摘要：SBR工(gong)藝處理(li)垃(la)圾(ji)滲濾(lv)液,COD去除率(lv)接近80％;剩余氨氮濃度5mg/L，去除率(lv)高達96％，出(chu)(chu)水(shui)水(shui)質良好，處理(li)效果穩定。試驗(yan)(yan)詳細研究了該工(gong)藝在(zai)(zai)去除有機(ji)物、硝化和反(fan)硝化過程中(zhong)(zhong)COD、NH3-N、DO、pH值(zhi)的(de)(de)變(bian)(bian)化規(gui)律。結果表明，反(fan)應過程中(zhong)(zhong)DO、pH值(zhi)均出(chu)(chu)現(xian)特征變(bian)(bian)化，這一變(bian)(bian)化特點可以間接指示有機(ji)物降解的(de)(de)程度。不同進水(shui)有機(ji)物濃度試驗(yan)(yan)也進一步(bu)驗(yan)(yan)證了DO、pH特征點的(de)(de)重(zhong)現(xian)性，這對于實現(xian) SBR 工(gong)藝的(de)(de)在(zai)(zai)線(xian)控制(zhi)、保證出(chu)(chu)水(shui)水(shui)質和節能降耗具有重(zhong)要意義。

關鍵詞：SBR；垃圾滲濾(lv)液； DO；pH

垃圾(ji)滲(shen)(shen)濾液(ye)是(shi)由城(cheng)市生活垃圾(ji)填(tian)埋作業后濾出或垃圾(ji)分解以及因為降水(shui)等(deng)因素(su)形成(cheng)的一(yi)種成(cheng)分復雜的高濃(nong)度有(you)(you)機廢水(shui)，環(huan)境危(wei)害極大(da)[1]。SBR法(fa)用于(yu)滲(shen)(shen)濾液(ye)處理是(shi)近幾年應用較(jiao)為普(pu)遍的一(yi)種生物(wu)法(fa)，具有(you)(you)曝氣(qi)、沉淀等(deng)各功能(neng)段運行(xing)時間調(diao)節(jie)方便、對不同(tong)水(shui)質水(shui)量廢水(shui)變化(hua)(hua)適應性(xing)強等(deng)特(te)點。A/O型(xing)SBR工(gong)藝通(tong)過(guo)在(zai)原有(you)(you)好(hao)氧曝氣(qi)前強化(hua)(hua)缺氧攪拌，通(tong)過(guo)調(diao)節(jie)曝氣(qi)量在(zai)同(tong)一(yi)反(fan)(fan)應器內部形成(cheng)缺氧、好(hao)氧、厭氧環(huan)境的交替(ti)變化(hua)(hua)，方便實現A/O工(gong)藝的硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)和(he)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)功能(neng)，從而達到(dao)脫氮除(chu)磷(lin)效果[2~3]。本(ben)研(yan)究(jiu)目的在(zai)于(yu)探討 A/O型(xing)SBR法(fa)在(zai)去除(chu)有(you)(you)機物(wu)、硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)和(he)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)過(guo)程中COD、NH3-N等(deng)指標(biao)的變化(hua)(hua)規(gui)律，以及以DO和(he)pH作為SBR 反(fan)(fan)應時間控制參數的可(ke)行(xing)性(xing)[4~6]。

1試驗材料與方法

1.1試驗裝置

試驗裝置(zhi)如(ru)圖1所示(shi)，反應(ying)器總有(you)效容積15L,采用壓縮空(kong)氣(qi)鼓風曝氣(qi)，用玻璃(li)轉子流量(liang)計調節曝氣(qi)量(liang)。反應(ying)過程中(zhong)在(zai)線檢測溫(wen)度、DO和pH值。反應(ying)器運行方式為：瞬間進水，缺氧攪拌，好氧曝氣(qi)，停機靜置(zhi)，出水，閑置(zhi)。

1.2廢水來源(yuan)及水質

本試驗水(shui)樣取自某市(shi)垃圾填埋場滲濾液化(hua)學預處(chu)理出水(shui)，主要水(shui)質指標見表1。投加NaOH和HCl調節(jie)pH值，曝(pu)氣量恒定。

1.3試驗及(ji)分析(xi)方法(fa)

