生活污水SBR處理工藝運行條件優(yōu)化實(shí)驗研究

摘要：采用模型SBR反應器對生活污水SBR處理工藝的運行條件進(jìn)行了實(shí)驗研究。實(shí)驗結果表明，SBR法對有機物有很好的去除效果，處理后出水COD達到國家一級排放標準，最佳工藝運行條件為曝氣時(shí)間1.5 h，缺氧時(shí)間3 h，沉淀時(shí)間1 h，排水時(shí)間0.5 h，周期5 h；交替式曝氣；pH為6.5~7.5。

關(guān)鍵詞：生活污水 序批式活性污泥法 優(yōu)化 工藝參數

隨著(zhù)我國城市化的不斷發(fā)展，生活污水的排放量越來(lái)越大，與之相應,對城市污水處理設施的需求也越來(lái)越大，尋求高效、經(jīng)濟、穩定的生活污水處理設施已經(jīng)成為水處理技術(shù)的發(fā)展熱點(diǎn)[1]。序批式活性污泥反應器(Sequencing Batch Reactor, SBR) 由于工藝流程簡(jiǎn)單、處理效果穩定、占地面積小、節省費用、耐沖擊負荷強以及能夠脫氮除磷等優(yōu)點(diǎn)，深受中小城市污水處理單位的歡迎[2~4]。但是，由于傳統SBR工藝是分批地處理污水，處理水量受到限制，因此有必要對其工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，合理縮短處理時(shí)間。本試驗主要考察不同曝氣工況與處理效果的關(guān)系，研究有機物的降解規律，尋求最短的處理時(shí)間，確定SBR運行的最佳方式。

1 試驗裝置與方法

1.1 試驗裝置

①反應器 ②攪拌機 ③出水閥 ④微孔曝氣管 ⑤排泥閥

⑥潛水泵 ⑦進(jìn)水閥 ⑧曝氣閥 ⑨原水箱 ⑩鼓風(fēng)機

模型反應器用有機玻璃制成，尺寸為：40 cm×40 cm×50 cm，總容積80 L，有效容積50 L，由鼓風(fēng)機提供空氣，兩根微孔管曝氣，空氣轉子流量計控制氣流量；電機攪拌，電子調壓器控制攪拌速度。

進(jìn)水和出水人工控制，反應、沉淀和空置各周期時(shí)間人工控制。

1.2 試驗菌種和污水水質(zhì)

試驗所用的活性污泥菌種取自廣州獵德污水廠(chǎng)回流污泥，經(jīng)過(guò)20 d馴化之后而得到試驗用活性污泥。試驗用污水成分水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1   人工配水成分水質(zhì)表

1.3 試驗方法

COD的測定采用快速催化氧化法。

試驗采用經(jīng)典SBR運行方式，即由進(jìn)水、反應、沉淀、排水、閑置5個(gè)工序構成一個(gè)周期。試驗分以下4個(gè)部分：（1）通過(guò)控制體系在不同的曝氣工況下運行，監測有機物的降解效果，找出最佳曝氣工況；（2）研究COD隨時(shí)間的降解規律；（3）通過(guò)測定不同沉淀時(shí)間下的沉淀效果，確定最佳沉淀時(shí)間；（4）研究pH對反應的影響，確定體系運行的適宜pH范圍。

2 結果與分析

2.1 曝氣工況參數選擇試驗

表2 曝氣因素試驗

試驗目的是找出SBR工藝運行過(guò)程中影響COD去除率的主要因素及確定較理想的運行方式組合。在試驗中，選取曝氣時(shí)間、缺氧時(shí)間、總反應時(shí)間等影響處理效果的主要因素進(jìn)行試驗，各因素的取值見(jiàn)表2；以COD的去除率為考核指標，試驗結果見(jiàn)表3。

表3 曝氣因素試驗結果

從試驗結果得知，上述影響SBR工藝處理效果的因素從主到次依次為曝氣時(shí)間、缺氧時(shí)間。曝氣時(shí)間是影響處理效果最主要的因素。結果表明，曝氣1 h，缺氧3 h，COD去除率即可高達90%以上，這說(shuō)明在SBR工藝中，COD能在較短的曝氣時(shí)間內去除;各工況的出水都在35~51 mg/L，均低于國家一級排放標準（城鎮二級污水處理廠(chǎng)COD排放標準為60 mg/L,GB8978-1996）。曝氣4 h COD去除率可高達91.96%，但太長(cháng)的反應時(shí)間會(huì )影響處理量、且在節能降耗方面不可取，因而曝氣時(shí)間不能太長(cháng)。由試驗得出的最佳曝氣工況為曝氣1.5 h，缺氧3 h，總反應時(shí)間4.5 h。

