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基于生物筛选理论和反应工程学原理,提出了生物筛选型脱氮反应器(RBDR)的构想,并以垃圾渗滤液为基质进行脱氮研究,运行结果表明:
RBDR能稳定实现节能型脱氮,在温度30℃、HRT=4d,曝气比率0.33、序批周期12h的条件下,氨氮、总氮和COD去除率分别为97.7%、91.2%和70.2%;平均氨、总氮和COD容积负荷分别为0.26kgN/(m3·d)、0.29kgN/(m3·d)和1.42 kgCOD/(m3·d);脱氮70%以上由短程硝化反硝化贡献,50.7%的COD通过反硝化过程去除。
结合由RBDR中SRT=HRT这一特点形成的边界特征和反应器内混合菌群动力学研究结果,建立了RBDR反应器模型。该模型从理论上证明了无污泥持留、间歇曝气和周期进出水的运行方式能使RBDR反应器产生好氧菌筛选因子μae和厌氧菌筛选因子μan,模型中反应器出水的氨氮浓度、亚硝氮浓度、氨氧化菌数量、反硝化菌数量均为稀释率D、反应周期T和曝气比率θ的函数,并受氨氧化菌、反硝化菌最大比生长速率和半速率常数的影响。
模型极限分析表明:SHARON反应器是RBDR反应器在反应周期为零条件下的一种特殊情况。在大部分工况下,模型计算值与实际运行结果拟合较好。该模型明确了环境工程中的生物筛选理论,以混合菌群的动力学建立反应器动力模型的方法为反应器动力学模型研究开创了新思路。