通過接種污泥，選擇間歇培養同(tong)步馴化的啟動方(fang)法(fa)，MLSS保(bao)持(chi)在(zai)5000mg/L左右，HRT=3d，SV =36，F/M為0.144 kgBOD5/kgMLVSS.d, 容積負荷（FV）為1.3～1.6 kgCOD/m3.d，溫度28℃～30℃。試驗維持(chi)進水氨氮濃度一(yi)定，首先考察一(yi)個反應(ying)周期中COD、NH3-N、DO、pH值的變化規律；然后模擬實(shi)際進水水質沖擊變化，進一(yi)步考察相關指(zhi)標(biao)(biao)變化規律。各項水質指(zhi)標(biao)(biao)的測定方(fang)法(fa)均采用標(biao)(biao)準水和廢(fei)水監測分(fen)析方(fang)法(fa)[7]。

2．試驗結果與分析

2.1 一個反應周(zhou)期中COD、NH3-N、DO及pH值的變(bian)化規律

選擇進水氨(an)氮濃(nong)(nong)度(du)(du)為126mg/L，pH=7，缺(que)氧段(duan)DO濃(nong)(nong)度(du)(du)控制(zhi)在0.2mg/L，好氧段(duan)曝(pu)氣量(liang)保持(chi)恒(heng)定，各指標(biao)變化(hua)如(ru)圖2、圖3。

COD及(ji)NH3-N濃度隨著缺(que)氧(yang)攪拌(ban)，好氧(yang)曝氣反(fan)(fan)應的進行，整體濃度不斷下降，其中(zhong)，COD在(zai)第360min（圖2 A點(dian)(dian)）去除(chu)率為75%，但我們發現在(zai)NH3-N濃度在(zai)缺(que)氧(yang)攪拌(ban)階(jie)段(duan)(duan)中(zhong)出現反(fan)(fan)彈上升（圖2 C點(dian)(dian)），這可(ke)能是由于在(zai)缺(que)氧(yang)反(fan)(fan)硝化過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)亞硝酸(suan)鹽和硝酸(suan)鹽通過(guo)反(fan)(fan)硝化細(xi)菌將一部分NO2- 和NO3- 還(huan)原為NO、N2O、N2等物質，即異化作(zuo)用；而另一部分NO2- 和NO3- 則(ze)又被還(huan)原成(cheng)NH3-N供新細(xi)胞(bao)合成(cheng)之用，氮成(cheng)為細(xi)胞(bao)質的成(cheng)分，此(ci)過(guo)程(cheng)(cheng)可(ke)稱為同化反(fan)(fan)硝化。因此(ci)，圖中(zhong)C點(dian)(dian)對應時間也可(ke)粗(cu)略作(zuo)為缺(que)氧(yang)段(duan)(duan)反(fan)(fan)應時間，好氧(yang)段(duan)(duan)反(fan)(fan)應至480min附近（圖2 B點(dian)(dian)），NH3-N去除(chu)率達95.65%。

