摘(zhai)要：采用模(mo)型(xing)SBR反應器對生活(huo)污(wu)水SBR處理(li)工藝(yi)的(de)運行(xing)(xing)條件進行(xing)(xing)了實驗研(yan)究。實驗結(jie)果表(biao)明，SBR法對有(you)機物有(you)很好的(de)去除(chu)效果，處理(li)后出水COD達到國家一級排放標準(zhun)，最佳工藝(yi)運行(xing)(xing)條件為(wei)曝氣時間(jian)(jian)1.5 h，缺氧時間(jian)(jian)3 h，沉(chen)淀時間(jian)(jian)1 h，排水時間(jian)(jian)0.5 h，周期(qi)5 h；交替式曝氣；pH為(wei)6.5~7.5。

關鍵詞：生活(huo)污水 序批式活(huo)性污泥法 優化 工(gong)藝參數

隨著我國城市化的(de)(de)(de)不(bu)斷(duan)發(fa)展，生活污(wu)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)排放量越(yue)(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)(yue)大，與之相應(ying),對城市污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)設施的(de)(de)(de)需求(qiu)也越(yue)(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)(yue)大，尋求(qiu)高效(xiao)、經濟、穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)生活污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)設施已經成為水(shui)(shui)處(chu)理(li)技術的(de)(de)(de)發(fa)展熱點[1]。序批(pi)式(shi)活性污(wu)泥反應(ying)器(qi)(Sequencing Batch Reactor, SBR) 由(you)于工藝流程(cheng)簡(jian)單、處(chu)理(li)效(xiao)果穩(wen)定(ding)、占地(di)面積小、節省費用、耐(nai)沖擊負荷強以及能夠(gou)脫(tuo)氮除磷等(deng)優(you)點，深(shen)受中小城市污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)單位的(de)(de)(de)歡迎[2~4]。但是，由(you)于傳統SBR工藝是分(fen)批(pi)地(di)處(chu)理(li)污(wu)水(shui)(shui)，處(chu)理(li)水(shui)(shui)量受到限制，因此有(you)必要對其工藝條件進行優(you)化，合(he)理(li)縮短(duan)處(chu)理(li)時(shi)間。本試驗主(zhu)要考察(cha)不(bu)同曝氣工況與處(chu)理(li)效(xiao)果的(de)(de)(de)關系，研究有(you)機物的(de)(de)(de)降解規律，尋求(qiu)最(zui)短(duan)的(de)(de)(de)處(chu)理(li)時(shi)間，確定(ding)SBR運行的(de)(de)(de)最(zui)佳方(fang)式(shi)。

1 試驗裝置與方法

1.1 試驗裝置

①反(fan)應器 ②攪拌機 ③出水閥(fa) ④微孔(kong)曝(pu)氣管(guan) ⑤排泥閥(fa)

⑥潛水泵 ⑦進水閥 ⑧曝氣閥 ⑨原水箱 ⑩鼓風(feng)機

模型反(fan)應器用有機(ji)玻璃制成，尺寸為：40 cm×40 cm×50 cm，總容(rong)積80 L，有效容(rong)積50 L，由鼓(gu)風機(ji)提(ti)供空氣(qi)，兩根微孔(kong)管曝(pu)氣(qi)，空氣(qi)轉子流量(liang)計(ji)控制氣(qi)流量(liang)；電(dian)機(ji)攪(jiao)拌，電(dian)子調壓器控制攪(jiao)拌速度。

進(jin)水和出水人工控(kong)制，反應、沉淀(dian)和空(kong)置各(ge)周(zhou)期(qi)時間人工控(kong)制。

1.2 試驗菌(jun)種和污水(shui)水(shui)質

試驗(yan)所用(yong)的活性污(wu)(wu)泥(ni)(ni)菌(jun)種取自廣(guang)州獵德(de)污(wu)(wu)水廠回流污(wu)(wu)泥(ni)(ni)，經過20 d馴(xun)化之后(hou)而(er)得到試驗(yan)用(yong)活性污(wu)(wu)泥(ni)(ni)。試驗(yan)用(yong)污(wu)(wu)水成(cheng)分(fen)水質見(jian)表(biao)1。

表(biao)1   人工配水成分水質表(biao)

