活性污泥的沉降性能與剩余污泥量對活性污泥法污水處理工藝的運(yùn)行和運(yùn)行費(fèi)用有重要影響。影響活性污泥的沉降性能（SVI）和剩余污泥量的因素有很多，一般認(rèn)為SVI、剩余污泥量主要與污水類型、污泥負(fù)荷、反應(yīng)器類型有關(guān)。在為某廠解決SBR系統(tǒng)曝氣反應(yīng)初期溶氧低的問題時，筆者發(fā)現(xiàn)在SBR中，SVI、剩余污泥量還與反應(yīng)器的進(jìn)水時間和曝氣方式有關(guān)，并做了相應(yīng)的研究。

1實(shí)驗(yàn)裝置與方法

1.1實(shí)驗(yàn)裝置

兩個直徑為19 cm 高40 cm的透明有機(jī)玻璃容器作為實(shí)驗(yàn)SBR反應(yīng)器。有效水深30 cm，因此有效容積為8.5 L。實(shí)驗(yàn)的活性污泥來源于城市污水處理廠的剩余污泥，經(jīng)半個月左右的馴化后用于正式實(shí)驗(yàn)。 反應(yīng)器內(nèi)平均活性污泥濃度3000mg/L左右。兩個反應(yīng)器平行工作，用以比較。曝氣系統(tǒng)由一組設(shè)在反應(yīng)器底部的微孔曝氣頭、空氣管道、可調(diào)式氣體流量計(jì)、電磁閥和氣源組成。電磁閥用以切換氣源（見圖1）。各反應(yīng)器設(shè)置一小型攪拌器，以47轉(zhuǎn)/分的慢速在反應(yīng)器的進(jìn)水階段及反應(yīng)階段對混合液進(jìn)行攪拌。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)是在運(yùn)行周期均為6小時、反應(yīng)時間為3小時，污泥負(fù)荷為Li =0.2 (d-1)和供氣總量相同的條件下，對四種運(yùn)行方式進(jìn)行比較：(I) 短時進(jìn)水（以下縮寫為IF）；(II) 30分鐘缺氧進(jìn)水（以下縮寫為F30）；(III) 30分鐘曝氣進(jìn)水（以下縮寫為A-F30）；(IV) 30分鐘缺氧進(jìn)水及分級反應(yīng)曝氣（以下縮寫為分級-A）。供氣總量為234升。四種運(yùn)行方式的內(nèi)容與時間分配為，IF：2分鐘缺氧進(jìn)水， 3小時曝氣反應(yīng)(曝氣強(qiáng)度為1。3 l/min)，沉淀3/4小時，撇水0.5小時；F30：缺氧進(jìn)水30分鐘，反應(yīng)3小時(曝氣強(qiáng)度同IF的)，沉淀1小時，撇水0.5小時；A-F30：曝氣進(jìn)水30分鐘(進(jìn)水、反應(yīng)的曝氣強(qiáng)度均勻一致，為1.1l/min)，其余各階段同F(xiàn)30的；分級-A： 曝氣反應(yīng)共3小時，反應(yīng)階段前0.5小時，曝氣強(qiáng)度為2。5l/min，其后減小為0。90l/min；其余各階段同F(xiàn)30的。

1.3 廢水

本實(shí)驗(yàn)用醋酸和氨鹽、磷酸鹽、微量元素配置成人造廢水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。廢水BOD5 =303mg/l。

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

在本實(shí)驗(yàn)條件下，四種運(yùn)行方式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)整理，按下列式子計(jì)算產(chǎn)泥率:     

結(jié)果為，IF方式下活性污泥的產(chǎn)泥率為0.53，F(xiàn)30為0。48，A-F30為0.47，分級-A為0.33。 分級-A方式下的產(chǎn)泥率明顯低于運(yùn)行方式IF和F30的 。

2.1 從一個周期基質(zhì)量的變化分析運(yùn)行方式對產(chǎn)泥率的影響

按四種運(yùn)行方式運(yùn)行的各反應(yīng)器一個周期內(nèi)水中殘余COD的變化情況。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在IF的反應(yīng)初期，COD有明顯的、速率較快的下降; 這是生物吸附引起的。 類似的現(xiàn)象在F30的進(jìn)水階段也被測得，只是由于進(jìn)水較緩、有利吸附的條件持續(xù)時間較長，下降速率較小。 IF反應(yīng)初期及F30進(jìn)水后階段，COD在下降之后的上升，可分別認(rèn)為是曝氣反應(yīng)促使部分被吸附基質(zhì)釋放和基質(zhì)被吸附飽和之后濃度在混合液中增加的結(jié)果。A-F30的進(jìn)水階段，由于曝氣，類似的吸附現(xiàn)象不明顯。 比較可見，由于進(jìn)水階段的吸附和少量生化反應(yīng)(缺氧或好氧)，一個周期內(nèi)，F(xiàn)30和A-F30的平均COD水平低于IF的; 而這三個方式下混合液中平均COD水平均高于分級-A的，尤其是IF和F30反應(yīng)的前半階段COD水平約是分級-A同期COD的2倍; 這主要是在分級-A方式下，生化降解反應(yīng)比較強(qiáng)烈的緣故 (原因分析后敘) 。所以，由于COD平均水平較低，分級-A方式下微生物的內(nèi)源分解大于合成，活性污泥的產(chǎn)率較低; 而IF的情況則相反。

