不同碳源在污水处理过程中的变化规律研究

83数字化用户2017年第44期Digitizationuser工程技术不同碳源在污水处理过程中的变化规律研究苏建萍（226006　南通市污水处理中心　江苏　南通）　【摘　要】通过对A2/O污水处理过程的长期分析和监测，弄清了城市污水处理厂原水中有机物的生物降解性和碳源的比例。原水中的大部分有机物质呈颗粒状，占有机物质的61％。原水中有机物质的快速、缓慢和极慢的生物降解分别为15.8％，54.2％和30％。有机质的快速生物降解主要处于溶解状态，有机物的生物降解主要呈颗粒状态。通过对有机物质的快速、缓慢的生物降解进行监测和分析，污水处理过程中的两个碳源在厌氧和缺氧池中发生变化，由微生物水解发酵引起的生物降解有机物质转化效果较差，其中厌氧反应池的转换效率最高。本文对废水处理中不同碳源的转化和利用进行了计算和分析。结果表明，厌氧池和好氧池中有机物的生物降解缓慢，分别为33％和20％。根据脂肪酸的类型和含量，厌氧和缺氧罐中脂肪酸的类型和含量高于原水。【关键词】探源转化；污水处理；降解有机物1.引言有机污染物作为城市污水处理厂的主要污染物，一般用COD或BOD进行表征。然而，传统COD不能反映水质构成的差异。目前，国际水行业系列活性污泥模型（活性污泥模型，简称ASMs）对废水COD成分的分解更为认可。这些组件的定量表征也成为应用ASM的必要的先决条件。其中，快速降解COD成分（Ss）和缓慢生物降解COD成分（Xs）是ASM中最重要的两个组分，与微生物增殖、氧气利用特性和营养物质去除直接相关。2.材料与方法2.1实验材料与仪器0.45μm过滤器（醋酸纤维素膜），硫酸-硫酸银溶液、硫酸亚铁铵溶液，ATU试剂，溶氧分析仪；磁力搅拌器，恒温水浴箱，Matlab软件，Agilent6890N气相色谱（双），PEWAXETR柱，色谱小瓶等。2.2实验方法2.2.1OUR测定OUR测定间歇呼吸速率法，分别在反应器内取生物池1000mL，加入ATU试剂，抑制生物硝化过程。测定使用恒温水浴在反应器外的循环水温控制过程，使反应温度在20℃±1℃下调节。并使用磷酸盐缓冲液调节系统中性pH值。在封闭的反应器中，用曝气头排出氧气。用磁力搅拌器密闭监测搅拌，搅拌泥浆，使沉淀不发生。DO通过溶解氧计监测，变化率为OUR。当曝气装置溶解氧浓度从6mg·L-1降至2mg·L-1时，溶解氧达到6mg·L-1，停止曝气，继续监测溶解氧的变化。快速、缓慢生物降解有机物含量可以通过Matlab软件和相关公式计算。[1]2.2.2Agilent气相条件Agilent气相检测器是具有PEWAXETR毛细管柱的FID检测器。升温过程为在100℃停留2分钟，温度以3℃·min-1的速度升温至160℃，再停留2分钟。H2流量为35mL·min-1，空气流量为350mL·min-1，尾气（N2）流量为20mL·min-1，进样体积为1μL。2.2.3VFA测定将测量的水样品固定在现场，用0.5mL的0.45μm过滤器过滤，并加入250μL甲酸。固定后可储存1周。当通过气相色谱法测量VFA时，可以通过自动进样器对程序进行采样，以在不同时间获得水样中的材料的峰值。可以通过使用掩模版获得相应酸的浓度。2.2.4COD测定经0.45μm过滤器过滤后，COD变为溶解态COD。通过从流出物的总COD中减去溶解态的COD来获得颗粒COD。COD测定采用国家标准方法的回流式方法。2.2.5颗粒态COD中组分测定快速、缓慢和惰性降解产物在颗粒COD中的比例通过测量流出物和过滤流出物的快速、缓慢和惰性降解的含量来获得。[2]3.结果与分析废水处理过程中有机物质的快速和缓慢生物降解，通过初级沉淀池可以除去30％的缓慢生物降解有机物质，主要原因是有机物的生物降解缓慢，颗粒物质的存在将随着初级沉淀池中悬浮颗粒的沉淀而被除去。两种碳源的浓度在生物膜中明显降低，分别降至32.13mg·L-1和55.66mg·L-1。主要原因应该是A2/O生物膜。厌氧池、缺氧罐和需氧池三个处理单位的有机物生物降解缓慢，三个处理单位减少了12.6mg·L-1,6.6mg·L-1和12.4mg·L-1。虽然厌氧池的停留时间短（2h），但其生物降解有机物的去除率最高，主要是因为原水首先进入厌氧池，大部分缓慢生物降解的有机物质是颗粒物，环境有利于将颗粒物质水解成溶解物质。5h后，有机物的生物降解缓慢降至36.6mg·L-1。好氧罐末端有机物生物降解缓慢，约为24.18mg·L-1，有氧泳池清除率达到33.9％。为了进一步解释生物反应器中缓慢生物降解有机物质的转化，以原水中的实际慢颗粒有机物为研究对象。通过在厌氧和有氧条件下模拟实验来确定慢效生物体。有机质转化率降低。前2h，厌氧条件下生物降解有机质缓慢降解率达33％，有氧条件下降解率达20％，说明在厌氧条件下有机物生物降解缓慢。为了提高生物除磷和除磷过程中有机物的利用效率，A2/O工艺厌氧、厌氧和厌氧池、缺氧、好氧处理单位应适当增加厌氧、缺氧，总生物处理单位的两部分比例提高了40％〜50％，这是本次研究中的污水处理厂可以有效地除去氮磷的原因之一。在原水和生物池水样品中检测到VFA等快速生物可降解有机化合物的存在，这与原水VFA中有机酸类型和数量的变化不同，可以看出，只有原水中的乙酸、丙酸和丁酸，厌氧池到缺氧罐、VFA酸的种类和含量都有变化，出现了丁酸、戊酸和异戊酸等物质，而乙酸的含量、酸性和丙酸在厌氧池中增加，厌氧池中的VFA总含量也与原水相比增加。该结果说明生物膜中存在缓慢的生物降解有机物质。4.结束语污水处理厂原水中的有机物主要由缓慢生物降解有机物组成，占有机物的54.2％。缓慢生物降解有机质主要存在于颗粒状态，仅有快速生物降解有机物质的15.8％，有机质降解呈现溶解状态。生物系统中有机物的快速、缓慢的生物降解沿着厌氧池进行，缓慢的生物降解有机物质减少，缺氧罐分解利用，厌氧池对有机物的缓慢生物降解最有效转化，有氧池对快速生物降解有机物去除效果最明显，有机物中有机物生物降解缓慢，主要伴有活性污泥沉淀去除。参考文献：[1]罗哲,周光杰,刘宏波,聂新宇,陈宇,翟丽琴,刘和,污泥厌氧产酸发酵液作碳源强化污水脱氮除磷中试研究[J]2015[2]金鹏康，常晋，王先宝，刘柯君，王晓昌,不同碳源在污水处理过程中的变化规律研究[J]2014