生物活性磷在厌氧反应器中的应用研究

胡冲（普罗生物技术（上海）有限公司，上海　201201）



生物活性磷在厌氧反应器中的应用研究

胡冲
（普罗生物技术（上海）有限公司，上海201201）

摘要：考察了生物活性磷替代传统磷营养盐在厌氧反应器中的应用，对COD去除率、挥发性脂肪酸（VFA）和产气量等指标进行对比分析。结果表明：在生物活性磷使用期间COD去除率提高了2.2百分点；VFA由6.9 meq/L降低到6.3 meq/L；产气量由17 465 m3/d提高到18 762 m3/d；生物活性磷较传统磷营养盐对厌氧系统处理效果有明显的优势。

关键词：生物活性磷；厌氧反应器；传统磷营养盐

微生物的正常生长、繁殖及代谢活动都离不开营养。在废水生物处理系统中，磷是微生物生长、繁殖及各种生理活动的必须元素[1-3]。生物活性磷（Super Phos，SP）的主要成分是携带能量的可溶性有机磷化物[三磷酸腺苷（ATP）和二磷酸腺苷（ADP）]、核酸及数种关键辅酶和磷脂，其中可用磷占50%（以P2O5计），其应用于工业废水处理领域时具有易被微生物吸收、提高微生物活性、提高污泥沉降性能、降低出水磷酸盐含量等优势[4]，它能提高微生物对磷的吸收效率，为微生物生长创造良好的条件[5]。生物活性磷在好氧污水处理系统的应用报道已很广泛，如《生物活性磷在氯碱总厂污水处理中的应用》，《生物活性磷在齐鲁乙烯污水处理厂的应用与研究》，《生物活性磷替代传统磷营养盐在制浆造纸废水处理中的应用中试》等，这些研究与应用均属好氧污水处理系统；而在厌氧污水处理系统中应用的研究还鲜有报道。

本文主要通过生物活性磷和传统磷营养盐磷酸一铵（以下简称“一铵”）的中试应用效果对比，来研究其在厌氧污水处理系统中的使用效果。

1　实验方法

1.1污水水质和工艺流程

污水主要为生产瓦楞芯纸、牛皮纸板等的造纸废水，日处理量1.2万m3。污水处理流程如图1所示。

1.2使用方案

现运行系统一铵用量为550 kg/d。用SP替代一铵，根据SP对一铵的质量替代比（1∶10），确定污水处理系统中需要投加的SP用量为55 kg/d。表1为一铵和SP的使用周期。

图1　污水处理流程

表1不同产品使用周期

11月1日～11月25日　12月1日～12月25日使用产品使用量/（kg·d-1）一铵550 SP 55

1.3项目检测

中试过程中的主要检测项目包括COD、VFA和产气量等。COD和VFA的检测方法参照《水和废水监测分析方法》（第4版）；产气量由流量计监测。

图2　一铵和SP使用期间厌氧系统COD去除效果

2　结果与讨论

2.1COD去除效果

图2和表2分别显示了一铵和SP使用期间厌氧污水处理系统的COD去除效果和平均去除效果。

由图2和表2可知，从进出水质的COD看，无论是一铵使用期间还是SP使用期间进水COD均有波动，一铵使用期间进水COD最大值为5 560 mg/L，最小值为2 980 mg/L；SP使用期间进水COD最大值为5 620 mg/L，最小值为3 180 mg/L。虽然一铵和SP使用期间出水COD无明显差别，但SP使用期间出水COD更为稳定。

表2　一铵和SP使用期间厌氧污水处理系统COD平均去除效果

从去除率看，一铵使用期间COD去除率有波动并呈下降趋势，平均值为66.7%；SP使用期间COD去除率有波动并呈升高趋势，平均值为68.9%。福建一家纸厂用内循环厌氧反应器（IC厌氧反应器）处理造纸废水，对COD和BOD的去除率分别达到了65% 和85%[6-7]。哈尔滨一家啤酒厂使用IC厌氧反应器处理啤酒废水时，IC反应器的COD去除率达80%以上[8]。由于该厌氧反应器运行效果非常好，COD去除率在65%以上，因此，在如此高的基础上对于COD去除率能进一步提高是非常有限的；而在SP使用期间，COD去除率平均提高了2.2百分点，一方面可能与SP使用期间厌氧进水COD升高有关，另一方面与SP相对一铵更有利于微生物对磷的吸收利用有关。

