厌氧稳定分析和总结.docx

生物除磷系统中一个尚未明确的问题-厌氧稳定

邱慎初 国家城市给水排水工程技术研究中心

摘要：本文介绍了80年代以来Randall等人为探明生物除磷系统的厌氧稳定作用所进行的几个试验实例。COD/需氧量物料平衡结果表明，厌氧区对有机物的稳定作用导致了系统的实测需氧量低于计算需氧量，从而降低能耗。试验中对于作用机理也进行了探讨，但理论依据不足，致使厌氧稳定成为至今尚未明确而有待继续研究的问题。

关键词：生物除磷：厌氧稳定：COD/需氧量物料平衡一、前言

关于生物除磷系统是否存在厌氧稳定（AnS）并从而降低系统的需氧量，几年来各国学者持有不同看法。通常认为在厌氧区并不发生基质的氧化，聚磷菌在厌氧区利用胞内聚磷酸盐分解产生的能量，只是输送挥发性脂肪酸（VFAs）进入细胞和转化为聚β羟基丁酸（PHB）以及其他碳储存聚合物，并将无机磷酸盐释放，储存物质只能在好氧区被氧化分解并提供能量，因此，系统的需氧量并未在厌氧段得到减少。需氧量一般根据水质和处理要求按公式进行计算。然而一些试验实践的结果表明，在生物除磷工艺中的需氧量小于计算值，从80年代开始，陆续报道了一些生物除磷系统因厌氧段的设置使系统需氧量得以减少的情况

（Lan等，1983；Randall，1984；Bordacs和Tracy，1988）。Randall等人于1992年报道了关于生物除磷系统厌氧稳定导致减少需氧量的详细试验结果，提出了COD/需氧量物料平衡式用以说明系统中全部COD和氮平衡关系。Wable和Randall于1994年又继续作进一步探讨。根据物料平衡关系可发现系统的预计需氧量大于实测需氧量，经试验观察表明，需氧量的减少范围约为10-30%，但对于厌氧稳定的机理至今尚未明确。

二、根据COD/需氧量的物料平衡关系研究生物除磷系统的厌氧稳定

生物除磷系统的厌氧反应器中有机物的稳定是指厌氧区中所去除的有机物不会随后转化为新的细胞物质或导致系统内外的耗氧。因此，所述厌氧稳定（AnS）就是将有机物转化为完全氧化或完全还原的最终产物。由于在厌氧区所去除的有机物将被取磷菌储存，厌氧区COD的稳定不可能采用直接测定的方法得出准确的结果。为此，在有机物和耗氧速率（OURs）测定的基础上使用了COD/需氧量物料平衡方程式，以期量化厌氧稳定。

系统所利用的进水CODu（进水COD-出水COD）可分成需氧部分（CODnox），如总的进水COD中进入非需氧部分的量增加，则系统的需氧量就将减少。在稳态生物除磷系统中，可能设想非需氧部分COD的消耗减少就是由于存在COD的厌氧稳定（AnS），缺氧稳定（缺氧区的COD稳定AxS）以及用作细胞合成形成生物体（CODw）所致。COD的缺氧稳定（AxS）可通过测定反应器中氧化氮含量的变化乘以氧当量转换系数另以确定。测定排泥量（MLSS）和出水生物量（MLSS）并将其转化成COD当量即可确定CODw。宜直接测定混合液县浮固体（MLSS）的COD以获取准确的转换系数。CODox表示有机物好氧稳定所需的氧量，可通过测定系统的总耗氧量（TOR）减去氮的需氧量（NOD）求得（见图1）。

Randall等人根据图1的关系，提出生物除磷系统的厌氧稳定（AnS）可由以下COD物料平衡关系确定：

AnS=CODu＋NOD―AxS―CODw―TOR（1）

上式右边各项可通过直接测定并采用适当的转换系数确定。

AnS=（进水COD－出水COD）＋4.57（NO3―N）p＋3.43（NO2―N）p－2.86

（NO3―N）u―（COD/VSS）（MX）w―（COD/VSS）（MX）e―TOR（2）在式（1）、（2）中，

下标p=产生下标u=利用下标w=排除下标e=出水MX=生物量

式2中所有各项的量均以氧当理表示。

生物除磷系统中COD稳定的总量（CODs）系微生物生长率的函数，在稳态下这一生长率与排泥率相等，因此CODs随平均细胞停留时间（MCRT）而变化（见式3）。

CODs=CODu―CODw（３）

对于具有硝化作用完全好氧的常规活性污泥法，在理论上AnS与AxS为零，这样，将式1重新排列如下：

预计TOR=CODu―CODw＋NOD（４）

式4右边各项均可通过测定并计算出TOR，因此可预测TOR，预计TOR值与实测TOR值作比较后可对用于COD/需氧量物料平衡的测定可靠性进行检查。

若生物除磷系统中的AnS作用不明显，则可采用类似上述的步骤确定TOR，设AnS为零，式1重排如下：

预计TOR=CODu―AnS―CODw＋NOD（５）

预计TOR