改良SBR工藝脫氮除磷的試驗(yàn)研究

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簡(jiǎn)介： 改良SBR 工藝是在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上在反應(yīng)器中加一隔板。通過調(diào)節(jié)曝氣時(shí)間、溶解氧、好氧缺氧厭氧區(qū)體積大小等對(duì)模擬城市生活污水進(jìn)行處理，得出優(yōu)化條件。結(jié)果表明： 曝氣5 小時(shí)，溶解氧為2.0mg/L,隔板距水面8.3 厘米時(shí)，SBR 改良工藝處理出水CODcr 及脫氮除磷效果明顯。
關(guān)鍵字：SBR 脫氮除磷 改良工藝

SBR 在城鎮(zhèn)污水、農(nóng)產(chǎn)品加工廢水、啤酒廢水、化工廢水、印染廢水、造紙廢水、垃

　　圾場(chǎng)滲出液等處理方面得到了開發(fā)和應(yīng)用。但是傳統(tǒng)SBR 法處理城市污水的運(yùn)行過程中,經(jīng)常出現(xiàn)脫氮除磷效果不能同時(shí)達(dá)到最佳。本試驗(yàn)在傳統(tǒng)工藝的反應(yīng)器中添加隔板，創(chuàng)造好氧區(qū)與厭氧區(qū)，并對(duì)SBR 工藝反應(yīng)器中好氧缺氧厭氧區(qū)的合理空間分配，同時(shí)控制好其他影響因素，使脫氮除磷均達(dá)到最好。

　　1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

　　1.1 試驗(yàn)裝置

　　圖1 實(shí)驗(yàn)裝置圖

　　1 進(jìn)水桶 2 蠕動(dòng)泵 3 定時(shí)器 4 反應(yīng)器 5 固定泵的鐵架 6 潛水泵 7 泡沐 8 隔板 9排泥口 10 微孔曝氣頭 11 空氣流量計(jì) 12 空壓機(jī) 13 出水桶 14 電源

　　反應(yīng)器所用材料為有機(jī)玻璃，內(nèi)徑28.8 cm，有效高度25.0 cm，有效容積6.0L，隔板正中有一個(gè)直徑為6 厘米的圓孔，圓孔上方有微孔曝氣器。試驗(yàn)裝置見圖1 。試驗(yàn)污水為人工配制（成分見表1）。污水由蠕動(dòng)泵流入反應(yīng)器底部厭氧區(qū)，經(jīng)潛水泵輸送到圓孔處，再經(jīng)微孔曝氣器曝氣流向隔板四周，從而在隔板上方形成一個(gè)好氧區(qū)；污水又由隔板邊緣流向隔板下方進(jìn)入缺氧區(qū)，隨后流進(jìn)厭氧區(qū)。構(gòu)成了厭氧-好氧-缺氧流態(tài)，即通過A/A/O（厭氧/好氧/缺氧）工藝來達(dá)到去除有機(jī)物和氮磷的目的。

　　表1 人工配水水質(zhì)

　　1.2 活性污泥馴化

　　活性污泥取自徐州國楨污水處理廠二沉池，接種前將污泥進(jìn)行反復(fù)淘洗^[8]，去掉上層漂

　　浮物和下層大塊沉積物，留下顆粒細(xì)小的污泥；然后空曝一天，利用內(nèi)源呼吸作用，使異養(yǎng)