2.2VFA产量

图3显示了一铵和SP使用期间厌氧污水处理系统VFA产量。

由图3可知，在一铵使用期间VFA产量平均为6.9 meq/L，而在SP使用期间VFA有所降低，平均为6.3meq/L。VFA是厌氧反应器控制的重要因素之一，VFA在厌氧反应器中的积累能反映出甲烷菌的活跃状态和反应器操作条件好坏，较高的VFA含量对产甲烷菌有抑制作用[9]。如果厌氧生物反应器的运转正常，那么其中的VFA含量就会维持在一个相对稳定的范围内；而在SP使用期间VFA又有一定下降，说明在SP使用期间甲烷菌更为活跃，VFA利用量更高。这也与后面分析的在SP使用期间产气量升高相吻合。

图3　一铵和SP使用期间厌氧污水处理系统的VFA产量

2.3产气量

图4显示了一铵和SP使用期间厌氧污水处理系统产气量。

图4　一铵和SP使用期间厌氧污水处理系统产气量

由图4可知，在一铵使用期间平均产气量为17 465 m3/d，而在SP使用期间平均产气量提高到18 762 m3/d，SP相对一铵在产气量方面有一定提高效果，平均提高了1 300 m3/d。厌氧生物系统对废水中有机物的有效处理，最终是通过产甲烷过程来实现的，而甲烷菌所能利用的有机物就是挥发性有机酸。产气量升高说明厌氧污水处理系统对有机物的去除效果提高，从前面分析的COD去除效果也证明了SP使用期间COD去除效果有所提高；同时VFA利用量升高，也即降低了VFA产量。

3　结论

（1）SP使用期间较一铵对COD去除率提高了2.2百分点，对厌氧污水处理系统有机污染物的去除有一定的提高作用。

（2）SP使用期间较一铵降低了VFA产量，提高了产气量，对厌氧污水处理系统的运行有一定的改善作用，更有利于厌氧污水处理系统的稳定运行。

（3）SP能很好地替代传统磷营养盐在厌氧污水处理系统中使用，不影响其厌氧去除效果。

（4）此次中试研究的结果对实际使用过程有很好的指导和借鉴作用。

参考文献：

［1］胡冲，张红岩，邹学圣，等.生物活性磷替代传统磷营养盐在制浆造纸废水处理中的应用中试［J］.中华纸业，2014，35（4）：38-40.

［2］徐亚同，黄民生.废水生物处理的运行管理与异常对策［M］.北京：化学工业出版社，2002.

［3］谢冰，徐亚同.废水生物处理原理和方法［M］.北京：中国轻工业出版社，2007.

［4］朱建忠，范敏，郭卫兴，等.生物活性磷在造纸废水生物处理中的研究［J］.工业用水与废水，2006，25（3）：8-10.

［5］袁磊.生物活性磷在氯碱总厂污水处理中的应用［J］.上海环境科学，2003，22（12）：1004-1006.

［6］葛玫，王红磊，杨平.IC厌氧反应器的研究与应用进展［J］.环境与可持续发展，2008（6）：13-14.

［7］崔延龄.用IC厌氧反应技术处理制浆污水［J］.纸和造纸，2002，21（3）：55-57.

［8］周蔚然.啤酒废水处理站的工程设计［J］.环境保护科学，2007，33 （4）：58-60.

［9］王娟，买文宁，沈小华，等.内循环厌氧反应器处理制药废水的酸化及其恢复［J］..工业水处理，2011，37（1）：80-83.

本文文献格式：胡冲．生物活性磷在厌氧反应器中的应用研究[J]．造纸化学品，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

作者简介：胡冲先生（1985-），硕士，工程师；主要从事造纸、石油化工等行业污水处理工作；E-mail：huchong@ bhnchina.com。

收稿日期：2015-12-02（修回）

中图分类号：TS727

文献标识码：A

文章编号：1007-2225（2016）01-0021-03