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影响 EBPR 系统生物除磷的主要因素 ＊ 蔡天明 蔡 舒 宁 强 陈立伟 霍秀兵 南京农业大学资源与环境科学学院, 南京 210095 摘要 以投加GMTR 菌株后获得稳定除磷效果的 EBPR 装置为研究对象, 研究进水中乙酸盐比例、进水 pH 值及污泥 停留时间对其除磷效果的影响。 试验结果表明 厌氧前45 min, 当乙酸质量分数8. 0 时, 系统失去强化生物除磷能力, 磷去除率仅为 39. 7, 出水 COD 浓度明显提高。 当污泥泥 龄为4 d时, 出水磷浓度较低, 装置的运行效果最好。 关键词 强化生物除磷 乙酸盐比例 pH值 污泥泥龄 ＊江苏省省级环保科技项目 2007023 ; 国家自然科学基金项目 50308011 。 0 引言 大规模城市污水处理厂强化生物除磷 Enhanced biological phosphorus removal , EBPR 系统的稳定运行一 直是困扰出水总磷稳定达标的重要因素 [ 1-2] 。厌氧和 好氧的溶解氧浓度 、 水温 、 污泥龄 SRT 、进水乙酸浓 度、 进水中挥发性脂肪酸 VFA 的种类及比例等是影 响EBPR系统除磷效果的重要因素 [ 2-5] 。有关进水组 分对 EBPR系统除磷效果的影响 [ 6-10] , 国内外研究者 做了大量的研究 。Pitman 、 Comeau 和 Ruel 等人研究发 现 [ 2- 5] ,VFA 是 EBPR 工艺磷去除的最优条件所必需 的物质 。有关进水 pH 对 EBPR 除磷效果的影响, 存 在大量相互矛盾的报道。大多数人认为 ,生物除磷的 最适 pH 是中性和微碱性 [ 11 -13] 。 针对上述问题, 本研究以投加GMTR菌株后获得 稳定强化生物除磷效果的 EBPR 系统 实验室装置 作为研究对象 , 研究进水中乙酸盐的比例、进水 pH 值及污泥停留时间对其除磷效果的影响 ,旨在解决目 前EBPR运行中存在的运行不稳定 、 易恶化等问题和 为工程化应用提供依据。 1 试验材料与方法 1. 1 装置及污水组分 试验装置采用投加 GMTR菌株的 EBPR装置, 见 图1 。该系统经过 2 个月的运行, 出水磷浓度稳定在 0. 2 mg L ,COD 浓度在30 mg L左右; 厌氧段释磷和聚 PHB,好氧段可降解PHB 快速吸磷 。 污水组分 葡萄糖0. 6 g , 蛋白胨0. 1 g , 酵母粉 0. 01 g L ,乙 酸钠0. 50 g L ,NaCl0. 05 g L, K2HPO43H2O 0. 09 g L ,MgSO4 7H2O 0. 40 g L , NH4Cl 0. 18 g L 。 EBPR系统运行的基准工艺参数 进水中乙酸质 量分数 30,厌氧段水力停留时间120 min, 搅拌转速 40 r min; 好氧段水力停留时间4 h, 控制反应器内好 氧曝气强度5. 1 L min, 污泥回流比 35, 污泥泥龄 SRT 控制在4 d。 图1 EBBR系统试验装置 1. 2 进水乙酸比例对 EBPR系统厌氧释磷的影响 乙酸比例是指投加乙酸所产生的COD 浓度占进 水总 COD 浓度的比例。进水中有机物为乙酸和葡萄 糖,其乙酸比例按 0、 15、 30、45、60和 75 配置 , 进水 COD 浓度保持一定, 进水中磷浓度为 16 mg L。在厌氧45、 120 min时测定上清液磷浓度和 磷的释放量 。 1. 3 进水 pH 值对 EBPR系统生物除磷效率的影响 进水中乙酸比例为 30, COD 浓度为450 mg L。 用1 mol L NaOH 或1 mol L的HCl 调节废水pH 至 5. 5、 74 环 境 工 程 2008年 10 月第 26卷第 5 期 6. 0、 6. 5、 7. 0 、 7. 5、 8. 0 和 8. 5,考察不同进水 pH 值对 厌氧段释磷以及整个系统磷去除效率的影响 。 1. 4 SRT 对 EBPR系统除磷效率的影响 进水 COD 浓 度 为 500 mg L, 进 水 磷 浓 度 为 16 mg L。厌氧停留时间120 min, 搅拌速度40 r min; 好 氧停 留 时 间4 h , 控 制 反 应 器 内 好 氧曝 气 强 度 5. 1 L min,单次处理换水比 50。在 3 套平行处理系 统中控制不同的 SRT 由排泥量来控制 为 2、 4 和8 d 。 3 套系统运行20 d后运行基本稳定,在此试验条件下全 面考察3 套处理系统在出水磷浓度、 污泥浓度、 厌氧磷 释放量、 剩余污泥磷含量等方面的差异情况。 2 结果与分析 2. 1 进水中乙酸比例对厌氧释磷的影响 进水中乙酸比例对厌氧释磷的影响试验结果见 图2。图 2 表明 ,厌氧前45 min,随着进水中乙酸比例 逐渐增大, 释磷量明显增加 ; 废水中完全以葡萄糖为 碳源时 乙酸比例为 0 , 释磷量仅为2. 25 mg L; 而当 乙酸比例为 15时 , 释磷量达16. 69 mg L , 是没有乙 酸条件下的 7. 4 倍 ; 随着进水中乙酸含量的提高, 厌 氧释磷量增加缓慢 , 当乙酸比例 30时, 厌氧释磷 量基本稳定。 