2.2 從生物活動的角度理解運(yùn)行方式對產(chǎn)泥率的影響

四種方式下生化反應(yīng)強(qiáng)度的不同可由一個周期內(nèi)SOUR隨時間的變化得到驗(yàn)證。SOUR反映了生物活動強(qiáng)度。從本實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)（圖3）發(fā)現(xiàn)，SOUR與基質(zhì)濃度、曝氣強(qiáng)度有關(guān)。 F30和分級-A的進(jìn)水階段，SOUR隨基質(zhì)量的增加而上升。 實(shí)際上在缺氧的情況下，好氧生物的活動很低，而OUR是在混合液先充氧況下測得的，這一階段的SOUR值反映的是一種潛在生物活動能量。在反應(yīng)階段的前50分鐘，所有這四種運(yùn)行方式的SOUR曲線均呈現(xiàn)一近似水平段。 這是在基質(zhì)濃度飽和情況下，SOUR的最大值(記作SOURmax)。 實(shí)驗(yàn)表明SOURmax亦與曝氣強(qiáng)度有關(guān)。F30、IF方式曝氣強(qiáng)度為1.3l/min，SOURmax為3.1 ´10-4mgO2/l-min-mgMLVSS;。 分級-A第一階段曝氣強(qiáng)度為2。6l/min，SOURmax高達(dá)近4.0´10-4mgO2/l-min-mgMLVSS; A-F30曝氣強(qiáng)度為1.1l/min，SOURmax約為2.8´10-4mgO2/l-min-mgMLVSS。從圖4中可見，在A-F30、F30、IF方式的曝氣階段初期，DO接近于零。這是因?yàn)?，反?yīng)器在平均值的曝氣強(qiáng)度下，供氧速率跟不上因強(qiáng)烈的生物活動引起的需氧速率。因而微生物活動受到抑制。 而分級-A的第一階段曝氣中，DO形成一突躍。這可認(rèn)為在高于標(biāo)準(zhǔn)平均值的曝氣強(qiáng)度下，供氧速率可超過因強(qiáng)烈的生物活動引起的需氧速率。因此，微生物活動強(qiáng)烈，SOUR值較高。由此可見，在分級-A方式下的反應(yīng)初期，較高的溶氧水平、因較大曝氣強(qiáng)度而加強(qiáng)的混合液攪拌和物質(zhì)傳遞，加快了基質(zhì)的生物降解，使微生物較早地進(jìn)入內(nèi)源呼吸狀態(tài)，因此污泥產(chǎn)率較低。而在其它三種方式下，溶氧不足抑制了生物活動，生物降解相對較慢，推遲了微生物進(jìn)入內(nèi)源呼吸狀態(tài)，即微生物處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)的時間較短，污泥產(chǎn)率較高。

2.3 運(yùn)行方式對污泥性質(zhì)的影響及其分析

實(shí)驗(yàn)顯示，四種方式下活性污泥的性質(zhì)也不盡相同。圖5是根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)繪制的四種方式下活性污泥的沉降曲線。曲線前半段的斜率可表示污泥的沉降速率，而后半段的縱坐標(biāo)值和斜率則反映了污泥的壓縮性能。圖中可見,IF、A-F30與分級-A方式下污泥的沉降性、壓縮性均優(yōu)于F30，其中IF方式下污泥的沉降性、壓縮性最好，A-F30與分級-A的相近，居次。沉降性好，在沉淀階段有利于固液分離，而壓縮性好則有利于污泥濃縮與脫水。從濃度梯度角度看，按IF方式運(yùn)行，廢水瞬時進(jìn)入SBR，混合液中的基質(zhì)降解過程類似某一時刻進(jìn)入連續(xù)、推流式反應(yīng)器的一批混合液中的基質(zhì)降解過程，濃度梯度大，因而污泥性能好。進(jìn)水時間越長，反應(yīng)器的f : r 比(進(jìn)水:反應(yīng)比)增大，混合液中基質(zhì)濃度梯度越接近完全混合反應(yīng)器，有利于絲狀菌生長，污泥性能越差。 因而F30、A-F30與分級-A方式下的污泥性能要遜于IF方式下的。

結(jié)論

SBR進(jìn)水階段的長短、是否曝氣，反應(yīng)階段曝氣強(qiáng)度的分布都會影響活性污泥的產(chǎn)率與性質(zhì)。較長時間進(jìn)水和反應(yīng)初期高強(qiáng)度曝氣，可使反應(yīng)器污泥產(chǎn)率較低; 其中反應(yīng)初期能克服需氧量的高強(qiáng)度曝氣對降低污泥產(chǎn)率作用明顯?？焖龠M(jìn)水方式下活性污泥的性能最佳。

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