由圖(tu)3知，缺氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)段反(fan)應(ying)(ying)開(kai)始(shi)(shi)后，DO濃(nong)度迅(xun)(xun)(xun)速(su)(su)(su)(su)降(jiang)(jiang)至0.3mg/L，并始(shi)(shi)終維(wei)持在0.2 mg/L，240min后進(jin)入好氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)曝(pu)氣(qi)段，反(fan)應(ying)(ying)開(kai)始(shi)(shi)15min后，DO迅(xun)(xun)(xun)速(su)(su)(su)(su)升(sheng)高(gao)至2.7mg/L，這(zhe)是由于(yu)缺氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)期(qi)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)內的(de)(de)DO很低(di)，反(fan)應(ying)(ying)開(kai)始(shi)(shi)時供氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)速(su)(su)(su)(su)率(lv)遠(yuan)遠(yuan)大(da)于(yu)異(yi)養(yang)(yang)菌(jun)的(de)(de)耗氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)速(su)(su)(su)(su)率(lv)（OUR）所致。在COD去除(chu)過程(cheng)中，DO緩慢(man)下降(jiang)(jiang)，當COD降(jiang)(jiang)至難(nan)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)部分(fen)時（圖(tu)2 A點(dian)：第360min左(zuo)右），DO也(ye)降(jiang)(jiang)至1.8mg/L（圖(tu)3 A點(dian)），在隨后15min內DO有(you)一(yi)個明顯、迅(xun)(xun)(xun)速(su)(su)(su)(su)地上(shang)(shang)升(sheng)至2.8mg/L，這(zhe)可能(neng)是因為(wei)COD降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)至難(nan)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)部分(fen)時，異(yi)養(yang)(yang)菌(jun)無(wu)法再大(da)量攝取(qu)有(you)機物(wu)，造成供氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)大(da)大(da)高(gao)于(yu)異(yi)養(yang)(yang)菌(jun)OUR，所以(yi)會(hui)出(chu)現(xian)DO都迅(xun)(xun)(xun)速(su)(su)(su)(su)上(shang)(shang)升(sheng)的(de)(de)現(xian)象。爾(er)后，反(fan)應(ying)(ying)器(qi)內硝(xiao)化(hua)(hua)菌(jun)開(kai)始(shi)(shi)大(da)量的(de)(de)進(jin)行新陳代謝，開(kai)始(shi)(shi)進(jin)行硝(xiao)化(hua)(hua)反(fan)應(ying)(ying)，其硝(xiao)化(hua)(hua)速(su)(su)(su)(su)率(lv)隨著氨(an)氮(dan)的(de)(de)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)不斷減小，所以(yi)耗氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)速(su)(su)(su)(su)率(lv)小于(yu)供氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)速(su)(su)(su)(su)率(lv)，DO不斷上(shang)(shang)升(sheng)直至硝(xiao)化(hua)(hua)結束(shu)。在硝(xiao)化(hua)(hua)反(fan)應(ying)(ying)大(da)致結束(shu)時（圖(tu)2 B點(dian)：第480min左(zuo)右），DO又出(chu)現(xian)一(yi)次較為(wei)明顯的(de)(de)上(shang)(shang)升(sheng)（圖(tu)3 B點(dian)），此后DO緩慢(man)上(shang)(shang)升(sheng)基本變(bian)化(hua)(hua)不大(da)。DO出(chu)現(xian)第二次跳躍是由于(yu)自養(yang)(yang)菌(jun)去除(chu)氨(an)氮(dan)的(de)(de)過程(cheng)已經基本結束(shu)，自養(yang)(yang)菌(jun)的(de)(de)OUR也(ye)接近零，曝(pu)氣(qi)量恒定(ding)的(de)(de)條件下，供氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)速(su)(su)(su)(su)率(lv)遠(yuan)遠(yuan)大(da)于(yu)耗氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)，使DO又一(yi)次迅(xun)(xun)(xun)速(su)(su)(su)(su)大(da)幅上(shang)(shang)升(sheng)。隨著DO濃(nong)度的(de)(de)增加氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)轉移速(su)(su)(su)(su)率(lv)及供氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)速(su)(su)(su)(su)率(lv)也(ye)逐漸(jian)隨之減小，當自養(yang)(yang)菌(jun)、異(yi)養(yang)(yang)菌(jun)內源呼(hu)吸的(de)(de)OUR與供氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)速(su)(su)(su)(su)率(lv)相(xiang)等時，DO濃(nong)度就(jiu)又表現(xian)出(chu)新的(de)(de)平衡。

pH值反(fan)應過(guo)程(cheng)(cheng)中也呈現出(chu)一些變(bian)化特點，缺氧攪拌過(guo)程(cheng)(cheng)中pH值緩慢上升(sheng)，是由于反(fan)硝(xiao)化的(de)過(guo)程(cheng)(cheng)中不斷(duan)地(di)產(chan)生堿度，見式(shi)（1），（2）直至好氧反(fan)應開(kai)始，

NO2- + 3H（電子供(gong)體有機物）1/2N2 + H2O + OH- （1)

NO3- + 5H（電子供(gong)體有機物）1/2N2 +2H2O + OH-（2)

在(zai)COD降解過(guo)程(cheng)(cheng)中pH值由7.35不斷(duan)大幅(fu)度(du)上(shang)升(sheng)(sheng)(sheng)至第360min的(de)(de)(de)8.26（圖3 A點(dian)），這是(shi)因為：①異(yi)養微生物對有(you)機底物的(de)(de)(de)分解代謝和(he)合成(cheng)代謝的(de)(de)(de)結(jie)果都要形成(cheng)CO2，CO2溶解在(zai)水(shui)中導致pH下降，但是(shi)曝氣(qi)不斷(duan)地(di)將產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)CO2吹脫，這就引(yin)起了(le)(le)pH不斷(duan)地(di)大幅(fu)上(shang)升(sheng)(sheng)(sheng)；②好氧(yang)降解廢(fei)水(shui)中的(de)(de)(de)有(you)機酸引(yin)起pH的(de)(de)(de)不斷(duan)上(shang)升(sheng)(sheng)(sheng)。當(dang)COD降解停止時（圖2 A點(dian)），pH曲線開始不斷(duan)下降，這是(shi)因為硝化反應過(guo)程(cheng)(cheng)中產(chan)(chan)生了(le)(le)H+ 見式（3）。

