一种污水处理微生物载体生化特性图谱的测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于污水处理技术领域，具体地指一种污水处理微生物载体生化特性图谱 的测定方法。
【背景技术】
[0002] 生物载体是生物膜附着的介质，同时作为相对固定相，为气、液、固三相提供接触 面;生物载体还是切割水流和气泡的介质，促进气、液、固之间的传质。生物载体的性能关系 到生物膜中生物相的分布、微生物的生长状况，因而，生物载体作为生化处理技术的核心， 直接影响和制约着处理效果、基建投资、运行周期和运行成本。
[0003] 目前国内生产的生物载体种类繁多，对于物理特性已制定并发布相关检测方法和 标准，其中《水处理用滤料(CJ/T43-2005)》中包括破碎率和磨损率、密度、含泥量、灼烧减量 等物理指标的检验方法;《水处理用人工陶粒滤料(CJ/T299-2008)》中包括均匀系数(K 60)、 不均匀系数(K8Q )、破碎率与磨损率之和、含泥量、密度、堆积密度、表观密度、空隙率、比表面 积等物理指标的检验方法，但标准中均无生化特性测定方法。
[0004] 生物载体生化特性的研究大都停留在定性描述阶段，没有一种可行的量化评价方 法；而且生化特性的研究大多建立在少数几个反应器基础上，没有多组反应器同步运行的 可比性，致使不同学者间的相关研究缺乏可比性;进水浓度范围窄，不能全面、系统、直观地 体现污水处理微生物载体的生化性能，缺乏参考价值。
[0005] 目前常见的载体有粒状填料、多孔填料、蜂窝状或波纹板状填料。在实际污水处理 工程使用中，选择生物载体时，往往只能根据生物载体的物理特性、不同处理工艺、不同水 质水量参照类似工程选取，而每种生物载体对污水的处理效果、适用范围、适用水质等生化 性能并不明确，设计选型的盲目性很大，不当使用"传染性"是常见工程通病。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于针对以上不足，提供一种污水处理微生物载体生化特性图谱的 测定方法，在相同工艺条件下能够测绘出一幅多种结构形式和材质的生物载体在不同性质 污水和不同浓度下的主要污染物指标降解效果曲线的全景图谱，提供了一种涵盖各种载体 生化特性的量化评价曲线族，并根据进水负荷及水质波动程度选择耐受力适合具体工程条 件的特征载体，并可为新型生化载体开发或改性指明方向。
[0007] 载体的结构特征、表面粗糙度影响流场分布、填充率、有效表面积、对原水污染物 组成的适应性和生物膜附着力，从而影响传质效率;载体材质影响其耐磨性、亲水性和微生 物亲和性，进而影响生物膜的厚度及活性，并最终影响载体对污染物的降解效果。不同水 质、不同基质浓度下载体的生化特性差异显著，为了全面表达这种差异性，本发明提出了污 水处理微生物载体生化特性图谱的概念，提供了一种全面、系统、直观的载体生化性能表现 形式。
[0008] 本发明所提供技术方案如下：
[0009] -种污水处理微生物载体生化特性图谱的测定方法，包括挂膜启动、曲线族检测、 图谱合成三个部分，所述测定方法的具体技术方案如下：
[0010] (1)挂膜启动
[0011] 不少于3组相同检测装置并联组装、填充待测生物载体并调试完毕后同步运行，以 保证生化条件的一致性，使测定结果更具可比性;每组反应器中按4000mg/L的浓度投加活 性污泥，D0控制在2~4mg/L，进水PH控制在7.8~8.0，反应器内水温控制在待测污水年平均 温度下，先闷爆2天，再采用SBBR工艺，每天运行两个周期，每个周期按"进水30min-曝气 9.5h-沉淀1.5h-排水20min-待机lOmin"的程序进行，其中第三天开始换水排泥运行，D0 控制在3~5mg/L，换水率为50%，每天排泥一次，排泥量为污泥总体积的1/10,第8~10天后 每次换水时均放空反应器，再补充污水进入下一周期的运行，由于白天运行环境条件较好， 所以沉淀后取每天白天运行周期对应的晚上出水水样，检测其水质，当COD、NH 3-N去除率稳 定并>60%，镜检中出现较为稳定的生物膜或轮虫、线虫等微型后生动物时挂膜启动完成。
[0012] (2)曲线族检测
[0013] (a)平均出水浓度检测
