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图 3为溶解态COD及颗粒态COD中不同生物降解性碳源组分分析结果. 从中看出,溶解态COD占总COD的38.75%,其中快速降解有机物占41.76%,慢速降解有机物占33.31%,惰性有机物占24.93%. 而颗粒态COD中快速降解有机物只有5.32%,说明颗粒态中快速易生物降解有机物很少,很可能是少量快速降解有机物吸附在颗粒表面所致. 颗粒态中慢速降解有机物占到55.01%,表明颗粒态有机物中绝大多数为慢速降解有机物. 另有39.67%比例为惰性有机物,可以发现颗粒态中有相当比例有机物是难于降解的,这些物质可能在一级处理中随污泥排出一部分,在生物池活性污泥中吸附一部分,出水中惰性难降解有机物总量减少可以进一步解释这一现象[13]. 快速降解有机物中82.22%为溶解态,17.78%为颗粒态; 慢速降解有机物中有26.28%为溶解态,73.72%为颗粒态. 总体表明,快速生物降解有机物绝大部分以溶解态存在,而慢速生物降解有机物中大部分以颗粒态存在。
由以上分析可以看出,该污水处理厂进水碳源以慢速生物降解有机物为主,而慢速生物降解有机物主要以颗粒态形式存在,颗粒态碳源组分高并不利于污水处理厂脱氮除磷过程,这部分碳源必须水解转化为溶解性有机物才能被微生物所用,这也是污水处理厂存在的普遍问题. 因此对于各污水处理厂而言,虽然理论计算原污水中碳氮比、 碳磷比满足生物脱氮除磷需求,但因原污水中的悬浮性有机物较多,在污水处理厂一级处理单元中导致大量颗粒态碳源的无效流失,从而加剧了生物处理单元碳源不足的问题,因此对于原污水中存在高悬浮性颗粒态碳源的污水处理厂,应适当弱化前期预处理单元,减少颗粒态碳源的流失,并有效利用水中颗粒态碳源,通过系统合理配置完成该类有机碳源的转化. 2.2 不同碳源在污水处理工艺中的沿程变化。
快速及慢速生物降解有机物在污水处理工艺中的沿程变化如图 4所示,通过初沉池可去除30%的慢速生物降解有机物,主要原因在于慢速生物降解有机物中很大一部分以颗粒态存在,会随着悬浮性颗粒在初沉池中沉淀而去除. 快速生物降解有机物在初沉池中也有所降低,但降低不到10%,这主要是吸附在颗粒态表面的溶解性物质随颗粒物去除而流失。
两种碳源在生物池浓度显著降低,分别降低至32.13 mg ˙L-1和55.76 mg ˙L-1,其主要原因应是A2/O生物池大容积的稀释作用. 慢速生物降解有机物在厌氧池、 缺氧池及好氧池3个处理单元中均逐渐降低,3个处理单元中分别降低12.6、 6.6及12.4 mg ˙L-1. 虽然厌氧池停留时间较短(2 h),但其对慢速生物降解有机物的去除作用最大,这主要因为原水首先进入厌氧池,大部分慢速生物降解有机物为颗粒态物质,厌氧环境有利于颗粒态物质水解为溶解性物质[16]. 此后在缺氧池经过5.5 h,慢速生物降解有机物降低至36.6 mg ˙L-1.好氧池末端的慢速生物降解有机物约为24.18 mg ˙L-1,好氧池去除比例达到33.9%. 为了进一步说明慢速生物降解有机物在生物反应池中的转化情况,取原水中实际的慢速颗粒态有机物为研究对象,通过模拟实验于厌氧及好氧两种条件下分别测定了慢速生物降解有机物的转化情况,结果如图 5所示. 在前2 h中,厌氧条件下的慢速生物降解有机物降解率可达33%,而好氧条件下的降解率为20%,表明厌氧条件下的确存在慢速生物降解有机物的转化. 根据颗粒态以及难降解碳源在厌氧池、 缺氧池及好氧池中转化与利用过程,为提高该类有机物在生物脱氮除磷过程中的利用效率,A2/O工艺厌氧、 缺氧、 好氧处理单元中应适当增加厌氧、 缺氧所占比例,这两部分所占总生物处理单元的比例以40%~50%为佳,这也是本研究中的污水处理厂能够高效脱氮除磷的原因之一. 对原水与生物池水样测定,检测到VFA这类快速生物降解有机物的存在,有别于原水VFA中有机酸种类及量的变化,如图 6所示. 从中看出,原水中只有乙酸、 丙酸与丁酸,经厌氧池到缺氧池,VFA中酸的种类及含量均发生变化,出现了丁酸、 戊酸及异戊酸等酸类物质,并且乙酸与丙酸的含量在厌氧池均有所升高,厌氧池中VFA总含量也相较于原水有所增加. 这一结果说明了在生物池中存在慢速生物降解有机物的转变现象。
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