1.3 試驗方法

COD的(de)測定采用快速催(cui)化氧化法。

試(shi)驗采用經典SBR運行(xing)(xing)方式，即(ji)由進水、反應(ying)、沉(chen)淀、排水、閑置5個工(gong)序構成一個周期。試(shi)驗分以下4個部(bu)分：（1）通過(guo)控制體(ti)系在(zai)不(bu)同的(de)(de)曝氣(qi)工(gong)況下運行(xing)(xing)，監(jian)測(ce)有(you)機物的(de)(de)降(jiang)解效(xiao)(xiao)果，找出最佳(jia)曝氣(qi)工(gong)況；（2）研究COD隨時間(jian)(jian)的(de)(de)降(jiang)解規(gui)律；（3）通過(guo)測(ce)定不(bu)同沉(chen)淀時間(jian)(jian)下的(de)(de)沉(chen)淀效(xiao)(xiao)果，確定最佳(jia)沉(chen)淀時間(jian)(jian)；（4）研究pH對反應(ying)的(de)(de)影響，確定體(ti)系運行(xing)(xing)的(de)(de)適宜pH范圍(wei)。

2 結果與分析

2.1 曝氣工(gong)況(kuang)參(can)數選擇試驗(yan)

表2 曝氣因素試驗

試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)目的(de)是找出SBR工藝運(yun)行(xing)過程(cheng)中影(ying)響(xiang)COD去(qu)除率(lv)的(de)主要因(yin)(yin)素(su)及確定(ding)較理想的(de)運(yun)行(xing)方式組合。在試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)中，選(xuan)取曝(pu)氣時(shi)間(jian)(jian)、缺氧時(shi)間(jian)(jian)、總反應(ying)時(shi)間(jian)(jian)等(deng)影(ying)響(xiang)處理效果的(de)主要因(yin)(yin)素(su)進行(xing)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)，各因(yin)(yin)素(su)的(de)取值見表2；以COD的(de)去(qu)除率(lv)為考核指標，試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)結果見表3。

表3 曝氣因素試驗(yan)結果(guo)

從試驗(yan)結果得知，上述影(ying)(ying)(ying)響(xiang)SBR工(gong)藝處理(li)(li)效(xiao)果的因(yin)(yin)素從主到次(ci)依次(ci)為(wei)曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)時間(jian)(jian)、缺氧時間(jian)(jian)。曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)時間(jian)(jian)是影(ying)(ying)(ying)響(xiang)處理(li)(li)效(xiao)果最主要的因(yin)(yin)素。結果表明，曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)1 h，缺氧3 h，COD去除率即可高達90%以(yi)上，這說(shuo)明在(zai)SBR工(gong)藝中，COD能在(zai)較短(duan)的曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)時間(jian)(jian)內去除;各工(gong)況(kuang)的出水都在(zai)35~51 mg/L，均低(di)于國家一級排放標準(zhun)(zhun)（城鎮二級污水處理(li)(li)廠COD排放標準(zhun)(zhun)為(wei)60 mg/L,GB8978-1996）。曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)4 h COD去除率可高達91.96%，但太長(chang)的反應(ying)時間(jian)(jian)會影(ying)(ying)(ying)響(xiang)處理(li)(li)量、且(qie)在(zai)節能降耗方面(mian)不(bu)可取，因(yin)(yin)而曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)時間(jian)(jian)不(bu)能太長(chang)。由試驗(yan)得出的最佳曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)況(kuang)為(wei)曝(pu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)1.5 h，缺氧3 h，總反應(ying)時間(jian)(jian)4.5 h。

2.2   COD隨時間(jian)的降解規(gui)律

試驗中(zhong)采用瞬間進水的方式(shi)，曝氣與(yu)缺氧(yang)交替進行(xing)，曝氣時(shi)間2 h，缺氧(yang)時(shi)間3 h，總(zong)反應時(shi)間5 h，在反應時(shi)間分(fen)別為0（進水），1、2、3、4、5 h取樣100 mL，均沉淀1 h后(hou)再測定COD。共進行(xing)了二組試驗，結(jie)果見表4和圖2。

表4  COD降(jiang)解過程試驗結果(guo)   mg/L

由圖(tu)2可(ke)見，在反應(ying)開始(shi)的(de)1 h內，COD降低迅速(su)，這是由于(yu)活(huo)性污泥的(de)吸附作用和微生(sheng)物(wu)經閑置期活(huo)性恢(hui)復到(dao)最大，產生(sheng)較大的(de)降解速(su)率(lv)。1 h后由于(yu)底質(zhi)濃度越(yue)(yue)來越(yue)(yue)小，反應(ying)速(su)率(lv)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)慢。到(dao)5 h時COD下(xia)降到(dao)50 mg/L以下(xia)，COD去(qu)除(chu)率(lv)達到(dao)88%以上。

