超磁分离污泥与剩余污泥协同水解酸化( 三 ) ：超磁分离污泥与剩余污泥协

ELEFSINIOTIS等1171指出，反硝化优先利用乙酸，其次为丁酸（包括异丁酸和正丁酸）和丙酸，最后是戊酸(包括异戊酸和正戊酸) 。 CHEN等发现，适宜作为除磷碳源的2种有机酸为乙酸和丙酸，从短期看，乙酸作为碳源除磷效果较好，而从长期看，丙酸作为碳源要比乙酸作为碳源的除磷效果好。可见SCFAs的组成情况对其作为碳源被利用具有重要的影响。
由于超磁分离污泥SCOD在第4天即达到最大值，此时选取Rl、W1进行分析，结果如图5所示。实验中污泥水解酸化主要生成5种挥发性脂肪酸，分别为乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸和正戊酸。超磁分离污泥中5种酸的含量大小为乙酸>正戊酸>正丁酸>异丁酸>丙酸，而剩余污泥中5种酸的含量大小为乙酸>丙酸>正戊酸>正丁酸>异丁酸。混合污泥中随着剩余污泥占比的增加，丙酸和异丁酸的含量也有不同程度的增加，正丁酸出现了下降的趋势，而正戊酸的变化不大。从图5中易看出，各种污泥产VFAs中，乙酸均具有明显优势。这与苏高强等M、刘绍根等、吴昌生等的研究结果是一致的。之所以乙酸占比最高，其主要原因为：一方面，水解产物被产酸菌降解为乙酸，且乙酸可以直接从碳水化合物和蛋白质的水解酸化得到；另一方面，其他的有机酸（丙酸、丁酸或戊酸等）在某些胞内酶的作用下也可进一步生成乙酸[M] 。

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2.4污泥水解N元素的变化
不同比例的剩余污泥对N元素的影响见图6 。超磁分离污泥以及剩余污泥中含有大量的蛋白质，所以水解酸化过程中除了有VFAs、SCOD等有机物溶出以外，还会伴随着N元素的释放。本研究主要以NH丨-N和TN为考察对象。在以往对于污泥厌氧发酵的研究中，都出现了不同程度的N元素的释放对于Rl、W1 ，由图6(a)可知， 3种不同的污泥的NH4+-N都呈现出逐渐增长的趋势。并且随着剩余污泥接种量的增加， NH4+-N的增加量也越大。反应进行到第4天时， 1?7号的增加量分别为78.79、85.97、91.11、94.68、97.28、115.32和115.91mg.L1 。
对于R2、W2,由图6(b)可知， 3种不同的污泥呈现出与Rl、W1—样的变化规律，不同于Rl、W1的是，其NH丨-N的增加量更大。第4天， 1~7号NH4+-N的增加量分别为127.34、147.56、153.53、176.34、206.19、244.41和399.83mg.L1 。由于剩余污泥主要是由--些活性生物絮体组成，因此，含有较多的蛋白质，蛋白质水解能释放出大量的氨氮。
系统中的TN主要是以NHI-N的形式存在，由图6(c)和图6(d)中可以看出， TN具有和NH4+-N相似的变化规律。剩余污泥接种量的增加也加快了N元素的溶出，含有大量氮元素的水解酸化液若投加到脱氮系统中，势必增加系统的N负荷。因此，剩余污泥的接种量应该综合考虑氮元素的释放对于整个系统后续的脱氮除磷的影响。

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2.5污泥水解P元素的变化
在污泥的厌氧消化过程中，随着污泥的解体和细胞的破壁，会有大量的磷释放到水解酸化液中。如果将水解酸化液直接用于脱氮除磷的碳源，会增加后续处理的磷负荷。所以，在此之前都会进行前处理，对氮磷进行部分回收。因此，监测P的溶出情况很有必要。
在以往对于污泥水解酸化的研究中，随着时间的延长，都在不同程度上伴随着磷元素的析出。吴昌生等m在对碱预处理絮凝污泥水解酸化影响的研究中发现：在25℃时，磷酸盐浓度在第480分钟达到峰值，为7.65mg·L-1;在35℃时，在第480分钟达到峰值，为15.23mg·L-1 。苏高强等发现混合污泥厌氧发酵在第6大时磷酸盐的释放量为mg·L-1 。由于超磁分离在污水处理前端就已经去除了系统中绝大多数的磷酸盐，减轻了后续的处理压力，所以对于超磁分离污泥的水解酸化，并不希望有P元素的析出。
对比2种超磁分离污泥（Rl、R2)P的释放情况，由图7可知，不管是TP还是SOP,其值较初始值都没有较大的变化，并没有P的析出。推测可能是由于超磁分离污泥中有PAC(聚合氯化铝），抑制了磷酸盐的释放。对比2种剩余污泥（Wl、W2)的TP,由图7(b)可知， TP的浓度在前5d逐渐升高，在第5天达到峰值，为24.15mg·L-1 ，此后逐渐降低。由图7(a)可知， 2?6号TP的浓度在3d后分别稳定在4.31、9.61、16.96、32.81、57.50mg·L-1左右。 2种剩余污泥释磷情况有巨大差异，推测其原因是：W1来源的东坝污水处理厂采用前端化学除磷工艺，所以污泥中几乎没有P的富集；而W2取自某稳定运行的EBPR中试实验的二沉池污泥，其出水能稳定满足北京市地标（DB11/890-2012)B限值标准甚至北京市地标（DB11/890-2012)A限值标准出水标准，因此，其二沉池中污泥富集了大量的磷酸盐，污泥水解酸化时，在厌氧条件下导致了剩余污泥中的聚磷菌的释磷。单从P元素的释放情况来看， W2显然不适合用作接种污泥。