實(shí)驗(yàn)裝置
本次實(shí)驗(yàn)所用反應(yīng)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(yīng)器由管徑為200 mm的有機(jī)玻璃質(zhì)圓形管道組成, 總有效長度32 m, 分四層管段設(shè)置, 管道可調(diào)節(jié)坡度, 并設(shè)有循環(huán)水箱和回流管.為模擬實(shí)際管網(wǎng)避光恒溫的真實(shí)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(jìn)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(shí)現(xiàn)流速和流量的控制.
1.2 模擬實(shí)驗(yàn)條件及進(jìn)水水質(zhì)
1.2.1 實(shí)驗(yàn)條件
污水管網(wǎng)模擬裝置在室溫條件下運(yùn)行, 實(shí)驗(yàn)溫度為(20±2)℃, 裝置密封性良好, 溶解氧為(0.3±0.1)mg·L-1.實(shí)驗(yàn)進(jìn)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(jìn)行內(nèi)循環(huán)以模擬實(shí)際城市污水管網(wǎng).
1.2.2 進(jìn)水水質(zhì)
實(shí)驗(yàn)進(jìn)水為城市污水管網(wǎng)中的生活污水, TCOD(總有機(jī)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(shí)驗(yàn) 階段采用污水與實(shí)際沉積物的組合, 模擬污水管網(wǎng)在持續(xù)運(yùn)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(shè)置污水流速為0.1 m·s-1, 運(yùn)行時(shí)間為25 d; 實(shí)驗(yàn)第二階段在模擬城市污水管網(wǎng)中鋪設(shè)人工配置的石英砂與高嶺土, 模擬實(shí)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(shè)厚度為60 mm, 鋪設(shè)沉積物密實(shí)度與實(shí)際污水管道沉積物相似, 用滅菌污水運(yùn)行反應(yīng)器, 并去除管壁生物膜, 設(shè)置污水流速為0.1 m·s-1, 運(yùn)行時(shí)間為61 d.
在 階段和第二階段實(shí)驗(yàn)中, 污水在模擬城市污水管網(wǎng)中停留的時(shí)間為14 h, 即每天08:00給模擬污水管網(wǎng)換新污水, 運(yùn)行15 min穩(wěn)定后, 在取樣口采集進(jìn)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(dǎo)檢測器, 色譜柱型號為TDX-01填充柱.柱溫設(shè)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(biāo)準(zhǔn)氣體混合氣校準(zhǔn), 其組分為37%CO2、4%N2、0.802%H2以及CH4.
化學(xué)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(shí)驗(yàn)所取樣品均為隨取隨側(cè), 每個取樣點(diǎn)的分析都設(shè)置3組平行樣測定, 取平均值作為終的有效數(shù)據(jù).
