生物活性磷在厭氧反應器中的應用研究

胡沖（普羅生物技術（上海）有限公司，上?！?01201）

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生物活性磷在厭氧反應器中的應用研究

胡沖
（普羅生物技術（上海）有限公司，上海201201）

摘要：考察了生物活性磷替代傳統磷營養鹽在厭氧反應器中的應用，對COD去除率、揮發性脂肪酸（VFA）和產氣量等指標進行對比分析。結果表明：在生物活性磷使用期間COD去除率提高了2.2百分點；VFA由6.9 meq/L降低到6.3 meq/L；產氣量由17 465 m3/d提高到18 762 m3/d；生物活性磷較傳統磷營養鹽對厭氧系統處理效果有明顯的優勢。

關鍵詞：生物活性磷；厭氧反應器；傳統磷營養鹽

微生物的正常生長、繁殖及代謝活動都離不開營養。在廢水生物處理系統中，磷是微生物生長、繁殖及各種生理活動的必須元素[1-3]。生物活性磷（Super Phos，SP）的主要成分是攜帶能量的可溶性有機磷化物[三磷酸腺苷（ATP）和二磷酸腺苷（ADP）]、核酸及數種關鍵輔酶和磷脂，其中可用磷占50%（以P2O5計），其應用于工業廢水處理領域時具有易被微生物吸收、提高微生物活性、提高污泥沉降性能、降低出水磷酸鹽含量等優勢[4]，它能提高微生物對磷的吸收效率，為微生物生長創造良好的條件[5]。生物活性磷在好氧污水處理系統的應用報道已很廣泛，如《生物活性磷在氯堿總廠污水處理中的應用》，《生物活性磷在齊魯乙烯污水處理廠的應用與研究》，《生物活性磷替代傳統磷營養鹽在制漿造紙廢水處理中的應用中試》等，這些研究與應用均屬好氧污水處理系統；而在厭氧污水處理系統中應用的研究還鮮有報道。

本文主要通過生物活性磷和傳統磷營養鹽磷酸一銨（以下簡稱“一銨”）的中試應用效果對比，來研究其在厭氧污水處理系統中的使用效果。

1　實驗方法

1.1污水水質和工藝流程

污水主要為生產瓦楞芯紙、牛皮紙板等的造紙廢水，日處理量1.2萬m3。污水處理流程如圖1所示。

1.2使用方案

現運行系統一銨用量為550 kg/d。用SP替代一銨，根據SP對一銨的質量替代比（1∶10），確定污水處理系統中需要投加的SP用量為55 kg/d。表1為一銨和SP的使用周期。

圖1　污水處理流程

表1不同產品使用周期

11月1日～11月25日　12月1日～12月25日使用產品使用量/（kg·d-1）一銨550 SP 55

1.3項目檢測

中試過程中的主要檢測項目包括COD、VFA和產氣量等。COD和VFA的檢測方法參照《水和廢水監測分析方法》（第4版）；產氣量由流量計監測。

圖2　一銨和SP使用期間厭氧系統COD去除效果

2　結果與討論

2.1COD去除效果

圖2和表2分別顯示了一銨和SP使用期間厭氧污水處理系統的COD去除效果和平均去除效果。

由圖2和表2可知，從進出水質的COD看，無論是一銨使用期間還是SP使用期間進水COD均有波動，一銨使用期間進水COD最大值為5 560 mg/L，最小值為2 980 mg/L；SP使用期間進水COD最大值為5 620 mg/L，最小值為3 180 mg/L。雖然一銨和SP使用期間出水COD無明顯差別，但SP使用期間出水COD更為穩定。

表2　一銨和SP使用期間厭氧污水處理系統COD平均去除效果

從去除率看，一銨使用期間COD去除率有波動并呈下降趨勢，平均值為66.7%；SP使用期間COD去除率有波動并呈升高趨勢，平均值為68.9%。福建一家紙廠用內循環厭氧反應器（IC厭氧反應器）處理造紙廢水，對COD和BOD的去除率分別達到了65% 和85%[6-7]。哈爾濱一家啤酒廠使用IC厭氧反應器處理啤酒廢水時，IC反應器的COD去除率達80%以上[8]。由于該厭氧反應器運行效果非常好，COD去除率在65%以上，因此，在如此高的基礎上對于COD去除率能進一步提高是非常有限的；而在SP使用期間，COD去除率平均提高了2.2百分點，一方面可能與SP使用期間厭氧進水COD升高有關，另一方面與SP相對一銨更有利于微生物對磷的吸收利用有關。

