實驗裝置
本次實驗所用反應器為城市污水模擬管網(wǎng), 位于第五污水處理廠區(qū)內(nèi), 以城市污水為原水, 反應器由管徑為200 mm的有機玻璃質(zhì)圓形管道組成, 總有效長度32 m, 分四層管段設置, 管道可調(diào)節(jié)坡度, 并設有循環(huán)水箱和回流管.為模擬實際管網(wǎng)避光恒溫的真實環(huán)境, 在管道外層包裹有2 cm厚的黑色保溫材料.為控制管道內(nèi)污水流速和流量, 在進水管和回流管上安裝有閥門, 通過調(diào)節(jié)閥門的開啟度, 實現(xiàn)流速和流量的控制.
1.2 模擬實驗條件及進水水質(zhì)
1.2.1 實驗條件
污水管網(wǎng)模擬裝置在室溫條件下運行, 實驗溫度為(20±2)℃, 裝置密封性良好, 溶解氧為(0.3±0.1)mg·L-1.實驗進水通過污水管道內(nèi)放置的潛污泵至模擬管網(wǎng)系統(tǒng)的循環(huán)水箱, 之后在模擬管網(wǎng)系統(tǒng)中進行內(nèi)循環(huán)以模擬實際城市污水管網(wǎng).
1.2.2 進水水質(zhì)
實驗進水為城市污水管網(wǎng)中的生活污水, TCOD(總有機物)為417~730 mg·L-1; TN(總氮)為39.80~61.72 mg·L-1; TP(總磷)為6.95~9.68mg·L-1; pH為6.5~7.50.
1.3 樣品采集
實驗 階段采用污水與實際沉積物的組合, 模擬污水管網(wǎng)在持續(xù)運行180 d后, 由于顆粒態(tài)物質(zhì)的沉降, 會在管道底部形成厚度約為60 mm的沉積層, 設置污水流速為0.1 m·s-1, 運行時間為25 d; 實驗第二階段在模擬城市污水管網(wǎng)中鋪設人工配置的石英砂與高嶺土, 模擬實際管道沉積物, 用以研究僅在沉積作用與吸附作用下模擬污水管網(wǎng)中污染物質(zhì)的變化, 了沉積物中污染物反向釋放對污水水質(zhì)的影響, 鋪設厚度為60 mm, 鋪設沉積物密實度與實際污水管道沉積物相似, 用滅菌污水運行反應器, 并去除管壁生物膜, 設置污水流速為0.1 m·s-1, 運行時間為61 d.
在 階段和第二階段實驗中, 污水在模擬城市污水管網(wǎng)中停留的時間為14 h, 即每天08:00給模擬污水管網(wǎng)換新污水, 運行15 min穩(wěn)定后, 在取樣口采集進水樣品、沉積物樣品和甲烷氣體; 每天22:00在取樣口采集出水樣品、沉積物泥樣和甲烷氣體.
1.4 分析方法
CH4的測定選用氣相色譜法, 分析儀器為GC-2014氣相色譜儀.檢測器為熱導檢測器, 色譜柱型號為TDX-01填充柱.柱溫設置為100℃, 保持10 min. N2作為尾氣, 流速為10.0 mL·min-1. Ar作為載氣, 流速為48 mL·min-1.使用標準氣體混合氣校準, 其組分為37%CO2、4%N2、0.802%H2以及CH4.
化學需氧量COD采用重鉻酸鉀法測定; 總氮采用堿性過硫酸鉀消解法測定; 總磷采用鉬銻抗分光光度法測定.
實驗所取樣品均為隨取隨側(cè), 每個取樣點的分析都設置3組平行樣測定, 取平均值作為終的有效數(shù)據(jù).