為進一步確(que)定最佳總反(fan)應時(shi)間，進行了(le)對(dui)比試驗(yan)，試驗(yan)組次安(an)排及(ji)試驗(yan)結果見表(biao)5。

表5  總反應時間(jian)參(can)數試驗

從表5可見，4 h以上的處(chu)(chu)(chu)理時(shi)(shi)間(jian)得到的處(chu)(chu)(chu)理效果并無明(ming)顯差別。為節約(yue)處(chu)(chu)(chu)理時(shi)(shi)間(jian)，增大系統的處(chu)(chu)(chu)理水(shui)量，應(ying)把總反應(ying)時(shi)(shi)間(jian)控制在5 h內。

綜合以上兩方面試驗結果(guo)，把總反應時間確定為4~5 h，具體可根據進水濃(nong)度和出水要求(qiu)進行選擇。

2.3 最佳(jia)沉淀時間選擇試驗

分別(bie)在曝氣3 h和4 h后，開始沉淀并計時(shi)，分別(bie)于15、25、40、55、65、80、100、120 min在反應器中取(qu)樣(yang)，取(qu)樣(yang)位置為水面以下3 cm。然后，測(ce)試上(shang)清液的COD濃度。

在運行過程中污水的(de)pH基本(ben)保(bao)持在中性范圍，同(tong)時存(cun)在一定的(de)波動，這是由于反應器內好氧和缺氧交(jiao)替(ti)出現，微生(sheng)物降(jiang)(jiang)解有(you)機(ji)物分別生(sheng)成不同(tong)的(de)產物，缺氧狀態下微生(sheng)物降(jiang)(jiang)解有(you)機(ji)物不徹底，生(sheng)成有(you)機(ji)酸，使(shi)pH降(jiang)(jiang)低；曝(pu)氣時有(you)機(ji)酸降(jiang)(jiang)解完全，生(sheng)成CO2逸(yi)出水面使(shi)pH有(you)一定程度的(de)恢復。

2.4  體系(xi)運行的(de)適宜pH范圍

為(wei)(wei)確定體(ti)系(xi)運行的適宜pH范圍，進行一系(xi)列試(shi)驗，瞬間(jian)進水，曝(pu)氣時(shi)間(jian)1.5 h，缺氧時(shi)間(jian)2.5 h，總反應時(shi)間(jian)4 h，曝(pu)氣分3個(ge)階段，每個(ge)階段30 min，沉淀時(shi)間(jian)1 h。控制pH為(wei)(wei)5、6、7、8、9，試(shi)驗結果(guo)如表7所示。

表7  pH范圍選擇試驗(yan)

污水呈中性有利于微生物降解有機物，試驗結果顯示體系運(yun)行(xing)的適宜(yi)pH范圍(wei)為6.5~7.5。

3 結  論

在(zai)本試驗中，SBR的處理(li)效(xiao)果好(hao)，在(zai)最優(you)工藝運行條(tiao)件(jian)下，出水COD為45.42 mg/L,達(da)(da)到(dao)國家(jia)一級排放標準(zhun)，COD的去除率高達(da)(da)91.07%。在(zai)曝氣3 h的條(tiao)件(jian)下，可(ke)得到(dao)COD為38.4 mg/L的良好(hao)出水水質。

本試驗得(de)到(dao)的COD降(jiang)解(jie)(jie)規律為(wei)：在(zai)反應開始的1 h內，COD迅速降(jiang)低，1 h后由(you)于底物(wu)濃度越來(lai)越小，反應速率越來(lai)越小，到(dao)5 h降(jiang)解(jie)(jie)反應基本結束。

本試驗(yan)得到的SBR最優工藝運行條件為：曝氣(qi)(qi)(qi)時(shi)間(jian)1.5 h，缺氧時(shi)間(jian)3 h，沉淀(dian)時(shi)間(jian)1 h，排水(shui)時(shi)間(jian)0.5 h，周(zhou)期5 h；交(jiao)替式曝氣(qi)(qi)(qi)；pH為6.5~7.5。該工藝條件周(zhou)期短(duan)，有利于(yu)處理更(geng)多的污水(shui)；同時(shi)采(cai)用(yong)交(jiao)替式曝氣(qi)(qi)(qi)，提高了(le)空氣(qi)(qi)(qi)利用(yong)率，曝氣(qi)(qi)(qi)時(shi)間(jian)短(duan)，節(jie)約氣(qi)(qi)(qi)量。

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