　　菌自身消耗并去掉不利物質(zhì)；最后把污泥放入反應(yīng)器中進(jìn)行間歇培養(yǎng)。馴化初期，污泥呈絮

　　狀，出水渾濁；至第20 天時(shí)，污泥變成棕黃色大泥團(tuán)，鏡檢發(fā)現(xiàn)大量鐘蟲、吸管蟲和各種

　　后生動(dòng)物等微生物，污泥濃度達(dá)到3400～4000 mg/L，氨氮去除率達(dá)到95%以上，這時(shí)認(rèn)為

　　馴化結(jié)束^[9]。

　　2 結(jié)果與討論

　　2.1 曝氣方式對(duì)脫氮除磷的影響

　　根據(jù)開始曝氣時(shí)間與充水時(shí)序的不同，SBR 法可分成三種不同的曝氣方式^[10]：限制曝（充水完畢后再開始曝氣）；半限制曝氣（充水階段的后期開始曝氣）；非限制曝氣（邊充水邊曝氣）。實(shí)驗(yàn)在進(jìn)水濃度、進(jìn)水時(shí)間等條件相同的情況下，研究曝氣方式對(duì)脫氮除磷效果的影響，結(jié)果見圖2、3。

　　圖2 不同曝氣方式條件下，總氮去除率隨時(shí)間的變化情況

　　圖3 不同曝氣方式條件下，總磷去除率隨時(shí)間的變化情況

　　采用非限制曝氣方式脫氮、除磷均達(dá)到最好，分別為88.2%-89.0%、70.6%-73.5%。這是由于邊反應(yīng)邊充水過程延長進(jìn)水歷時(shí)，降低了反應(yīng)器內(nèi)的有機(jī)物濃度水平，增加了反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度，有利于硝化菌的生長，提高了硝化效率;利用原污水作為反硝化碳源，取得了較高的反硝化效率。從而使整個(gè)脫氮效率得到提高。同時(shí)在厭氧區(qū)充水緩慢攪拌有利于釋磷，再進(jìn)入好氧區(qū)時(shí)，使之把過多的磷積累于聚磷菌體內(nèi)，有利于廢水中磷的去除。故試驗(yàn)采用非限制曝氣方式。

　　2.2 運(yùn)行參數(shù)對(duì)脫氮除磷的影響

　　實(shí)驗(yàn)在非限制曝氣方式，沉淀45 分鐘，排水30 分鐘，閑置15 分鐘條件下運(yùn)行，研究了曝氣時(shí)間、溶解氧、反應(yīng)區(qū)體積大小對(duì)脫氮除磷的影響。

　　2.2.1 曝氣時(shí)間對(duì)脫氮除磷的影響  

　　試驗(yàn)在溶解氧為2.0mg/L、隔板距水面8.3 厘米條件下，采用了曝氣時(shí)間為6 小時(shí)、5 小時(shí)、4 小時(shí)三種情況， 對(duì)脫氮除磷過程進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果見圖4 、5 。

　　圖4 不同曝氣時(shí)間條件下，總氮去除率隨時(shí)間的變化情況   　 圖5 不同曝氣時(shí)間條件下，總磷去除率隨時(shí)間的變化情況

　　試驗(yàn)結(jié)果表明：曝氣6 小時(shí)，總氮、總磷去除率分別為78.6%-81.0%、59.8-62.8%；曝氣5 小時(shí)脫氮除磷效果最好，分別達(dá)到87.1%-90.8%、64.3%-70.2%；曝氣時(shí)間為4 小時(shí)， TN 去除率為 79.8%-81.7%，TP 去除率僅為25.3%-33.1%。由此得知曝氣時(shí)間最佳選擇5 小時(shí)。因?yàn)闀r(shí)間過長，會(huì)使聚磷菌消耗過多的PHB，影響磷的吸收，當(dāng)處于厭氧段后，雖然聚磷菌能以最快的速率釋放磷，但是這些磷在后續(xù)的好氧階段卻不能再被完全吸收，即過量吸磷受到破壞，除磷效果同樣差。相反時(shí)間過短，氨氮氧化受到限制，從而影響氮的去除效果。同時(shí)好氧區(qū)磷的吸收速率可能不會(huì)受到影響，但好氧時(shí)間過短，吸收磷的量降低。

