[發明專利]一種評價厭氧氨氧化顆粒污泥上浮的方法

有效

• 申請號: 202010130190.4
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111320267B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 唐崇儉;譚浩;唐溪;柴立元;閔小波;程義;王云燕;馮帆;劉治功
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15;C02F3/28;G06F17/18
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

1.一種評價厭氧氨氧化顆粒污泥上浮的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：基于傳質限制導致顆粒內部菌體自溶形成空腔機理，得到空腔邊緣菌體生長速率小于衰減速率的數學表達式，進而計算得到形成空腔的臨界基質濃度；

步驟二：測得反應器內的基質濃度和顆粒污泥半徑，并代入反應擴散-方程，以確定顆粒污泥內部各處的基質濃度分布；

步驟三：當顆粒內部某處的基質濃度低于臨界基質濃度時，即表明該處存在空腔，且空腔邊緣的基質濃度即為臨界基質濃度，通過結合步驟一和步驟二，確定顆粒內的空腔直徑大小；

步驟四：計算含空腔顆粒污泥的重力和浮力，當含有氣腔的顆粒污泥重力小于浮力時，顆粒就會上浮，否則下沉。

2.根據權利要求1所述的一種評價厭氧氨氧化顆粒污泥上浮的方法，其特征在于，所述的步驟一中，空腔邊緣菌體生長速率小于衰減速率的數學表達式為：

則形成空腔的臨界基質濃度Scrit為：

其中：μ(r)表示厭氧氨氧化菌在顆粒內部距中心r處的增長速率，S(r)表示在顆粒內部距中心r處的基質濃度，k_d為厭氧氨氧化菌的衰減常數，μ_max為厭氧氨氧化菌最大比增長速率，k為厭氧氨氧化菌對基質的親和常數，Scrit為臨界基質濃度。

3.根據權利要求2所述的一種評價厭氧氨氧化顆粒污泥上浮的方法，其特征在于，所述的步驟二中，確定基質濃度在顆粒污泥內部的分布是通過下式實現：

式中

邊界條件為：

在在r＝R,S(R)＝Sbulk

其中：ξ為比例常數；Y為產率系數；R為顆粒污泥半徑；υ(r)為顆粒內部距中心r處的體積基質轉化速率；Sbulk表示反應器內的基質濃度；ρ_x為生物量密度；D為基質的傳質系數，d為微分符號。

4.根據權利要求3所述的一種評價厭氧氨氧化顆粒污泥上浮的方法，其特征在于，所述的步驟三中，根據步驟二反應擴散方程計算基質濃度在顆粒內部的分布S(r)，并結合步驟一中的臨界基質濃度Scrit，確定空腔大小，即

Scrit＝S(r^*)

其中臨界基質濃度Scrit所對應的半徑r*即為空腔的半徑。

5.根據權利要求3所述的一種評價厭氧氨氧化顆粒污泥上浮的方法，其特征在于，所述的步驟四中，通過以下公式計算含空腔顆粒污泥的重力F_g和浮力F_b：

含空腔顆粒污泥重力：

浮力：

其中，m為顆粒的質量，ρ_b為顆粒不含空腔的污泥密度，ρ_w為顆粒所在反應器內液體密度，g為重力加速度，為顆粒的體積，為顆粒內部空腔的體積。

6.根據權利要求5所述的一種評價厭氧氨氧化顆粒污泥上浮的方法，其特征在于，所述的顆粒粒徑d_j由對顆粒直接測定的投影當量粒徑d_p換算得來：

d_j＝ψ_md_p

其中：d_j為理論球形粒徑，ψ_m為質量修正因子。

7.根據權利要求3所述的一種評價厭氧氨氧化顆粒污泥上浮的方法，其特征在于，所述的比例常數，是在基質為亞硝氮時列入計算公式中，當基質為氨氮時則不將該比例常數列入計算公式中。