2.2VFA產量

圖3顯示了一銨和SP使用期間厭氧污水處理系統VFA產量。

由圖3可知，在一銨使用期間VFA產量平均為6.9 meq/L，而在SP使用期間VFA有所降低，平均為6.3meq/L。VFA是厭氧反應器控制的重要因素之一，VFA在厭氧反應器中的積累能反映出甲烷菌的活躍狀態和反應器操作條件好壞，較高的VFA含量對產甲烷菌有抑制作用[9]。如果厭氧生物反應器的運轉正常，那么其中的VFA含量就會維持在一個相對穩定的范圍內；而在SP使用期間VFA又有一定下降，說明在SP使用期間甲烷菌更為活躍，VFA利用量更高。這也與后面分析的在SP使用期間產氣量升高相吻合。

圖3　一銨和SP使用期間厭氧污水處理系統的VFA產量

2.3產氣量

圖4顯示了一銨和SP使用期間厭氧污水處理系統產氣量。

圖4　一銨和SP使用期間厭氧污水處理系統產氣量

由圖4可知，在一銨使用期間平均產氣量為17 465 m3/d，而在SP使用期間平均產氣量提高到18 762 m3/d，SP相對一銨在產氣量方面有一定提高效果，平均提高了1 300 m3/d。厭氧生物系統對廢水中有機物的有效處理，最終是通過產甲烷過程來實現的，而甲烷菌所能利用的有機物就是揮發性有機酸。產氣量升高說明厭氧污水處理系統對有機物的去除效果提高，從前面分析的COD去除效果也證明了SP使用期間COD去除效果有所提高；同時VFA利用量升高，也即降低了VFA產量。

3　結論

（1）SP使用期間較一銨對COD去除率提高了2.2百分點，對厭氧污水處理系統有機污染物的去除有一定的提高作用。

（2）SP使用期間較一銨降低了VFA產量，提高了產氣量，對厭氧污水處理系統的運行有一定的改善作用，更有利于厭氧污水處理系統的穩定運行。

（3）SP能很好地替代傳統磷營養鹽在厭氧污水處理系統中使用，不影響其厭氧去除效果。

（4）此次中試研究的結果對實際使用過程有很好的指導和借鑒作用。

參考文獻：

［1］胡沖，張紅巖，鄒學圣，等.生物活性磷替代傳統磷營養鹽在制漿造紙廢水處理中的應用中試［J］.中華紙業，2014，35（4）：38-40.

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［5］袁磊.生物活性磷在氯堿總廠污水處理中的應用［J］.上海環境科學，2003，22（12）：1004-1006.

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本文文獻格式：胡沖．生物活性磷在厭氧反應器中的應用研究[J]．造紙化學品，2016，28（1）∶21-23．

Application Research of Bio-active of Phosphorus in the Anaerobic Reactor

HU Chong
（Probiotic Solutions（Shanghai）Co.，Ltd.，Shanghai 201201，China）

Abstract：Application of bio-active of phosphorus substituted traditional phosphorus nutrient salt in the anaerobic reactor was investigated.The results show that during the use of bio-active phosphorus，The COD removal rate increased by 2.2 percentage points；volatile fatty acid（VFA）decreased from 6.9 meq/L to 6.3 meq/L；Gas production increased from 17 465 m3/d to 18 762 m3/d.Compared with the traditional phosphorus nutrition，bio-active of phosphorus has obvious advantages in the treatment of anaerobic system.

Key words：bio-active phosphorus；anaerobic reactor；traditional phosphorus

作者簡介：胡沖先生（1985-），碩士，工程師；主要從事造紙、石油化工等行業污水處理工作；E-mail：huchong@ bhnchina.com。

收稿日期：2015-12-02（修回）

中圖分類號：TS727

文獻標識碼：A

文章編號：1007-2225（2016）01-0021-03