腐殖SBR降解大分子有机物时污泥性能的研究

曹　楠　赵　可

（吉林建筑大学市政与环境工程学院 吉林长春 130118）

引言

城市污水是由复杂的有机和无机物质组成的，通常用溶解态，胶体态，大型胶体态和可沉降态来区分污水中的物质。根据Martins研究得知，有机物是以能否通过0.45μm的滤膜来划分的，能通过的称之为溶解性有机物，不能通过的称之为颗粒态有机物。在污水厂运行过程中颗粒态有机物的处理方法主要有沉淀，过滤，混凝和生物处理。有报道称污水中颗粒态有机物对活性污泥的沉降性有促进作用[1]，也有的学者发现污水中颗粒态有机物的减少影响了活性污泥的反硝化作用[2]，众多报道指出颗粒态有机物对活性污泥特性以及污水处理效能都有着重要影响。

本试验引入了一种新型的污水处理工艺-腐殖土活性污泥工艺，是在传统SBR工艺基础上增设腐殖土反应器，提高了污水的处理效率[3]。本文笔者主要研究了腐殖活性污泥在降解大分子有机物过程中对污泥沉降性和脱水性以及胞外聚合物组成成分的影响[4-8]。为污水处理工艺的改进与稳定运行及城市污水处理提供一种新的设计依据及方案。

1　试验装置与方法

1.1　试验装置与运行条件

试验采用两组SBR反应器，均内置腐殖土填料，SBR反应器采用有机玻璃制成，内经为20cm，高度为50cm，有效容积为13L。反应器装有增力搅拌器，在非曝气缺氧状态时，保持泥水混合均匀。

试验使用的原水均为人工配置，采用淀粉和葡萄糖为基质，以硫酸铵和磷酸二氢钾作为氮源和磷源，加入适量的自来水稀释配制成原水。配水时将称好的药剂溶解在40L的水箱中，用碳酸氢钠调整pH。通过激光粒度仪（Malvern MS-2000）分析，以淀粉为基质的有机污水中粒径大于2μm的有机物为颗粒态有机物。在进水前取500ml配置的原水对其进行颗粒态有机物含量的分析，经检测粒径大于2μm的有机物占96.86%。葡萄糖为易溶解的有机物。配制的两类污水主要成分为：pH在7左右，COD 450～500mg/L，NH4+-N 30～40mg/L，TP 8～10mg/L。

图1　内置腐殖土SBR反应器

将人工配制的两类污水在水箱中充分混合均匀后，加入到两个反应器中，采用多空石曝气，用空气转子流量计调节曝气量，温控仪检测水温。

实验采用的污泥接种于长春市某城市污水处理厂，在实验室条件下，接种于投加腐殖土填料的SBR系统内进行培养和驯化，当系统达到稳定状态时，污泥由棕黑色变成棕褐色，形成具有良好沉降性能的活性污泥后开始试验。

两个SBR反应器运行周期为10h，其中曝气为6h，初始溶解氧在1～2mg/L，缺氧运行2h，静沉2h后排水。每3-4天取一次取一次污泥样品进行检测，污泥样品当天取当天测。

1.2　试验方法

EPS采用超声波，高速离心和水浴加热法提取。以多糖，蛋白质和DNA总含量来表征EPS的含量。多糖使用蒽酮法测定，蛋白质使用Folin-酚法测定，DNA使用二苯胺法测定。

活性污泥沉降性用SVI来表征。脱水性用毛细吸水时间（CST，CAPILLARY SUCTION TIME）来表征，一般CST值越大，表明活性污泥的脱水性能越差。CST值用英国Triton毛细吸水时间测定仪（TYPE 304B CAPILLARY SUCTION TIMER）测定。

2　结果与讨论

2.1　活性污泥脱水性比较

如图2为两个腐殖SBR系统的CST对比。

图2　两组SBR反应器CST值对比

在腐殖污泥降解颗粒态有机物的系统中污泥的CST值在70s-85s之间，平均值在75s左右；而反观腐殖污泥降解溶解态有机物的系统中污泥的CST值在20s-35s之间，平均值在29s左右。两组反应器的CST值相差很大，颗粒态的是溶解态的2.5倍左右。

2.2　活性污泥沉降性比较

两组反应器的活性污泥除脱水性能的差异以外，经过试验发现在活性污泥的沉降性方面也有不同（如图3所示）。

图3　两组SBR的SVI比较

从图中可以看出，在腐殖污泥降解颗粒态有机物的反应器中污泥的SVI值在60-90mL/g之间，平均值在75mL/g左右；在腐殖污泥降解溶解态有机物的反应器中污泥的SVI值在20-60mL/g之间，平均值在44mL/g左右。由此可以看出，在腐殖SBR系统运行条件相同时，降解溶解态有机物的腐殖污泥的沉降性能要优于降解颗粒态有机物的腐殖污泥，而主要原因可能是两组腐殖SBR系统中活性污泥所具有不同的结构。

2.3　 EPS组分及其含量变化分析

图4为某一个周期内两组腐殖SBR系统活性污泥中EPS及其各主要组成部分含量比较。试验结果显示，两组反应器活性污泥中EPS的含量分别为EPS溶解态256.86mg/L和EPS颗粒态389.29mg/L。而两组反应器活性污泥中占EPS含量最多的物质是蛋白质，分别为蛋白质溶解态159.2mg/L和蛋白质颗粒态260.87mg/L，后者大约是前者的1.6倍，分别占其EPS总含量的62%和67%。反观多糖和DNA的含量相差不是很大，分别为多糖溶解态80.7mg/L和DNA溶解态16.95mg/L；多糖颗粒态90.18mg/L和DNA颗粒态38.24mg/L。多糖的含量分别占其EPS总含量的31%和23%，而DNA的含量分别占其EPS总含量的7%和10%左右。

图4　某一周期两组SBR反应器中胞外聚合物组分比较

结语

本试验采用两组平行运行的序批式腐殖活性污泥反应器，分别以葡萄糖和淀粉为主要污染物，考察了颗粒态和溶解态有机物在降解过程中对腐殖活性污泥性能的影响和对胞外聚合物组分及其含量变化的影响。主要得出以下几点结论：

（1）腐殖污泥在降解溶解态有机物过程中污泥脱水性和沉降性能均优于颗粒态的，CST和SVI值均小于后者。

（2）颗粒态有机物在水解的过程中使活性污泥EPS中蛋白质和多糖的含量升高。

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