[发明专利]一种采用响应曲面分析确定复合解偶联剂最佳浓度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用响应曲面分析确定复合解偶联剂最佳浓度的方法，具体涉及利用响应曲面确定复合解偶联剂中每种解耦联剂的最佳浓度，使复合解偶联剂的污泥减量效果达到最好的方法。

背景技术

活性物污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理技术，在全世界内广泛应用于处理城市污水和工业废水。但是活性污泥法产生的大量剩余污泥成为阻碍活性污泥法进一步推广应用的主要障碍。“十一五”以来，我国的污水处理产业得到了迅速发展，30年间，污水处理厂从37座增长到2800余座，污水处理能力从64万吨/日增加到12867万吨/日。全国城市污水处理率已经达到73%。但是伴随着污水处理能力及处理率的快速提高，也带来了污泥产量的迅速增加。据统计，2006年我国城市污水处理厂产生污泥（含水率80%）高达1100万吨，是生活垃圾清运量的8%。而截止到2010年所有城市的污水处理量为343亿立方米，而剩余污泥年产量将高达2200万吨（含水率80%）。剩余污泥体积一般占处理废水体积的1-2%左右。以一座日处理10万吨污水的城市污水处理厂为例，如每日正常运行，则每天将会产生污泥干固体10-20吨，折合成含水80%的污泥，将达到50-100吨。伴随着我国国民生活质量的大幅度提高，用水量也在大大增加，市政污水量的增长和污水处理比率的增加，导致污泥的产量将会成倍增长，预计到2015年年末我国污泥产量将会超过2600万吨（含水率80%）。

目前，污泥减量的主要方法为剩余污泥过程减量法和污泥产生后污泥处理技术，过程减量被认为是更经济有效的污泥减量方法，可以在污泥产生的过程中减少污泥产量。其中采用投加解偶联剂的方法可以有效减少剩余污泥产量并且不用对于现有的污水处理厂进行大规模改进。根据Mitchell和Moyle在1961年提出的生物电化学理论，细胞膜内外的质子梯度驱动氧化磷酸化过程的发生。通常情况下生物的呼吸作用与氧化磷酸化作用是紧密偶联在一起的，氧化磷酸化产生的ATP与呼吸作用相关，但是当一些特定的分子存在时，这种紧密的偶联被打破，这类分子被称为代谢解偶联剂。当解偶联剂存在时，氧化有机物产生的能量将不会全部转化为ATP的形式，解偶联剂和微生物线粒体内膜外侧的H⁺相结合，一同进入内膜，在分散为解偶联剂和H⁺，线粒体膜内外两侧的电势差从而被影响，可以达到抑制ATP合成的目的，使得微生物对底物的氧化作用正常进行，污水中有机物去除效率不被影响而磷酸化作用受到有效抑制，氧化底物产生的能量一部分由于H⁺做无效循环被以热量的形式溢散，破坏氧化作用和磷酸化作用之间的紧密偶联。从而产生用于细胞质合成的ATP较少，达到减少剩余污泥产量的目的。目前研究发现单一解偶联剂对于污泥减量的作用有限，无法取得理想的污泥减量效果。而复合两种或两种以上的解偶联剂可以取得更好的污泥减量效果，但是目前没有确定复合解偶联剂中各个解偶联剂最佳浓度的有效方法。

发明内容

本发明是要解决现有解偶联剂降低污泥产量技术不足的问题，而提供了一种采用响应曲面分析确定复合解偶联剂最佳浓度的方法。

（1）选取解偶联剂，并根据单因素实验的方法研究单一解偶联剂在不同浓度下的表观污泥产率Y_obs，确定单一解偶联剂降低污泥产量的有效浓度；

（2）以表观污泥产率Y_obs为响应值Y，解偶联剂的浓度为自变量X，根据中心合成设计方法制定实验方案，确定每种方案下的表观污泥产率；