2.2   COD隨時(shí)間的降解規律

試驗中采用瞬間進(jìn)水的方式，曝氣與缺氧交替進(jìn)行，曝氣時(shí)間2 h，缺氧時(shí)間3 h，總反應時(shí)間5 h，在反應時(shí)間分別為0（進(jìn)水），1、2、3、4、5 h取樣100 mL，均沉淀1 h后再測定COD。共進(jìn)行了二組試驗，結果見(jiàn)表4和圖2。

表4  COD降解過(guò)程試驗結果   mg/L

由圖2可見(jiàn)，在反應開(kāi)始的1 h內，COD降低迅速，這是由于活性污泥的吸附作用和微生物經(jīng)閑置期活性恢復到最大，產(chǎn)生較大的降解速率。1 h后由于底質(zhì)濃度越來(lái)越小，反應速率越來(lái)越慢。到5 h時(shí)COD下降到50 mg/L以下，COD去除率達到88%以上。

為進(jìn)一步確定最佳總反應時(shí)間，進(jìn)行了對比試驗，試驗組次安排及試驗結果見(jiàn)表5。

表5  總反應時(shí)間參數試驗

從表5可見(jiàn)，4 h以上的處理時(shí)間得到的處理效果并無(wú)明顯差別。為節約處理時(shí)間，增大系統的處理水量，應把總反應時(shí)間控制在5 h內。

綜合以上兩方面試驗結果，把總反應時(shí)間確定為4~5 h，具體可根據進(jìn)水濃度和出水要求進(jìn)行選擇。

2.3 最佳沉淀時(shí)間選擇試驗

分別在曝氣3 h和4 h后，開(kāi)始沉淀并計時(shí)，分別于15、25、40、55、65、80、100、120 min在反應器中取樣，取樣位置為水面以下3 cm。然后，測試上清液的COD濃度。

在運行過(guò)程中污水的pH基本保持在中性范圍，同時(shí)存在一定的波動(dòng)，這是由于反應器內好氧和缺氧交替出現，微生物降解有機物分別生成不同的產(chǎn)物，缺氧狀態(tài)下微生物降解有機物不徹底，生成有機酸，使pH降低；曝氣時(shí)有機酸降解完全，生成CO2逸出水面使pH有一定程度的恢復。

2.4  體系運行的適宜pH范圍

為確定體系運行的適宜pH范圍，進(jìn)行一系列試驗，瞬間進(jìn)水，曝氣時(shí)間1.5 h，缺氧時(shí)間2.5 h，總反應時(shí)間4 h，曝氣分3個(gè)階段，每個(gè)階段30 min，沉淀時(shí)間1 h�？刂苝H為5、6、7、8、9，試驗結果如表7所示。

表7  pH范圍選擇試驗

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行的適宜pH范圍為6.5~7.5。

3 結  論

在本試驗中，SBR的處理效果好，在最優(yōu)工藝運行條件下，出水COD為45.42 mg/L,達到國家一級排放標準，COD的去除率高達91.07%。在曝氣3 h的條件下，可得到COD為38.4 mg/L的良好出水水質(zhì)。

本試驗得到的COD降解規律為：在反應開(kāi)始的1 h內，COD迅速降低，1 h后由于底物濃度越來(lái)越小，反應速率越來(lái)越小，到5 h降解反應基本結束。

本試驗得到的SBR最優(yōu)工藝運行條件為：曝氣時(shí)間1.5 h，缺氧時(shí)間3 h，沉淀時(shí)間1 h，排水時(shí)間0.5 h，周期5 h；交替式曝氣；pH為6.5~7.5。該工藝條件周期短，有利于處理更多的污水；同時(shí)采用交替式曝氣，提高了空氣利用率，曝氣時(shí)間短，節約氣量。來(lái)源：天工網(wǎng)