基于ASM2D的广州市城市污水水质特征及碳源构成研究

生态环境学报2018,27(8):1488-1493http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com基金项目：广州市科技计划项目（201510010284）作者简介：张发根（1975年生），男，副教授，博士，主要从事水污染控制理论与技术研究。E-mail:Dustinzh@263.net收稿日期：2018-03-30基于ASM2D的广州市城市污水水质特征及碳源构成研究张发根1,2，潘三军3，李捷4，李韵涛41.广州大学环境科学与工程学院，广东广州510006；2.广州大学－林雪平大学城市可持续发展研究中心，广东广州510006；3.广州市环境监测中心站，广东广州510030；4.广州市市政工程设计研究总院，广东广州510060摘要：城市污水处理厂提标改造的核心是生物高效脱氮除磷，而碳源是关键因素；充分利用碳源，既能提高脱氮除磷效率，又可节省投资。要提升污水处理工艺脱氮除磷效率的潜力，就有必要对城市污水的水质特征，特别是其中的碳源构成进行可靠的检测分析。文章分析了广州市2012—2016年18个季度的水质监测数据，并依据活性污泥数学模型ASM2D，采用膜过滤、曲线分析、差量计算等方法，获得了作为碳源的有机污染物COD的构成比例。结果表明，由于中心城区的功能趋同，广州市城市污水水质亦趋同，COD和BOD5没有显著性差异，进水COD质量浓度约为200mg∙L-1左右，BOD5约为90mg∙L-1，可生化性稳定为0.47。在碳源构成中，溶解性COD稳定，均值为48.55mg∙L-1，其中可发酵的易生物降解有机物（SF）、发酵产物（SA）和惰性溶解性有机物（SI）分别为23.43、15.62和9.50mg∙L-1；颗粒性COD波动大，其中慢速可生物降解有机物（XS）占总COD的43.76%，根据可利用碳源计算的碳氮比和碳磷比分别达到5.57和61.19，相比传统水质指标提高20%以上，具有较大的生物高效脱氮除磷潜力，慢速可生物降解有机物是实现这一潜力的关键。研究结果可为广州市城市污水厂设计、改造、运营提供依据；结合计算机模拟技术，采用多点进水和多种回流，有助于充分利用碳源，提升活性污泥工艺的脱氮除磷效率。关键词：广州；城市污水；碳源；慢速可生物降解有机物DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2018.08.015中图分类号：X131.2文献标志码：A文章编号：1674-5906（2018）08-1488-06引用格式：张发根,潘三军,李捷,李韵涛.2018.基于ASM2D的广州市城市污水水质特征及碳源构成研究[J].生态环境学报,27(8):1488-1493.ZHANGFagen,PANSanjun,LIJie,LIYuntao.2018.ResearchontheGuangzhouurbansewagequalityandthecompositionofcarbonsourcebasedonASM2D[J].EcologyandEnvironmentalSciences,27(8):1488-1493.近年来，随着国家对水环境保护的力度越来越大，对城市污水处理厂的出水水质要求也越来越高，提标改造成为各污水厂的紧迫需求。提标改造就是在现有污水处理厂不进行大规模改、扩建的前提下，通过改进原工艺或者增建污水处理设施，提高污水的处理能力和处理效率，尤其是提高污水中氮、磷的去除率，从而满足城市污水排放新要求（周慧华，2014）。广州市现有48家污水处理厂，日总处理能力达423万吨，排放标准未达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级A的有26家（其中一级B的有22家，一级B和二级均有的有3家，二级的有1家），占比58.3%，合计日处理能力302万吨，占比71.4%，提标改造的空间相当大。中国南方一些地区城市污水的有机污染物浓度偏低，而氮、磷浓度相对较高，由于碳源不足而限制了营养盐去除效率的提高（付国楷等，2012；Baietal.，2015；Semercietal.，2016；Zhangetal.，2017）。国内外很多污水厂都是通过补充碳源（甲醇、乙酸、乙酸钠等）（刘祥等，2015；Guerreroetal.，2015；陈爱朝等，2016；游佳等，2016；Wangetal.，2017），也可以通过优化工艺运行达到高效脱氮除磷的目的（张智等，2012；邹宗森等，2014；汪传新等，2015）。不同类型的碳源，在生物脱氮除磷中的作用不尽相同（张亚雷等，2002；Katsoyiannisetal.，2007；金鹏康等，2014）。因此，充分利用污水中原有的碳源，在节省投资的前提下实现提标改造，就