我国北方城市污水处理厂二级处理出水的水质特性

第30卷第4期2009年4月

环境科学Vol.30,No.4Apr.,2009

王树涛,王虹,马军

,章广德,刘惠玲

(11哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨 150090;21哈尔滨排水有限责任公司,哈尔滨 150010;3.哈尔滨市环境工程评估中心,哈尔滨 150076)

摘要:将生活污水二级处理出水分离为悬浮态、近胶体态和溶解态物质,并分别进行了分析.结果表明,溶解态COD占二级出水总COD的7812%~8615%,而悬浮态COD仅占1011%~1710%,近胶体态COD最高占418%;溶解态TOC占二级出水总TOC的8216%~8616%;悬浮物中有机组分占物质总量的75154%~89193%;二级出水中80%的颗粒分布在2100~6184Lm之间;二级出水的可生化性较差:BOD5PCOD为01195~01283,BDOCPDOC为01156~0126.溶解性有机物和悬浮性有机物的GCPMS分析表明,具有环状结构的化合物分别占各自总化合物的58%和35%.分析认为,二级出水中大多为难降解有机物,可生化性很差,要实现较高的去除效率,必须首先改善其可生化性,才能充分发挥后续生化工艺净化有机物的潜力.关键词:二级出水;水质分析;有机物分离;污水回用

中图分类号:X70311 文献标识码:A 文章编号:0250-3301(2009)04-1099-06

AnalysisoftheSecondaryEffluentofMunicipalWastewaterinNorthChina

WANGShu-tao,WANGHong,MAJun,ZHANGGuang-de,LIUHu-iling

(11SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,China;21HarbinDrainageLimitedCompany,Harbin150010,China;31AssessmentCenterofEnvironmentalEngineeringofHarbin,Harbin150076,China)

Abstract:Thesecondaryeffluentfromamunicipalsewagetreatmentplantwasfractionatedintothreeparts:thedissolved,thenear-colloidalandthesuspended.Thevariationofeachcompositionwasinvestigatedindividuallyduringwinter,springandsummer.ThefractionationstudyrevealedthatthedissolvedCODandDOCaccountedfor7812%-8615%oftotalCODand8216%-8616%ofTOC,respectively.Themolecularweightdistribution(MWD)ofthesecondaryeffluentindicatedthattheorganicswithmolecularweight(MW)<1000accountedfor5613%-6218%oftotalorganics.Theorganiccomponentsconstituted75154%-89193%ofthemixtureofsuspendedandnear-colloidalmatter.Thesizedistributionoftheparticlesshowedthattheparticlesrangingfrom2100to6184Lmconstitutedmorethan80%ofthetotalparticles.Thesecondaryeffluentwasrelativelypoorbiodegradablewithonly01195-01283ofBOD5PCODratioand01156-0126ofBDOCPDOCratio.TheGCPMSanalysisdetected43and26kindsofcompoundsindissolvedandinsuspendedforms,respectively,andmostofthemarebio-refractoryaccordingtothefunctionalgroupsofthechemicals.Biodegradabilityofthesecondaryeffluentshouldbeenhancedforimprovingthesequentialbiochemicalremovalefficiencyfortheorganicmatter.

Keywords:secondaryeffluent;analysisofwatercharacteristic;organicmatterfractionation;waterreuse

生活污水经过二级生化处理以后,污染物的种类、组成仍十分复杂.二级出水的水质特性通常以BOD更多内容请访问久久建筑网
5、COD、SS、NH4-N、TP等常规指标表示.随着污水回用标准的提高和回用领域的拓宽,这些指标显得过于粗放.近年来用于描述饮用水特性的水质参数如总有机碳(TOC)、紫外特性(UV254)、BDOC等也用来表征生活污水处理厂二级出水的水质特性,使得对于二级出水的特性描述更具体化了.而对于其更深入的特性分析,如水中有机污染物的分子量分布、各个分子量分布区间有机物的特性、以及各个形态(溶解态、近胶体态和悬浮态)存在的污染物的种类和各形态之间的污染物的数量关系等,对于二级出水深度处理工艺的选择、水质净化机制的分析有着至关重要的意义.基于上述考虑,对哈尔滨某污水+