 NH4+ + 3/2 O2 NO2- + H2O + 2H+ （3)

pH的下降(jiang)一直進行至第420min左右(you)的7.85，此時(shi)硝(xiao)化(hua)(hua)反應(ying)基(ji)本(ben)(ben)停止(zhi)或(huo)結束（圖2 B點），然后pH會迅速(su)上升，繼而維持不變(bian)或(huo)在(zai)硝(xiao)化(hua)(hua)反應(ying)結束時(shi)就(jiu)基(ji)本(ben)(ben)維持不變(bian)（圖3 B點）。pH迅速(su)上升的原(yuan)因是(shi)因為(wei)堿(jian)度含量(liang)大于(yu)硝(xiao)化(hua)(hua)所(suo)需(xu)，曝氣吹脫(tuo)了CO2；pH在(zai)硝(xiao)化(hua)(hua)反應(ying)停止(zhi)時(shi)基(ji)本(ben)(ben)變(bian)化(hua)(hua)不大，是(shi)因為(wei)堿(jian)度不足或(huo)沒有剩余。

以上(shang)可知，COD及NH3-N去除過程(cheng)中的變化與(yu)DO及pH的變化時間(jian)上(shang)基本吻(wen)合呈現對應(ying)關系(xi)，并可作為攪拌(ban)、曝氣反應(ying)控制參考時間(jian)。

2.2不同(tong)進(jin)水COD對SBR反應的影響(xiang)

試驗反應器初(chu)始進(jin)水(shui)NH3-N濃(nong)度不變，均(jun)為126 mg/L左(zuo)右(you)，改變進(jin)水(shui)COD濃(nong)度分別為2178.48 mg/L、1530.71 mg/L和(he)889.95 mg/L，進(jin)水(shui)pH為中(zhong)(zhong)性，曝氣量(liang)保持恒(heng)定，其中(zhong)(zhong)進(jin)水(shui)COD = 889.95 mg/L時，缺氧攪拌為120 min。

隨著COD濃度的(de)(de)降低，反應時(shi)間(jian)明顯縮(suo)短（圖(tu)4），進水COD=1530.71mg/L，曝(pu)氣反應90min時(shi)，COD去除率即(ji)達72.10%。當進水COD=889.95 mg/L，缺(que)氧攪(jiao)拌減為120min，曝(pu)氣反應90min時(shi)，COD去除率已達76%。在SBR進水氨氮(dan)濃度保持不變(bian)條(tiao)件下，COD濃度的(de)(de)增加只會相(xiang)應地延長SBR的(de)(de)反應時(shi)間(jian)。

不同進水COD條件下，好氧段DO的(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)規(gui)律(lv)（圖5）與前述(shu)（圖3）基(ji)本相(xiang)同，可(ke)以(yi)(yi)看(kan)出(chu)，曝氣反(fan)(fan)應(ying)開始15 min左右時(shi)(shi)(shi)DO值(zhi)有很大差別(bie)，COD濃(nong)度(du)越高，DO值(zhi)越低，二者(zhe)有很好的(de)(de)(de)(de)相(xiang)關性(xing)。在COD濃(nong)度(du)為889.95 mg/L時(shi)(shi)(shi)，反(fan)(fan)應(ying)15 min左右DO值(zhi)就升到4.2 mg/L；而COD濃(nong)度(du)為2171.48 mg/L時(shi)(shi)(shi)，反(fan)(fan)應(ying)15 min時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)DO值(zhi)僅為2.7 mg/L。隨著進水COD的(de)(de)(de)(de)增加，DO第(di)一個(ge)跳躍(yue)點的(de)(de)(de)(de)出(chu)現時(shi)(shi)(shi)間分(fen)別(bie)為曝氣后的(de)(de)(de)(de)第(di)45，75和(he)120 min，DO第(di)二個(ge)跳躍(yue)點出(chu)現的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間分(fen)別(bie)為第(di)75，135和(he)240min。由此可(ke)以(yi)(yi)看(kan)出(chu)，進水COD越大，系(xi)統硝(xiao)化(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)進行得越緩慢。原水的(de)(de)(de)(de)C/N不能(neng)過大，因為自(zi)(zi)養(yang)(yang)菌(jun)(jun)比異(yi)(yi)養(yang)(yang)菌(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)比增長速率(lv)小一個(ge)數量(liang)級(ji)以(yi)(yi)上，而且(qie)異(yi)(yi)養(yang)(yang)菌(jun)(jun)和(he)自(zi)(zi)養(yang)(yang)菌(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)產(chan)率(lv)不同以(yi)(yi)及它們在反(fan)(fan)應(ying)器中(zhong)競(jing)爭底物和(he)溶解氧，對自(zi)(zi)養(yang)(yang)菌(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)生長產(chan)生抑制。COD越大，異(yi)(yi)養(yang)(yang)菌(jun)(jun)生長的(de)(de)(de)(de)越快，自(zi)(zi)養(yang)(yang)菌(jun)(jun)所占的(de)(de)(de)(de)比例就越小，所以(yi)(yi)硝(xiao)化(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)進行充分(fen)的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間就越長。