　　2.2.2 溶解氧對(duì)脫氮除磷的影響

　　滿足“硝化需氧量”的溶解氧濃度為2.0-3.0mg/L，硝化菌可以忍受的極限溶解氧濃度為0.5-0.7 mg/L。反硝化反應(yīng)正常進(jìn)行的溶解氧濃度在0.5mg/L 以下；足夠的氧可以滿足聚磷菌對(duì)其貯積的PHB 進(jìn)行降解，釋放足夠的能量供其過量攝磷所需。在厭氧區(qū)要嚴(yán)格控制厭氧條件（DO=0），否則會(huì)影響聚磷菌的生長、釋磷能力及有機(jī)基質(zhì)合成PHB 的能力^[11]。

　　實(shí)驗(yàn)對(duì)好氧區(qū)不同溶解氧濃度進(jìn)行了研究,結(jié)果如圖4、5 所示。

　　當(dāng)溶解氧濃度為2.0 mg/L 時(shí)，TN去除率達(dá)到82.0%-88.8%，TP 去除率達(dá)到57.9%-70.4%； 溶解氧濃度為3.0 mg/L 時(shí)脫氮除磷效果分別為87.6%-90.3%、66.3%-71.4%?？梢娫黾尤芙庋鯘舛葘?duì)脫氮除磷影響不大，兼顧經(jīng)濟(jì)節(jié)能。故實(shí)驗(yàn)采用溶解氧濃度2.0mg/L。

　　2.2.3 反應(yīng)區(qū)對(duì)脫氮除磷的影響

　　好氧缺氧厭氧區(qū)的體積比大小除了與污泥本身性質(zhì)等有關(guān)外，主要與反應(yīng)器中擋板位置有關(guān)，試驗(yàn)通過隔板距水面12.5 厘米、8.3 厘米、6.3 厘米（分別占反應(yīng)器有效高度二分之一、三分之一、四分之一）三種情況進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果見圖6、7。

　　隔板距水面12.5 厘米時(shí)，總氮和總磷的去除效果非常差，分別為47.6%-53.3%、23.5%-30.2%；調(diào)整隔板距水面8.3 厘米效果明顯變好，去除率高達(dá)79.5%-90.8%和57.9%-70.4%；隔板距水面6.3 厘米，總氮和總磷去除效果降低。說明反應(yīng)器中好氧區(qū)和缺氧厭氧區(qū)體積合理分配是生物高效脫氮除磷的關(guān)鍵，隔板距水面距離選8.3 厘米最好。隔板距水面12.5 厘米，好氧區(qū)太大，微生物菌體內(nèi)的碳能源存貯物大量消耗，聚磷菌為獲得維持其基礎(chǔ)新陳代謝所需能量，需對(duì)聚磷顆粒進(jìn)行水解，故慢速釋磷，內(nèi)源反硝化脫氮效果也不好；隔板距水面6.3 厘米，好氧區(qū)過小，在好氧區(qū)氨氮只有部分經(jīng)硝化作用變成硝態(tài)氮，磷也不能被微生物完全吸收，從而影響脫氮除磷效果。

　　3 結(jié)論

　　（1）改良SBR 工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作和維護(hù)管理，運(yùn)行費(fèi)用低。

　?。?）改良SBR 工藝脫氮效果很高，磷的去除率也好。

　　（3）通過實(shí)驗(yàn)確定改良SBR 工藝優(yōu)化條件：曝氣時(shí)間5 小時(shí)、溶解氧2.0 mg/L、隔板距水面8.3 厘米。在優(yōu)化條件下出水 CODcr、NH3-N、 TN 和TP 濃度分別達(dá)到：45.3-70.2mg/L 、0.79-3.82 mg/L 、4.6-8.2 mg/L 和1.3-1.8 mg/L，去除率分別達(dá)到74.2%-80.3%、92.9%-98.1%、86.4%-91.0%和68.1%-75.8%，比傳統(tǒng)SBR 工藝脫氮除磷效果好。

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