生物颗粒化初期化学需氧量去除的传质动力学机制研究及其在序批式反应器优化中的应用

本研究通过广义Fulazzaky方程（GF equations）系统解析了序批式反应器（SBR）中好氧颗粒污泥（AGS）形成初期化学需氧量（COD）去除的外部传质（EMT）、内部传质（IMT）和全局传质（GMT）动力学，揭示EMT为限速步骤，混合优化使SBR效率提升4.07%，为高效污水处理提供新策略。

　　

Highlight

国内污水与接种污泥

本研究所用国内污水（DS）采自马来西亚柔佛州伊斯干达公主城Bukit Indah污水处理厂配水井，其特征参数为：化学需氧量（COD）150–400?mg/L、凯氏总氮（TKN）20–45?mg/L、总磷（TP）5–30?mg/L、悬浮物（SS）70–400?mg/L。接种污泥取自该厂好氧池，用于启动好氧颗粒污泥（AGS）培养。

好氧颗粒污泥的形成

图2展示了69天实验期内AGS形成的形态学演变。第0天的接种污泥显微镜检显示典型活性污泥的丝状结构（图2a）。第26天时，SBR-A和SBR-B反应器中分别形成0.5?mm和2.0?mm的絮状生物聚集体（图2b-i, 2c-i）。

结论

广义Fulazzaky方程（GF equations）成功预测了AGS去除DS中COD的外部传质（EMT）、内部传质（IMT）和全局传质（GMT）机制与动力学。混合强化SBR工艺通过提升EMT速率促进致密AGS结构形成，实验29天后SBR性能提升11.84%，IMT速率的主导作用证实EMT是主要传质阻力。

CRediT作者贡献声明

Khalida Muda：原始起草、验证、监督、软件、资源、项目管理、方法论、调查、资金获取、形式分析、概念化。Farhan Mohd Pauzi：原始起草、可视化、软件、资源、项目管理、方法论、调查、资金获取、形式分析、数据管理、概念化。Mohamad Ali Fulazzaky：评审编辑、原始起草、可视化、验证、监督、软件、资源、项目管理、方法论、调查、资金获取、形式分析、数据管理、概念化。

利益冲突声明

作者声明无已知可能影响本研究的财务或个人利益冲突。

致谢

本研究获马来西亚高等教育部（MOHE）基础研究基金（FRGS/1/2022/TK08/UTM/01/8）和印尼科教部（MoHEST）常规基础研究计划（125/C3/DT.05.00/PL/2025）支持。