[0014] 取样时间和取样周期不变，挂膜启动完成后继续检测出水C0D、氨氮、硝酸盐氮、亚 硝酸盐氮指标及其他物理参数、生物相变化情况，去除出水C0D和氨氮浓度超出出水均值的 ±10%范围的数据，以减少偶然误差对测定结果的影响，直至系统稳定运行至有效数据不 少于10组，使测得出水浓度更能代表该进水基质浓度下的出水浓度水平，从而得到1个进水 基质浓度下的平均出水浓度。
[0015] 然后再按由低到高或由高到低的顺序调整至下一进水基质浓度并重复步骤(a)， 直至进水基质浓度个数不少于7组。其中，采用由低到高或由高到低的调整顺序依次改变进 水基质浓度能有效缩短浓度改变之后系统稳定所需时间，节省运行检测成本;进水基质浓 度范围依据工程实例及各地污水水质特征综合确定，且进水基质浓度个数不少于7组以保 证载体生化特性曲线拟合绘制的精度及进水基质浓度范围的广泛性和代表性，从而得到7 个进水基质浓度下对应的各平均出水浓度。
[0016] (b)拟合绘制曲线构成曲线族
[0017] 将步骤(a)所述进水基质浓度下对应出水的至少10组C0D、氨氮有效数据的均值作 为出水浓度，以减少偶然误差对测定结果的影响，具有统计学意义;标准差代表出水水质稳 定水平，以反映出水水质的稳定程度；以进水基质浓度为横坐标，出水浓度为纵坐标，将所 得数据点绘制到该坐标系中进行二次多项式拟合;绘制所测载体随进水基质浓度变化出水 浓度随之变化的对应关系曲线，即载体生化特性曲线，从而得到同种水质下不同载体的生 化特性曲线构成的曲线族。
[0018] (c)更换污水类型形成其他种类水质下曲线族
[0019] 更换污水类型，重复上述步骤（1)~（2)得到其他污水类型下的曲线族;其中为了 快速完成挂膜启动过程且使测得图谱具有代表性和普遍意义，挂膜启动所需接种污泥和进 水基质浓度范围需根据待测水质特征确定;进水基质浓度的调整顺序和第一种水质下的调 整顺序保持一致，使得运行检测过程中不同水质之间的变化情况可相互参照，减小误差。
[0020] (3)图谱合成
[0021] 将步骤(2)测得曲线族绘制到同一坐标系中，合成污水处理微生物载体生化特性 图谱。
[0022] 本发明所述的污水处理微生物载体生化特性图谱的测定方法，也可应用于厌氧处 理工艺中微生物载体生化特性图谱的测定。
[0023] 本发明提出了污水处理微生物载体生化特性曲线、曲线族及生化特性图谱的概 念，提供了一种全面、系统、直观的载体生化性能表现形式;所述图谱可通过测定不同载体、 不同水质情况下的生化特性曲线而不断丰富、完整。该图谱可体现污水处理微生物载体的 有效容积负荷、对波动水质的处理能力，为污水处理工艺中载体的性能评价、设计选型、开 发、改性提供支撑，具体如下所述：
[0024] 性能评价:载体的有效容积负荷即在出水达到一级B排放标准的前提下载体能承 受的最大容积负荷，有效容积负荷越大表明载体能承受的容积负荷越大，反之越小;载体生 化特性曲线的斜率或斜率增长率代表载体对波动水质的处理能力，斜率或斜率增长率越大 表明载体对波动水质的处理能力越差，反之越好，可对载体生化性能进行量化评价。
[0025] 设计选型：可根据进水负荷及水质波动程度选择耐受力不同的载体，所需负荷高 可选择最大容积负荷较大载体，水质波动大可选择生化特性曲线斜率或斜率增长率较小的 载体。根据污水处理厂进水水质和出水浓度要求，以进水基质浓度划与y轴平行的直线，以 出水浓度要求划与X轴平行的直线，二者相交于一点，这两条直线与X、y轴组成的区域内所 有载体均满足使用要求，进一步根据载体对波动水质的处理能力最终确定所需载体，正确 选择载体可保证工程的经济型和运行的可靠性。
[0026] 开发、改性:根据图谱中载体表现出的生化特性结合其所具有的物理特性、结构特 征开发出新型或改性载体。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明测定方法流程图。
[0028] 图2为本发明实施例所用测定装置示意图。
[0029]图3为本发明污水处理微生物载体生化特性图谱(C0D)。
[0030]图4为本发明污水处理微生物载体生化特性图谱(氨氮）。
[0031]图5为本发明实施例1人工配水水质条件下载体生化特性曲线族(C0D)。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图，例举实施例对本发明作详细说明，其中实施