析.由于哈尔滨位于北温带,季节温差较大,而污水处理厂的出水水质直接受到气温的影响,因此整个工作在冬、春、夏3个季节进行.1 材料与方法111 装置及化学试剂

实验用水为哈尔滨某污水处理厂APO工艺的

二级生化处理出水.该工艺基本流程为:生活污水原水-格栅-沉砂池-初沉池-APO池-二沉池-出水.该二级出水的基本指标为:COD,40~60mg#L;BOD5,8~15mg#L;NH4-N,9~20mg#L;TN,20~30

收稿日期:2008-05-21;修订日期:2008-08-11

基金项目:教育部科技创新重大项目培育基金项目(705013);城市水

资源与水环境国家重点实验室开放研究项目(QA200812)

作者简介:王树涛(1975~),男,博士,讲师,主要研究方向为污水深

度处理回用理论与技术,E-mail:wshutao@yahoo.com.cn,sina.-1

-1

1100

环境科学30卷

mg#L;pH,618~719.

实验装置和试剂如下:固相萃取装置(SupelcoCorp.,USA)和Sep-pakC18固相萃取柱(WatersCorp.,USA);测定相对分子质量分布的超滤装置(StirredUltrafiltrationCell,Milli.Corp.,USA,膜孔径分别为1000、3000、5000、10000、100000);经重蒸的色谱纯甲醇、丙酮、二氯甲烷;去离子水等及其它常规试剂.

112 分析方法与分析仪器

悬浮态、溶解态和近胶体态有机物通过如下方法分离和界定:原水经滤纸过滤后滤纸上的残留物为悬浮态有机物;原水经0145Lm滤膜过滤后滤出液中的污染物为溶解态有机物;原水经滤纸过滤后的滤出液再经0145Lm滤膜过滤,滤膜上的残留物为近胶体态有机物.

+--COD、NH4-N、NO3-N、NO2-N和TP等常规指标采用5水和废水分析方法6(第四版)中规定的标准方法测定.溶解性有机碳(DOC)和总氮(TN)分别采用ShimadzuTOC-5000analyzer和ShimadzuTN-5000

analyzer测定;悬浮固体(SS)中TOC采用Shimadzu-SSM-5000ASolidSampleCombustionUnit和TOCanalyzer测定;有机物分子量分布采用超滤膜法测定;水中颗粒物的粒度分布采用LiquidParticleCountingSystem(Royco9703,HIACcorp.,USA)测定;溶解性有机物和悬浮物中有机物的定性分析采用气质联用仪(GCPMS,6890P5973N,AgilentCo.,USA);仪器条件如下:载气为高纯氦,2mLPmin;色谱柱:HP-5(60m@0132mmI.D.,0125Lm);进样口

-1

温度:270e;检测器温度:320e;色谱柱温度程序:40e保持5min;5ePmin升高到200e,保持5min;20ePmin升高到280e,保持5min.

溶解性有机物的GCPMS分析时,先用SPE柱进行浓缩富集(水样量为315L),再先后用甲醇、丙酮和二氯甲烷洗脱后浓缩至1mL,低温保存,待分析.悬浮物中有机物的GCPMS分析时,先将悬浮物样品在70e条件下烘干后研磨成粉末,再先后用丙酮和二氯甲烷萃取,0145Lm油膜过滤后浓缩到1mL,低温保存,待分析.

[1]

本实验采用接种土著菌的方法测定二级出水可生化溶解性有机碳(BDOC),培养时间为5d.2 结果与讨论

211 溶解态、近胶体态和悬浮态的COD和TOC分布

对冬、春、夏3个季节二级出水中溶解态、近胶体态和悬浮态的有机物总量(COD)的分布进行了分析,结果见表1.可以看出,3个季节中,溶解态COD分别占二级出水总COD的78117%、83102%和86154%(质量分数,下同),而悬浮态COD分别为17102%、14113%和10111%,近胶体态COD最高占418%.该结果与仝贵婵等

[2]

的研究结果相似.混凝-[2]

沉淀-过滤工艺的去除对象主要是悬浮物,而对有机物总量的去除一般仅为15%~25%.从上述COD分布结果来看,溶解态有机物占绝大比重,要提高有机污染物的去除效率,必须选择针对溶解态有机物的处理工艺.

表1 溶解态、近胶体态和悬浮态有机物总量的分布

Table1 DistributionsofCODindissolved,near-colloidalandSSformsinsecondaryeffluent

指标溶解态悬浮态近胶体态总COD

2006-01-04~2006-01-15

质量浓度Pmg#L

5119

1113311966139

-1

2006-04-02~2006-04-15