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行了實驗研究。實驗結果表明，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間1.5 h，缺氧時間3 h，沉淀時間1 h，排水時間0.5 h，周期5 h;交替式曝氣;pH為6.5~7.5。

關鍵詞：生活污水 序批式活性污泥法 優(yōu)化 工藝參數

隨著我國城市化的不斷發(fā)展，生活污水的排放量越來越大，與之相應,對城市污水處理設施的需求也越來越大，尋求高效、經濟、穩(wěn)定的生活污水處理設施已經成為水處理技術的發(fā)展熱點[1]。序批式活性污泥反應器(Sequencing Batch Reactor, SBR) 由于工藝流程簡單、處理效果穩(wěn)定、占地面積小、節(jié)省費用、耐沖擊負荷強以及能夠脫氮除磷等優(yōu)點，深受中小城市污水處理單位的歡迎[2~4]。但是，由于傳統(tǒng)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行優(yōu)化，合理縮短處理時間。本試驗主要考察不同曝氣工況與處理效果的關系，研究有機物的降解規(guī)律，尋求最短的處理時間，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進水閥 ⑧曝氣閥 ⑨原水箱 ⑩鼓風機

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。

進水和出水人工控制，反應、沉淀和空置各周期時間人工控制。

1.2 試驗菌種和污水水質

試驗所用的活性污泥菌種取自廣州獵德污水廠回流污泥，經過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見表1。

表1 人工配水成分水質表

成分濃度(mg/L)水質指標數值

淀粉50COD(mg/L)179~508

葡萄糖100pH6.5~7.5

磷酸二氫鉀6.58溫度(℃)19~25

氯化銨28.66

1.3 試驗方法

COD的測定采用快速催化氧化法。

試驗采用經典SBR運行方式，即由進水、反應、沉淀、排水、閑置5個工序構成一個周期。試驗分以下4個部分：(1)通過控制體系在不同的曝氣工況下運行，監(jiān)測有機物的降解效果，找出最佳曝氣工況;(2)研究COD隨時間的降解規(guī)律;(3)通過測定不同沉淀時間下的沉淀效果，確定最佳沉淀時間;(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

工況時間(h)

好氧缺氧總反應歷時沉淀歷時

14481

24371

33471

42.254.256.51

53361

61.54.561

72351

81.534.51

91.52.541

101341

111341

試驗目的是找出SBR工藝運行過程中影響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，選取曝氣時間、缺氧時間、總反應時間等影響處理效果的主要因素進行試驗，各因素的取值見表2;以COD的去除率為考核指標，試驗結果見表3。

表3 曝氣因素試驗結果

工 況進水COD(mg/L)出水COD(mg/L)COD去除率(%)

1240.7435.6585.19

2460.7637.0591.96

3179.6535.7680.09

4356.0243.7487.71

5460.7638.4091.67

6482.8540.1791.68

7436.1450.5288.42

8508.6145.4291.07

9445.4746.2789.61

10482.8545.7690.52

11474.0349.3189.60

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間、缺氧時間。曝氣時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，這說明在SBR工藝中，COD能在較短的曝氣時間內去除;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(zhèn)二級污水處理廠COD排放標準為60 mg/L,GB8978-1996)。曝氣4 h COD去除率可高達91.96%，但太長的反應時間會影響處理量、且在節(jié)能降耗方面不可取，因而曝氣時間不能太長。由試驗得出的最佳曝氣工況為曝氣1.5 h，缺氧3 h，總反應時間4.5 h。

2.2 COD隨時間的降解規(guī)律

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

表4 COD降解過程試驗結果 mg/L

反應時間(h)012345

組次1440.00161.50108.1764.3754.2550.52

組次2508.61162.3388.4850.3345.4247.58

由圖2可見，在反應開始的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閑置期活性恢復到最大，產生較大的降解速率。1 h后由于底質濃度越來越小，反應速率越來越慢。到5 h時COD下降到50 mg/L以下，COD去除率達到88%以上。

為進一步確定最佳總反應時間，進行了對比試驗，試驗組次安排及試驗結果見表5。

表5 總反應時間參數試驗

好氧(h)缺氧(h)總反應時間(h)進水COD(mg/L)出水COD(mg/L)去除率 (%)

448240.7435.6585.19

437460.7637.0591.96

2.254.256.5356.0243.7487.71

1.54.56482.8540.1791.68

235436.1450.5288.42

1.534.5508.6145.4291.07

134482.8545.7690.52

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

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

2.3 最佳沉淀時間選擇試驗

分別在曝氣3 h和4 h后，開始沉淀并計時，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。

在運行過程中污水的pH基本保持在中性范圍，同時存在一定的波動，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，進行一系列試驗，瞬間進水，曝氣時間1.5 h，缺氧時間2.5 h，總反應時間4 h，曝氣分3個階段，每個階段30 min，沉淀時間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

pH5.056.117.058.018.99

進水COD(mg/L)575.80477.24445.47240.54562.67

出水COD(mg/L)131.6075.3746.2761.01113.32

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。

本試驗得到的COD降解規(guī)律為：在反應開始的1 h內，COD迅速降低，1 h后由于底物濃度越來越小，反應速率越來越小，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：曝氣時間1.5 h，缺氧時間3 h，沉淀時間1 h，排水時間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;同時采用交替式曝氣，提高了空氣利用率，曝氣時間短，節(jié)約氣量。來源：天工網