如何提高污水中污染物去除效率

来源:金满溪 日期:2019-04-18 10:43:28

有机污染物作为城市污水处理厂的主要污染物,一般以COD或BOD来表征. 但是,传统的COD无法反映水质组成的差异. 当前,比较公认的是国际水协系列活性污泥模型(activated sludgemodels,ASMs)对废水COD组分的划分[1, 2, 3, 4]. 这些组分的定量表征也成为ASMs应用的必要前提. 其中,快速易生物降解COD组分(Ss)和慢速可生物降解COD组分(Xs)是ASMs中最重要的2种组分,直接与微生物增殖、 氧利用动态特性以及营养物的去除有关[5]. 因此,这2种组分的准确表征对于ASMs 的理论研究和应用具有十分重要的意义. 易生物降解有机物(Ss)由挥发性脂肪酸和低分子碳水化合物等简单物质组成. 慢速降解有机物(Xs)包括高分子可溶性、 胶体有机物质、 胶体颗粒性有机物质[6, 7, 8]. 它们必须通过胞外水解作用转化为小分子物质,才可被降解利用.

基于此,本文以西安市某A2/O污水处理厂为研究对象,评价了原水中碳源的分布情况,并解析了污水厂各处理单元的碳源利用与转化情况. 该污水厂主要接纳和处理西安市东南郊、 东郊、 东北郊浐河4568 hm2区域范围内的生产废水和生活污水,其中生活污水约占70%,生产废水约占30%(生产废水经厂内处理基本达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)后进入城市污水处理系统),与同类城市污水相比,具有典型代表性[9]. 本研究通过1 a的水质监测与分析,得到了污水处理过程中快慢速生物降解有机物的变化规律,以期为污水中污染物去除效率提高提供参考.

1 材料与方法

1.1 实验材料与仪器

0.45 μm滤膜(醋酸纤维素膜); 硫酸-硫酸银溶液、 硫酸亚铁铵溶液等; ATU试剂; 溶解氧测定仪; 磁力搅拌器一套; 恒温水浴箱; Matlab软件; Agilent 6890N气相色谱仪(双检); PE WAX ETR色谱柱; 色谱小瓶; 甲酸等. 1.2 实验方法

(1) OUR测定 测定间歇式呼吸速率的方法,分别取生物池的污泥1000 mL于反应器内,添加ATU试剂,抑制生物硝化过程. 测定过程中采用恒温水浴箱对反应器外围的循环水温度控制,从而使反应温度调节在20℃±1℃. 并且采用磷酸盐缓冲液调节系统pH在中性. 在密闭反应器中,用曝气头充氧气. 密闭监测时用磁力搅拌器搅拌,搅拌强度使污泥不发生沉降即可. 用溶氧仪在线监测DO变化,变化速率为OUR. 当溶解氧浓度从6 mg ·L-1降到2 mg ·L-1时开曝气装置,溶解氧达到6 mg ·L-1时停止曝气继续监测溶氧变化. 通过Matlab软件及相关公式可以算出快速及慢速生物降解有机物的含量[10, 11, 12].

(2)Agilent气相条件 检测器为FID检测器,色谱柱采用PE WAX ETR毛细柱. 升温程序起始于100℃,保留2min,以3℃ ·min-1的速度升温至160℃,保留2 min. H2流量为35mL ·min-1,空气流量为350 mL ·min-1,尾吹气(N2)流量为20 mL ·min-1,进样量为1 μL.

(3) VFA测定 将所测水样现场固定,用0.45 μm滤膜过滤5 mL,加入甲酸250 μL. 固定后可存放1周. 使用气相色谱测定VFA时,程序运行正常后,即可通过自动进样器进样,得到不同时间下水样中的物质的峰,利用标线可以得到相对应酸类的浓度.

(4)COD测定 待测污水通过0.45 μm的滤膜过滤后,测定其COD即为溶解态COD. 颗粒态COD则是通过污水总COD减去溶解态COD得到. COD测定采用国标法中的回流法.

(5)颗粒态COD中组分测定 颗粒态COD中快速、 慢速和惰性降解物所占比例均是通过测定原污水及过滤后污水的快速、 慢速和惰性降解物的含量后相减所得.

2 结果与讨论 2.1 污水处理厂原水碳源分析

西安市某A2/O污水处理厂原水中进水COD为360 mg ·L-1±120 mg ·L-1,如图 1所示. 其中颗粒态COD(SCOD)高达220 mg ·L-1±85 mg ·L-1,约占总COD的61%,溶解态COD(DCOD)为140 mg ·L-1±40 mg ·L-1,约占总COD的39%,说明污水处理厂原水中大多数有机物以颗粒态的形式存在. 经过1 a的分析监测,原污水的TN、 TP浓度平均在47.73 mg ·L-1、 4.36 mg ·L-1,因此可以得出污水中的C/N约为5~8,C/P约为60~85,这一结果表明污水中的C、 N、 P比例适中,在生物脱氮除磷工艺中碳源充足.

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