1厌氧 45 min 上清液磷浓度; 2厌氧 45 min 释磷量; 3厌氧120 min 上清液磷浓度; 4厌氧 120 min 释磷量。 图 2 进水中乙酸比例对厌氧释磷的影响 厌氧段 45 ～ 120 min ,废水中乙酸比例对释磷量 影响较小 。在完全以葡萄糖为底物时 , 释磷量为 27. 36 mg L ,是系统最大释磷量的 74. 6。究其原 因,认为乙酸是厌氧磷释放的基本条件 , 在有乙酸存 在时厌氧释磷时间很短。但随着厌氧段的延续,污泥 中的水解酸化细菌将葡萄糖部分转化为 VFA ,聚磷菌 利用这部分 VFA 进行磷释放 , 同样可以达到较高的 厌氧磷释放效率 。为验证上述推测 ,对不含乙酸的废 水进行腐化处理以模拟实际生活污水在污水管网中 的腐化情况。方法是, 将配置好的新鲜废水于25 ℃ 条件下 ,接种1 的化粪池上清液 ,放置不同时间, 作 为除磷系统的进水, 测定装置厌氧运行45 min时放磷 量,结果如表 1所示, 经过腐化处理后的废水, 随着废 水中VFA 含量的增加 ,厌氧段磷释放能力明显提高 。 表 1 废水 VFA的浓度变化与厌氧释磷的关系 废水腐化时间 h VFA 液度 mmolL-1 释磷量 mgL- 1 005 . 37 40. 589 . 65 81. 2318. 54 121. 4725. 98 161. 4936. 33 241. 6237. 20 2. 2 进水 pH 值对 EBPR系统除磷效果的影响 不同进水 pH 条件下 ,EBPR 系统磷的释放量、出 水磷浓度、出水 COD 浓度结果如图 3 所示 。 1厌氧 45 min 释磷量; 2好氧出水磷浓度; 3磷去除率; 4COD 去除率; 5好氧出水COD 浓度。 图3 进水 pH 值对EBPR的影响 图3 表明 ,厌氧释磷的最适pH 值为6. 0～ 7. 0; 当 进水 pH 值7. 0 或 pH 值 7. 5 时 ,磷的释放量大幅度下降 。 对COD 降解而言, 进水最适 pH 值为 6. 0 ～ 7. 0。 当 pH 7. 5时 ,好氧出水 COD 浓度明显提高。但 pH 的变化对整个系统磷的去除率影响较大 。对磷的去 除而言, 进水最适 pH 值在 6. 0 ～ 7. 0。但当进水 pH 值 7. 0时 ,系统对磷的去除效率迅速下降, 当 pH 8. 0 时磷去除率仅为 39. 7, 这与普通活性污泥处理 系统磷去除效率相当 [ 11-13] 。 2. 3 污泥龄 SRT 对除磷系统运行效率的影响 3 套平行处理系统中控制不同的 SRT 为 2、4 和 8 d, 运行20 d后基本稳定, 试验结果如表 2 所示 。 表 2 SRT对 EBPR系统处理效果的影响 SRT d 出水磷浓度 mgL- 1 出水COD浓度 mg L- 1 MLVSS g L- 1 剩余污泥中 磷含量 厌氧最大磷释放量 mgL- 1 20. 3762～ 751. 655. 6818. 20 40. 2525～ 352. 976. 3633. 80 82. 2619～ 273. 359. 8454. 2 由表 2 可知, 当 SRT 2 d 时 , 出水磷浓度 60 mg L, 超过生活污水 75 环 境 工 程 2008年 10 月第 26卷第 5 期 排放标准; 从污泥性能看 , MLVSS 值为1. 65 mg L, 污 泥浓度偏低; 厌氧磷的释放量为18. 2 mg L , 为 3 种 SRT 中最低 ,污泥的磷含量为 5. 68,处于中等水平 。 当SRT 4 d 时, 出水磷浓度为0. 25 mg L , 低于 0. 5 mg L 标 准 要 求。 COD 的 出 水 浓 度 为 25 ～ 30 mg L, 符合 生 活 污 水 排放 标 准。MLVSS 值 为 2. 97 mg L , 污 泥浓 度 正 常。 厌 氧磷 的 释放 量 为 33. 8 mg L ,具有较强的释磷能力。污泥的磷含量为 6. 36, 与SRT 2 d时的结果接近 。 当SRT 8 d 时 ,出水磷浓度为2. 26 mg L ,未达生 活污水排放标准 。出水 COD 浓度为 19～ 27 mg L, 符 合生活污水排放标准。MLVSS 值为3. 35 mg L , 污泥 浓度正常 。厌氧磷的释放量为54. 2 mg L , 具有强的 释磷能力 。污泥的磷含量为 9. 84。 综合比较 ,当 SRT 4 d时 ,EBPR 装置的运行效 果最好。 3 结论 1 厌氧前45 min, 随着进水中乙酸比例逐渐增 大,释磷量明显增加 ; 当乙酸比例30时 ,厌氧释磷 量基本稳定。厌氧段 45 ～ 120 min, 废水中乙酸比例 对释磷量影响较小 ; 在完全以葡萄糖为底物时 ,释磷 量为27. 36 mg L ,是系统最大释磷量的 74. 6。 2 当进水 pH 值在 6. 0～ 7. 0 时, 厌氧释磷和好 氧吸磷效果显著 ,当 pH 7. 5 时, 磷的释放量大幅度 下降 。同时,进水 pH 7. 0 时, 系统对磷的去除效率 迅速下降 。 3 当SRT 4 d时 ,EBPR装置的运行效果最好。 出水磷浓度 、 COD 均符合生活污水排放标准 ,污泥性 能正常,且具有较强的释磷能力。 