典型有毒有機(jī)物苯酚對(duì)活性污泥代謝的影響及作用機(jī)制研究.pdf

1、活性污泥法主要借助微生物的分解作用把污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無機(jī)物，從而使污水得到凈化。微生物在降解污水中有機(jī)物的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生溶解性微生物產(chǎn)物(SMP)，SMP是生物處理出水殘留COD的重要組成部分。本文采用序批式活性污泥反應(yīng)器(SBR)，研究了系統(tǒng)在以乙酸為碳源的易降解底物運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換至以苯酚為底物的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，有毒有機(jī)物對(duì)系統(tǒng)代謝過程和SMP產(chǎn)生的影響，同時(shí)采用活性污泥數(shù)學(xué)模型作為工具，從碳源電子流向百分比變化的角度對(duì)其作用機(jī)理進(jìn)行

2、了初步闡述，主要研究結(jié)論如下:
　　SBR以乙酸為碳源運(yùn)行時(shí)，進(jìn)水COD約330mg/L，曝氣時(shí)間為4h。前2h內(nèi)反應(yīng)器中的微生物對(duì)COD的利用較快，COD快速降低至46.8mg/L，后2h系統(tǒng)中的微生物進(jìn)入內(nèi)源呼吸期，COD濃度僅降低15mg/L。胞內(nèi)存儲(chǔ)物(XSTO)、胞外聚合物(EPS)和SMP在系統(tǒng)運(yùn)行的前2h逐漸積累，2h時(shí)濃度分別為131、347.5和35.5mg/L。在2-4h的內(nèi)源呼吸階段，XSTO及EPS作為內(nèi)碳

3、源被微生物利用，曝氣結(jié)束時(shí)濃度分別下降至124.5和340mg/L。蛋白質(zhì)和多糖是EPS及SMP的主要成分，在2h時(shí)EPS中二者比值為4.8，SMP中二者比值為2.55。SMP對(duì)系統(tǒng)出水殘留COD的貢獻(xiàn)較大，理論計(jì)算表明，出水中SMP折合的COD占到總出水COD的78％。
　　將SBR進(jìn)水碳源由乙酸更換為苯酚，進(jìn)水COD濃度約350mg/L，SBR曝氣時(shí)間仍為4h。結(jié)果表明，在碳源更換的初期，微生物無法利用苯酚，首先消耗內(nèi)碳源進(jìn)行

4、生長(zhǎng)，第1個(gè)運(yùn)行周期初始XSTO濃度為142mg/L，好氧結(jié)束時(shí)其濃度降低至54.6mg/L，減少量為87.4mg/L。隨著馴化時(shí)間的延長(zhǎng)，微生物對(duì)內(nèi)碳源的利用逐漸下降，第10d時(shí)，微生物可以部分降解底物，COD可由333.2mg/L降至196.6mg/L，但對(duì)內(nèi)碳源的消耗依然較大，EPS濃度從365.9mg/L降低至245.6mg/L，減少量為124.3mg/L，出水SMP濃度為83.5mg/L，為以乙酸為底物時(shí)的2.3倍，蛋白質(zhì)為S

5、MP的主要成分，約占49.7％。18d后污泥被完全馴化，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定階段，底物苯酚可被充分降解，其代謝特點(diǎn)跟以乙酸為碳源時(shí)類似，此階段胞內(nèi)的存儲(chǔ)及微生物的生長(zhǎng)過程都相對(duì)減弱，曝氣結(jié)束時(shí)出水中SMP濃度是以乙酸為底物時(shí)的2.4倍左右。
　　以ASM3模型為基礎(chǔ)，闡明了活性污泥好氧代謝過程中EPS、SMP及XSTO的形成機(jī)理，并將三者電子轉(zhuǎn)移的途徑與過程相耦合，建立了ASM3-SMP模型。模型中不同組分參數(shù)變化的靈敏度排列如下:UAP

6、中μH、kUAP、YH、KO;BAP中khyd;EPS中μH、kEPS、YH、KO、μEPS、YEPS、KEPS;XSTO中μH、kSTO、YH。模擬結(jié)果表明，以乙酸為碳源時(shí)，底物電子的分布百分比為:UAP占9％，EPS占37％，XSTO占19％，DO占9％，新細(xì)胞的合成占26％;以苯酚為碳源穩(wěn)定運(yùn)行階段，底物電子的分布百分比為:UAP占16％，EPS占40％，XSTO占13％，DO占16％，新細(xì)胞的合成占15％。模擬結(jié)果和實(shí)際測(cè)定的吻