有機(jī)污染物作為城市污水處理廠的主要污染物，一般以COD或BOD來(lái)表征. 但是，傳統(tǒng)的COD無(wú)法反映水質(zhì)組成的差異. 當(dāng)前，比較公認(rèn)的是國(guó)際水協(xié)系列活性污泥模型(activated sludgemodels，ASMs)對(duì)廢水COD組分的劃分[1, 2, 3, 4]. 這些組分的定量表征也成為ASMs應(yīng)用的必要前提. 其中，快速易生物降解COD組分(Ss)和慢速可生物降解COD組分(Xs)是ASMs中最重要的2種組分，直接與微生物增殖、 氧利用動(dòng)態(tài)特性以及營(yíng)養(yǎng)物的去除有關(guān)[5]. 因此，這2種組分的準(zhǔn)確表征對(duì)于ASMs 的理論研究和應(yīng)用具有十分重要的意義. 易生物降解有機(jī)物(Ss)由揮發(fā)性脂肪酸和低分子碳水化合物等簡(jiǎn)單物質(zhì)組成. 慢速降解有機(jī)物(Xs)包括高分子可溶性、 膠體有機(jī)物質(zhì)、 膠體顆粒性有機(jī)物質(zhì)[6, 7, 8]. 它們必須通過(guò)胞外水解作用轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，才可被降解利用.

基于此，本文以西安市某A2/O污水處理廠為研究對(duì)象，評(píng)價(jià)了原水中碳源的分布情況，并解析了污水廠各處理單元的碳源利用與轉(zhuǎn)化情況. 該污水廠主要接納和處理西安市東南郊、 東郊、 東北郊浐河4568 hm2區(qū)域范圍內(nèi)的生產(chǎn)廢水和生活污水，其中生活污水約占70%，生產(chǎn)廢水約占30%(生產(chǎn)廢水經(jīng)廠內(nèi)處理基本達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)后進(jìn)入城市污水處理系統(tǒng))，與同類(lèi)城市污水相比，具有典型代表性[9]. 本研究通過(guò)1 a的水質(zhì)監(jiān)測(cè)與分析，得到了污水處理過(guò)程中快慢速生物降解有機(jī)物的變化規(guī)律，以期為污水中污染物去除效率提高提供參考.

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

0.45 μm濾膜(醋酸纖維素膜); 硫酸-硫酸銀溶液、 硫酸亞鐵銨溶液等; ATU試劑; 溶解氧測(cè)定儀; 磁力攪拌器一套; 恒溫水浴箱; Matlab軟件; Agilent 6890N氣相色譜儀(雙檢); PE WAX ETR色譜柱; 色譜小瓶; 甲酸等. 1.2 實(shí)驗(yàn)方法

(1) OUR測(cè)定 測(cè)定間歇式呼吸速率的方法，分別取生物池的污泥1000 mL于反應(yīng)器內(nèi)，添加ATU試劑，抑制生物硝化過(guò)程. 測(cè)定過(guò)程中采用恒溫水浴箱對(duì)反應(yīng)器外圍的循環(huán)水溫度控制，從而使反應(yīng)溫度調(diào)節(jié)在20℃±1℃. 并且采用磷酸鹽緩沖液調(diào)節(jié)系統(tǒng)pH在中性. 在密閉反應(yīng)器中，用曝氣頭充氧氣. 密閉監(jiān)測(cè)時(shí)用磁力攪拌器攪拌，攪拌強(qiáng)度使污泥不發(fā)生沉降即可. 用溶氧儀在線監(jiān)測(cè)DO變化，變化速率為OUR. 當(dāng)溶解氧濃度從6 mg ·L-1降到2 mg ·L-1時(shí)開(kāi)曝氣裝置，溶解氧達(dá)到6 mg ·L-1時(shí)停止曝氣繼續(xù)監(jiān)測(cè)溶氧變化. 通過(guò)Matlab軟件及相關(guān)公式可以算出快速及慢速生物降解有機(jī)物的含量[10, 11, 12].

(2)Agilent氣相條件 檢測(cè)器為FID檢測(cè)器，色譜柱采用PE WAX ETR毛細(xì)柱. 升溫程序起始于100℃，保留2min，以3℃ ·min-1的速度升溫至160℃，保留2 min. H2流量為35mL ·min-1，空氣流量為350 mL ·min-1，尾吹氣(N2)流量為20 mL ·min-1，進(jìn)樣量為1 μL.

(3) VFA測(cè)定 將所測(cè)水樣現(xiàn)場(chǎng)固定，用0.45 μm濾膜過(guò)濾5 mL，加入甲酸250 μL. 固定后可存放1周. 使用氣相色譜測(cè)定VFA時(shí)，程序運(yùn)行正常后，即可通過(guò)自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣，得到不同時(shí)間下水樣中的物質(zhì)的峰，利用標(biāo)線可以得到相對(duì)應(yīng)酸類(lèi)的濃度.

(4)COD測(cè)定 待測(cè)污水通過(guò)0.45 μm的濾膜過(guò)濾后，測(cè)定其COD即為溶解態(tài)COD. 顆粒態(tài)COD則是通過(guò)污水總COD減去溶解態(tài)COD得到. COD測(cè)定采用國(guó)標(biāo)法中的回流法.

(5)顆粒態(tài)COD中組分測(cè)定 顆粒態(tài)COD中快速、 慢速和惰性降解物所占比例均是通過(guò)測(cè)定原污水及過(guò)濾后污水的快速、 慢速和惰性降解物的含量后相減所得.

2 結(jié)果與討論 2.1 污水處理廠原水碳源分析

西安市某A2/O污水處理廠原水中進(jìn)水COD為360 mg ·L-1±120 mg ·L-1，如圖 1所示. 其中顆粒態(tài)COD(SCOD)高達(dá)220 mg ·L-1±85 mg ·L-1，約占總COD的61%，溶解態(tài)COD(DCOD)為140 mg ·L-1±40 mg ·L-1，約占總COD的39%，說(shuō)明污水處理廠原水中大多數(shù)有機(jī)物以顆粒態(tài)的形式存在. 經(jīng)過(guò)1 a的分析監(jiān)測(cè)，原污水的TN、 TP濃度平均在47.73 mg ·L-1、 4.36 mg ·L-1，因此可以得出污水中的C/N約為5~8，C/P約為60~85，這一結(jié)果表明污水中的C、 N、 P比例適中，在生物脫氮除磷工藝中碳源充足.