参考文献 [ 1] Satoh H, Mino T , Matsuo T.Deterioration of enhanced biological phosphorus removal by the domination of microorganisms without polyphosphate accumulation. 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The average removal rate of COD is over 87 and that of Cu2is about 70. Keywords MBR technology PCB COD Cu2 treatment of wastewater ENGINEERING PRACTICE AND STUDIES ON SLAUGHER WASTEWATER TREATMENT Guo Ting Yang Ping Wang Honglei 70 Abstract The slaugher wastewater was treated with hydrolytic acidification -CASS technology. The operational results prove that the CASS technology has good effectiveness. Various fouling inds of the effluent meet the first class of Discharge Standard of Water Pollutants of Meat Packing Industry GB13457 -92. Keywords slaugherhouse wastewater treatment hydrolytic acidification CASS PRETREATMENT OF REFUSE LEACHATE BY COOPERATION FUNCTION OF HIGH MAGNET- IC POWDERTang Yanchao Cheng Yue Fu Mingliang 72 Abstract The cooperation function of high magnetic powder Fe3O4and abio -coagulant Al2 SO4 3were studied in this paper. The result indicated that the flocculation effectfrom complex use of Fe3O4andAl2 SO4 3was better thanuse of Al2 SO43only . When dosage of Al2 SO43 is 2. 0 g L, Fe3O4is 1. 6 g L, stirring rate is150 rpm, pH is3. 0, sedimentation time is 5min, the COD removal rate of leachate is 70. The sedimentation velocity of colloidal particle is picked up evidently in flocculation. Keywords high magnetic powder cooperation function leachate flocculation RESEARCH ON MAIN FACTORS OF INFLUENCING BIOLOGICAL P -PEMOVAL IN EBPR SYS - TEMCai Tianming Cai Shu Ning Qiang et al 74 Abstract Taking enhanced biological phosphrous removal EBPR system as the object of study, it was researched the effects of influent s acetate concentration after keeping anaerobic condition for 2h, the concentration of acetic acidhas less effect on PR. The suitable pHwas6. 0～ 7. 0for anaerobic PR, aerobic obso - rption of phosphorus and COD degradation. When pH was larger than 8 . 0 the system would lose EBPR capacity and PR was only 39. 