A^(2)O工艺处理城市污水过程中DOM组分变化分析

为探究城市污水处理过程中溶解性有机物(DOM)组分的变化,采用LC-OCD检测技术与三维荧光光谱技术对A^(2)O工艺处理城市污水过程中DOM的组分变化进行分析.结果显示:城市污水在A^(2)O工艺处理过程中,Biopolymers、LMW Acids与LMW Neutrals在厌氧池和缺氧池被大量利用,其中Biopolymers与LMW Acids在缺氧池基本消耗完全,LMW Neutrals削减率达到85%.大分子量物质与小分子量物质沿程大量削减,中分子量物质削减率较低.其中LMW Neutrals、Humic Subst与Building Blocks是出水中COD的主要贡献者.三维荧光数据通过PARAFAC与FRI进行分析,其中PARAFAC法解析出3个组分,包括1个类蛋白质组分与2个类腐殖酸组分,PARAFAC确定的C2组分与FRI划分的区域Ⅰ、区域Ⅱ代表的类蛋白质等物质与区域Ⅲ代表的微生物代谢产物在厌氧池与缺氧池被大量利用.好氧池微生物的生长代谢导致C2组分与区域Ⅲ代表的微生物代谢产物在好氧池出水中有少量增加.此外,区域Ⅰ、区域Ⅱ、区域Ⅲ的标准积分体积在二沉池出水中增加,表明这3个区域代表的物质的增加导致了二沉池出水COD增加.相关性分析结果表明,PARAFAC分析出的C2、C3组分与FRI确定的区域Ⅰ、区域Ⅱ、区域Ⅳ、区域Ⅴ积分标准体积及总积分标准体积与COD、DOC呈显著相关关系.

低温热水解对剩余污泥DOM的溶出特征分析

为了研究剩余污泥在低温热处理条件下的理化性质及溶出特征,采用批次试验探究了热处理温度对剩余污泥溶解性有机物(SCOD)、溶解性碳水化合物(SC)、溶解性蛋白质(SP)的溶出变化情况,分析了溶解性有机物质(DOM)荧光组分的平行因子分析模型特征.研究发现,随着热处理温度的升高,SCOD在80℃的破解度增幅最高,在90℃溶出量最大;SC在70℃时溶出率增幅最高,在90℃质量浓度最高;SP在60℃质量浓度最大;挥发性脂肪酸(VFAs)在60℃达到最大含量;液相色谱-有机碳测定仪(LC-OCD)分析表明,溶解性有机碳在90℃分子质量浓度最大,但生物聚合类物质的比例在80℃最高;三维荧光平行因子分析(PARAFAC)显示,剩余污泥热处理后的DOM均包含类蛋白质C1(282,324nm)、代谢类蛋白质C2(310,364nm)、可见腐殖酸C3(278/338/358nm,424nm)、土壤富里酸C4(270/318/354nm,476/524nm),对于热水解法预处理污泥,类蛋白质在80℃下具有最大荧光强度,代谢类蛋白质在60℃下具有最大荧光强度.在60min条件下,污泥中有机物溶出的最佳温度是80℃.

碱预处理对剩余污泥DOM的溶出特征及平行因子分析

对污水处理厂的剩余污泥进行碱预处理,研究了碱解液的溶解性有机物(DOM)组成、三维荧光特性、溶解性有机碳变化以及污泥有机质的红外特性。结果表明,当pH=12时污泥破解程度最大,达到了44.69%。溶解性碳水化合物(SC)与溶解性蛋白质(SP)浓度随着pH值的升高基本呈增大趋势,并以pH=11为分界点产生突变,当pH>11后SC与SP浓度大幅增加。平行因子分析(PARAFAC)将碱预处理污泥中的DOM划分为4种组分,包括2种类蛋白组分和2种类腐殖质组分,其中类腐殖酸类物质在pH=12时含量大幅提高。液相色谱-有机碳检测器联用仪(LC-OCD)分析表明,在pH值为9~11范围内,易生物降解的生物聚合物和中性低分子物质组分在DOC中占优势地位;而当pH=12时,腐殖质和腐殖质前体物的含量急剧上升,一些难生物降解的腐殖质大量溶出,同时一些易生物降解有机物被转化为难生物降解的腐殖质。红外光谱分析表明,糖类和蛋白类物质基团吸收峰面积随着pH值的升高呈增加趋势,氨基酸基团在pH=11时吸收峰面积达到最大,带有芳环结构的基团吸收峰面积在pH=12时达到最大。综合考虑,污泥资源化宜选择pH=11为最佳碱预处理条件。