结合态磷化氢在污水深度处理系统中的源_丁丽丽

第50卷第10期2005年5月快讯1050www.scichina.com结合态磷化氢在污水深度处理系统中的源丁丽丽①梁瀚文①朱益新①莫伟恒①王强①任洪强①王晓蓉①*MarcEdwards②DietmarGlindemann②(①南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京210093;②VirginiaPolytechnicInstituteandStateUniversity,418DurhamHall(0246),Blacksburg,VA24061,USA.*联系人,E-mail:ekxr@nju.edu.cn)磷化氢(PH3)具有毒性、强还原性.一百多年来,自然界磷化氢形成的源及生物形成机制一直为科学界所探索和争论[1,2].磷化氢被证实是大气中普遍存在的痕量气体(ng级)[3],厌氧生物环境被认为是磷化氢的主要释放源之一[1~3].1993年,Gassmann和Glindemann首次尝试用酸或碱消解土壤或沉积物,并将其释放出的磷化氢定义为结合态磷化氢(matrix-boundphosphine)[4].厌氧消化污泥、垃圾填埋场、港湾(淡水)表层沉积物、土壤、富营养化湖泊和海洋沉积物中也先后测到结合态磷化氢[2~7].已有实验表明,85%以上的磷化氢以污泥结合态形式存在[7].本文以废水深度处理系统为研究对象,考察不同工段(厌氧、缺氧、好氧、消化和化学沉淀)污泥结合态磷化氢.结果表明,不仅厌氧和消化污泥中含有结合态磷化氢,而且在好氧活性污泥、缺氧污泥和化学沉淀污泥中也存在高浓度结合态磷化氢,即磷化氢在污水处理厂的来源不仅限于厌氧环境.分别于2004年4月(生产旺季)和10月(生产淡季)对啤酒废水深度处理系统进行实地采样.该系统设计有生物除磷、化学除磷及同时脱氮工艺,运行温度为中温,废水日处理量1200m3.图1为废水深度处理工艺流程.废水(或原水)经调节pH后,进入厌氧UASB反应器①后进入厌氧池,厌氧池后设有缺氧池②和好氧池③,随后废水部分回流至缺氧池,其余进入二沉池进行固液分离.从二沉池排出的剩余污泥部分回流至厌氧池和缺氧池,另一部分进入污泥消化池④浓缩,然后板框压滤机脱水.消化池和板框压滤产生的污水进入化学沉淀池⑤通过添加氯化铝除磷后废水进入调节池再次处理.4月份,初始进水COD浓度为2371mg/L;10月份,进水COD浓度为1618mg/L.厌氧、兼氧和好氧中溶解氧分别控制在0,3.7和5.0mg/L.①~⑤号点各取4~12个平行样测定污泥结合态磷化氢,测定方法同文献[8].样品采集后暗室低温保存,并于采样3~7天内测完.图2为各工段污泥结合态磷化氢浓度、污泥pH图1啤酒废水深度处理工艺流程图2各工段污泥结合态磷化氢,pH,SS及VSS浓度值及SS,VSS浓度.由图2可见,各工段污泥中均测到结合态磷化氢,但其在不同污泥中的含量存在较快讯第50卷第10期2005年5月www.scichina.com1051大差异,并随进水水质(采样时间变化)的变化而变化.4月份,厌氧污泥含有最高的平均结合态磷化氢浓度,达66.2ng(PH3)/kg(湿泥),其次为消化污泥为59.7ng(PH3)/kg(湿泥).好氧污泥中的浓度为45.4ng(PH3)/kg(湿泥).化学沉淀污泥和兼氧污泥中含量为40.3和40.1ng(PH3)/kg(湿泥).因此,各工段结合态磷化氢浓度由高到低为：厌氧污泥＞消化污泥＞好氧污泥＞缺氧污泥≈化学沉淀污泥.10月份各工段结合态磷化氢浓度均显著低于4月份测定值.其中,好氧污泥平均结合态磷化氢浓度是同期各段的最高值18.6ng(PH3)/kg(湿泥);消化污泥含有最低浓度为1.84ng(PH3)/kg(湿泥).尽管厌氧污泥平均结合态磷化氢浓度低于好氧,仅为14.5ng(PH3)/kg(湿泥),但同4月份一样,最大结合态磷化氢浓度在厌氧污泥中测到.缺氧和化学沉淀污泥中磷化氢含量分别为14.0和8.09ng(PH3)/kg(湿泥).10月份各工段结合态磷化氢浓度排列顺序为:好氧污泥＞厌氧污泥≈缺氧污泥＞化学沉淀污泥＞消化污泥.分析各工段污泥pH值可发现,4月份pH值(6.6~8.0)均明显低于10月份(7.4~8.3).因此,10月测定时磷化氢浓度降低有可能与pH有关.已有研究表明,溶液pH影响厌氧过程中磷化氢生成及释放[9],但好氧、缺氧等工段中pH是如何影响到污泥结合态磷化氢浓度仍待进一步研究.此外,比较两次采样各工段污泥SS和VSS浓度发现,4月份采样污泥中具有高SS和VSS浓度.其中,SS约为10月份的1.5~4倍;VSS值是后者的1.4~5倍.当污泥结合态磷化氢用ng(PH3)/kg(干重)表示(即单位干物质测得磷化氢的量)时,其在各工段之间的分布:4月份,厌氧污泥(673)＞好氧