7. If the age was 4 d the concentration of P in the effluent was lower and the system would have the best running effect. Keywords EBPR acetate concentration pH sludge age DESIGNOF COMPOSITIVE WASTEWATER TREATMENT PLANT OF A LARGE TEXTILE COR - PORATIONLi Fang Yang Bo Tian Qin et al 77 Abstract According to the characteristics of the compositive wastewater in a large textile corporation, the process of coagulating sedimenta - tion and biological treatment was adopted in this project.The sludge reduction technique was taken into account in this design.The practice showed that the effluent quality met the requirement of Grade Ⅰ of “ National Textile Wastewater Discharge Standard” GB4287 -92and part of bio -filter effluent was reclaimed. The excellent biological sludge reduction was obtained during the run. Keywords textile dying and finishing compositive wastewater sludge reduction A UNIVERSAL EXPONENTIAL ULA OF AIR QUALITY ASSESSMENT BASED ON ARTIFI- CIAL FISH SWARM ALGORITHMLi Zuoyong Wang Jiayang Wu Min 80 Abstract By setting up benchmarks for air quality indices, a universal exponentialula with power function for multi -indices of air pol - lutant is put forthfor uating air quality. Artificial fish swarm algorithm AF was used for optimizing the parameters in the ula. uation of air quality of several cases, using the simplified ula with power function, while comparing with results of other s, shows that the modified universal ula becomes simple, easy , practical, applicable and free of the confine of kinds and numbers of pollutant. Keywords air quality assessment uation exponent artificial fish swarm algorithm parameters optimization DETERMINATION OF SOLUBLE ORGANIC FRACTION BEFORE AND AFTER FILTRATION OF DIESEL EXHAUST PARTICULATES WITH CHROMATOGRAPHY-MASS SPECTROMETRY Liu Liping Xiao Fuming Tian Maocheng et al 83 Abstract First, particulates of the diesel engine were collectedwith self-designedbag -type particulates filtration system. Then, the organic soluble fractions SOFin diesel exhaust particulates have been extractedwith ultrasonic separator and analyzed by gas chromatography-mass spec - trometry GC -MS. The results showed that components of soluble organic fraction before and after filtration were changed a little. Alkanes were mostly , with some polycyclic aromatic hydrocarbons PAHs . The content of alkanes and PAHs couldbe decreasedobviously using bag -type par - 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 5,October, 2008