基于呼吸圖譜的活性污泥反硝化性能評估及控制方法研究基于呼吸圖譜的活性污泥反硝化性能評估及控制方法研究

摘要：活性污泥反硝化是一種高效降解廢水中氮化合物的生物處理技術(shù)。為了評估活性污泥反硝化的性能并提出有效的控制方法，本研究利用呼吸圖譜分析技術(shù)對活性污泥中不同氮化合物的降解過程進行了研究。同時，通過對污泥中關(guān)鍵微生物種群的監(jiān)測和調(diào)控，實現(xiàn)了活性污泥反硝化過程的有效控制，并在實驗室規(guī)模下進行了驗證。

1.引言

活性污泥反硝化是一種利用微生物降解廢水中氮化合物的生物處理技術(shù)，具有高效、節(jié)能且環(huán)保的優(yōu)點。然而，活性污泥反硝化過程中氮化合物的降解速率和產(chǎn)物分布對微生物種群的結(jié)構(gòu)和功能有很高的要求。因此，為了評估活性污泥反硝化的性能并提出有效的控制方法，本研究利用呼吸圖譜分析技術(shù)對活性污泥中不同氮化合物的降解過程進行了研究。

2.方法

（1）活性污泥樣品的采集與處理：從一座城市污水處理廠的二沉池中采集了活性污泥樣品，并進行初步處理和培養(yǎng)；

（2）活性污泥反硝化過程的建立：在實驗裝置中建立了適合活性污泥反硝化的條件，包括溫度、pH、碳氮比等；

（3）呼吸圖譜分析：利用呼吸圖譜儀對活性污泥中氮化合物的降解過程進行在線監(jiān)測，并記錄呼吸圖譜曲線。

3.結(jié)果與討論

（1）活性污泥反硝化過程中氮化合物的降解速率與初始濃度、溫度和底物濃度有關(guān)。當初始濃度較高時，降解速率也較高，但是當初始濃度超過一定范圍，降解速率反而下降；

（2）呼吸圖譜分析結(jié)果顯示，在活性污泥反硝化過程中底物的降解速率和呼吸代謝的程度有密切關(guān)系。底物濃度的提高可以促進微生物的代謝活性，從而提高降解速率；

（3）通過對活性污泥中關(guān)鍵微生物種群的監(jiān)測和調(diào)控，可以實現(xiàn)活性污泥反硝化過程的有效控制。例如，當纖維微囊菌的數(shù)量較高時，降解速率也較高。因此，可以通過調(diào)控微生物種群的結(jié)構(gòu)來優(yōu)化反硝化效率。

4.控制方法研究

（1）基于呼吸圖譜分析結(jié)果，建立了一種基于模型預測控制的方法。該方法可以根據(jù)呼吸圖譜的變化來預測降解過程中的關(guān)鍵指標，并通過調(diào)節(jié)溫度、底物濃度等參數(shù)來實現(xiàn)反硝化過程的控制；

（2）利用呼吸圖譜分析技術(shù)和生物反饋控制策略，實現(xiàn)了對活性污泥反硝化過程的實時控制。通過監(jiān)測呼吸圖譜的變化并自動調(diào)節(jié)反硝化條件，可以實現(xiàn)反硝化效率的穩(wěn)定和提高。

5.結(jié)論

本研究利用呼吸圖譜分析技術(shù)評估了活性污泥反硝化的性能，并通過對微生物種群的監(jiān)測和調(diào)控實現(xiàn)了反硝化過程的有效控制。此外，基于呼吸圖譜的模型預測控制方法和生物反饋控制策略也為活性污泥反硝化的操作和控制提供了重要參考。這些研究結(jié)果對于進一步提高活性污泥反硝化的效率和穩(wěn)定性具有重要意義。

關(guān)鍵詞：活性污泥反硝化；呼吸圖譜；性能評估；控制方法研綜上所述，本研究通過呼吸圖譜分析技術(shù)對活性污泥反硝化的性能進行了評估，并通過微生物種群的監(jiān)測和調(diào)控實現(xiàn)了反硝化過程的有效控制。研究發(fā)現(xiàn)，通過提高底物濃度和調(diào)控微生物種群的結(jié)構(gòu)，可以促進微生物的代謝活性，從而提高降解速率和反硝化效率。此外，本研究還提出了基于呼吸圖譜的模型預測控