“碳达峰、碳中和”背景下低碳污水处理综合实验设计与教学应用

降低废水处理工艺电耗和物耗对废水处理的碳减排具有重要的意义。将科研项目中成熟的研究成果应用于本科实验教学,构建不依赖于碳源的“部分亚硝化―厌氧氨氧化―硫自养反硝化”全自养生物脱氮工艺处理低碳氮比废水,是与时俱进,能体现实验教学创新性的重要举措。实验结果表明,该实验在无须有机物的条件下将废水中的氨转化为氮气,并且达到排放标准。通过该实验课程的研讨,拓展了学生对污水处理的理论认知,增强了学生的求知欲和科研兴趣,强化了学生的低碳废水处理理念。

基于聚己内酯的固相反硝化工艺处理低碳污水动力学特性及经验模型

经验模型是指导固相反硝化(solid-phase denitrification,SPD)工艺进行应用的重要理论基础,完善其相关理论体系有助于指导实际应用。采用批式试验研究了基于聚己内酯(polycaprolactone,PCL)的SPD工艺硝化反硝化动力学性能、碳源静态释放性能,并基于Eckenfelder方程推导出经验模型。结果表明:基于PCL的SPD工艺的硝化速率为1.317g NH^(+)_(4)-N/(g VSS·h),反硝化速率为2.650 NO^(-)_(3)-N/(g VSS·h),总的反硝化性能优于硝化性能;该工艺在启动初期碳源快速释放导致化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)值达到最高,工艺运行过程中不存在碳源释放超标的问题;COD浸出规律符合方程y_(0)=-23.32lnx_(0)+104.46;该工艺连续运行过程符合一级动力学方程y=48.723e^(0.083x),引入碳源模型常数n=2.2719,基于此获得的SPD工艺经验模型为ln(S_(e)/S_(0))=-615.55·H/(qS_(0)^(2.2719));该模型预测值与实测值的最大相对误差为15.8%,模型灵敏度分析显示,NO^(-)_(3)-N浓度在60 mg/L以内时模型灵敏度较高,对于工艺实际应用具有一定的指导意义。