pH值在(zai)不(bu)同(tong)(tong)進(jin)水(shui)COD條件下(xia)的(de)變(bian)化規律（圖6）也(ye)(ye)與前述（圖3）基本相(xiang)同(tong)(tong)，好(hao)氧(yang)曝氣段也(ye)(ye)出(chu)現(xian)(xian)(xian)了2個(ge)轉折點，只是隨著COD濃度的(de)增加第一(yi)個(ge)轉折點出(chu)現(xian)(xian)(xian)的(de)時(shi)間(jian)(jian)分別(bie)為35，65和(he)120 min，表(biao)明水(shui)中大部分COD降解(jie)完成；第二個(ge)轉折點出(chu)現(xian)(xian)(xian)的(de)時(shi)間(jian)(jian)分別(bie)為65，130和(he)230 min。上述變(bian)化規律與DO出(chu)現(xian)(xian)(xian)時(shi)間(jian)(jian)呈現(xian)(xian)(xian)較為吻合(he)。不(bu)同(tong)(tong)COD質量濃度下(xia)pH變(bian)化有所不(bu)同(tong)(tong)，COD質量濃度越大，反應初期pH下(xia)降越低，波(bo)動得越厲害(hai)；當到COD緩慢降解(jie)階段時(shi)，pH上升的(de)速度也(ye)(ye)越快。

3結 論

（1）采用SBR法處(chu)理垃圾滲濾液，剩(sheng)余(yu)COD濃(nong)(nong)度(du)維持在(zai)450mg/L左右(you)，去(qu)除率接近80%；剩(sheng)余(yu)氨氮濃(nong)(nong)度(du)5mg/L，去(qu)除率高達(da)96%，反應出水(shui)水(shui)質透明(ming)，效果(guo)穩定。

（2）反(fan)應(ying)(ying)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)COD、NH3-N與DO、pH值均呈(cheng)對應(ying)(ying)變化(hua)(hua)，其中(zhong)DO和pH出現了(le)2次(ci)(ci)跳躍：有(you)機(ji)物大部分去(qu)(qu)除(chu)結(jie)束時(shi)DO第(di)一(yi)次(ci)(ci)躍升，在硝(xiao)化(hua)(hua)反(fan)應(ying)(ying)結(jie)束時(shi)，DO出現第(di)二(er)次(ci)(ci)跳躍，并緩慢維持恒定；同時(shi)，在有(you)機(ji)物去(qu)(qu)除(chu)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)pH呈(cheng)現大幅(fu)上(shang)升的現象，當有(you)機(ji)物大部分去(qu)(qu)除(chu)結(jie)束時(shi)pH停(ting)止上(shang)升，隨著硝(xiao)化(hua)(hua)反(fan)應(ying)(ying)的進行pH不(bu)斷(duan)下降直至反(fan)應(ying)(ying)結(jie)束，然后pH突然快速上(shang)升或維持不(bu)變。DO和pH值的這一(yi)變化(hua)(hua)特點可以間接指示有(you)機(ji)物降解的程(cheng)度。

（3）不(bu)同進(jin)水(shui)有機(ji)物濃度試驗也驗證(zheng)(zheng)了DO、pH特征點的重(zhong)現(xian)性，同樣可作(zuo)為SBR法去除有機(ji)物、硝(xiao)化和反硝(xiao)化進(jin)程的模糊(hu)控制(zhi)參數。這對于實(shi)現(xian) SBR 工(gong)藝(yi)的在線(xian)控制(zhi)、保證(zheng)(zheng)出(chu)水(shui)水(shui)質和節約(yue)能耗具有重(zhong)要意義(yi)。

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