典型有毒有機物苯酚對活性污泥代謝的影響及作用機制研究.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物轉(zhuǎn)化為簡單的無機物，從而使污水得到凈化。微生物在降解污水中有機物的同時會產(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器(SBR)，研究了系統(tǒng)在以乙酸為碳源的易降解底物運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換至以苯酚為底物的運行狀態(tài)時，有毒有機物對系統(tǒng)代謝過程和SMP產(chǎn)生的影響，同時采用活性污泥數(shù)學模型作為工具，從碳源電子流向百分比變化的角度對其作用機理進行

2、了初步闡述，主要研究結(jié)論如下:
　　SBR以乙酸為碳源運行時，進水COD約330mg/L，曝氣時間為4h。前2h內(nèi)反應器中的微生物對COD的利用較快，COD快速降低至46.8mg/L，后2h系統(tǒng)中的微生物進入內(nèi)源呼吸期，COD濃度僅降低15mg/L。胞內(nèi)存儲物(XSTO)、胞外聚合物(EPS)和SMP在系統(tǒng)運行的前2h逐漸積累，2h時濃度分別為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EPS中二者比值為4.8，SMP中二者比值為2.55。SMP對系統(tǒng)出水殘留COD的貢獻較大，理論計算表明，出水中SMP折合的COD占到總出水COD的78％。
　　將SBR進水碳源由乙酸更換為苯酚，進水COD濃度約350mg/L，SBR曝氣時間仍為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)碳源進行

4、生長，第1個運行周期初始XSTO濃度為142mg/L，好氧結(jié)束時其濃度降低至54.6mg/L，減少量為87.4mg/L。隨著馴化時間的延長，微生物對內(nèi)碳源的利用逐漸下降，第10d時，微生物可以部分降解底物，COD可由333.2mg/L降至196.6mg/L，但對內(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)進入穩(wěn)定階段，底物苯酚可被充分降解，其代謝特點跟以乙酸為碳源時類似，此階段胞內(nèi)的存儲及微生物的生長過程都相對減弱，曝氣結(jié)束時出水中SMP濃度是以乙酸為底物時的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，底物電子的分布百分比為:UAP占9％，EPS占37％，XSTO占19％，DO占9％，新細胞的合成占26％;以苯酚為碳源穩(wěn)定運行階段，底物電子的分布百分比為:UAP占16％，EPS占40％，XSTO占13％，DO占16％，新細胞的合成占15％。模擬結(jié)果和實際測定的吻