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摘要:應用數學模擬技術需要了解污水的水質特性,只有具備詳細的污水水質特性參數才能更準確地模擬、預測污水處理工藝的運行效果。采用TUD聯合模型需將COD區分為SA、SF、SI、XS和XI等5種組分。對這5種組分的測定方法進行了探索,其中SA可采用五點pH值滴定法(5P-VFA)確定,采用BOD-t曲線法可確定緩慢可生物降解有機物(XS)。最后測得北京某污水處理廠進水COD的5種組分的質量分數分別為:SA=6.49%,SF=36.23%,SI=13.04%,XS=32.62%,XI=11.62%。基金項目:北京市可持續水與廢物循環利用技術“學術創新團隊”項目(BJE10016200611);北京市自然科學基金資助項目(8052011);國家高技術研究發展計劃(863)項目(2006AA06Z320)

關鍵詞:數學模型;污水水質特征;COD組分;五點pH值滴定法;BOD-t曲線法中圖分類號

2007有關數學模型的研究與應用在我國大體上仍處于學術認知階段。這種現狀主要源于對國際上現已廣泛應用的數學模型中所涉及的各種缺省參數的疑慮,擔心這些針對國外污水特征情況確定的參數未必適合中國的污水水質情況。于是,不少人首先將模型應用的注意力集中在了對各種模型參數的確定上。這種認識必然導致工程界對模型應用望而生畏,使本來對模型應用已產生興趣的工程技術和運行管理人員無形中又形成了敬而遠之的現象。事實上,模型所涉及的各種缺省參數在大多數情況下均可移植到我國的污水處理工藝中,因為有關的生化反應動力學參數在理想環境范圍內是不應存在國界的。在模型應用時除了要對有機物(COD)作必要的試驗區分外,大多數情況下并不需要對所有參數進行試驗確定。筆者利用TUD聯合模型對北京某大型市政污水處理廠的倒置A2/O工藝進行了模擬[3],參照荷蘭對污水中有機物的區分經驗[4],在只對3個參數進行修正的情況下便獲得了令人滿意的模擬效果。

這表明,國際上已開發并成功應用于世界各地的數學模型及絕大多數參數完全適合我國的污水處理實際,沒有必要對模型參數進行繁雜而無謂的測試工作。污水水質特征化是模擬污水處理工藝運行的一個重要步驟[5],只有具備詳細的污水水質特性參數才能更準確地模擬和預測污水處理工藝的運行效果。為此,根據污水中COD的溶解性與非溶解性及可降解與不可降解等特性,TUD聯合模型將其細分為5種組分:①溶解性、易揮發有機酸(SA);②溶解性、可發酵、易生物降解有機物(SF);③溶解性、惰性有機物(SI);④顆粒狀、緩慢降解有機物(XS);⑤顆粒狀、惰性有機物(XI)。在此基礎上探索了這5種組分的測定方法,以期推動數學模擬技術在我國的應用。新晨

污水水質特征化分析方法溶解性有機物的確定方法進水中的溶解性有機物(S)包含溶解性、易生物降解有機物(SS)和溶解性、惰性有機物(SI)。其中SS又分為SA和SF,它們的含量對生物除磷影響很大。隨著數學模型的廣泛應用,出現了多種測定SS的方法。根據不同的理論,可大致分為基于污水生物降解特性的呼吸(OUR)計量法和基于物質分子大小的物理化學法[6]。OUR計量法和物理化學法均可實現對SS的準確測定,但這兩種方法在具體操作程序上的復雜程度不一樣。OUR計量法是生物化學方法,操作過程不僅耗時而且繁雜,物理化學法相對來說簡單易行。采用這兩種方法測定同一水樣,SS的校正系數均可達到0.965左右[7]。目前,物理化學法已經被成功地用于強化生物除磷(EBPR)系統中溶解性COD的測定,且成為《荷蘭污水特性描述指南》中的標準方法[4]。物理化學法的基本原理是:假設進水中的可溶性COD(S)包含易生物降解COD(SS)和不可生物降解COD(SI),根據SS可直接通過細胞膜的特點,在pH值為10.5的條件下加入絮凝劑Zn(OH)2,將不溶性和膠體狀的COD(XS)絮凝沉淀后過濾(采用0.45μm濾膜),則過濾液中所含的COD即為全部的溶解性有機物(SS+SI)。SI的確定Ekama認為[8],經過SRT>3d的活性污泥系統處理后,其出水中的溶解性COD即為SI。