对应的标准条件下呼吸速率OUR未发生明显变化时,表明微生物进入休眠状态,此时升高温度可快速激活微生物的活性。当标准条件下微生物的呼吸速率OUR出现明显减小时,表明微生物出现了流失。(4)随着温度的降低,现场条件下自养菌呼吸比例逐渐减小,而异养菌呼吸比例逐渐增大,表明异养菌对低温的适应能力强于自养菌。温度由20℃降至10℃的过程中,标准条件自养菌呼吸比例和异养菌呼吸比例均保持稳定,说明在此阶段活性污泥微生物的内在活性基本保持稳定,温度降低对污泥的内在生理特性影响较小。温度由10℃继续降低至8℃、5℃,标准条件下自养菌呼吸比例开始减小,而异养菌呼吸比例开始增大,说明此时低温对微生物的种群结构产生了一定影响,自养菌流失严重,也表明异养菌较自养菌对低温的适应能力更强。(5)低温条件下向反应器中投加氯化钙可以使自养菌呼吸速率OUR和异养菌呼吸速率OUR增大,提高自养菌和异养菌的活性,可以考虑在冬季污水处理厂的实际运行中投加氯化钙以改善活性污泥系统的污水处理效果。而且,投加氯化钙可以减小SVI,增大污泥的平均粒径,改善活性污泥的沉降效果。

关键词：低温活性污泥呼吸图谱休眠流失