改良SBR工藝脫氮除磷的試驗研究

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簡介： 改良SBR 工藝是在傳統(tǒng)工藝基礎上在反應器中加一隔板。通過調節(jié)曝氣時間、溶解氧、好氧缺氧厭氧區(qū)體積大小等對模擬城市生活污水進行處理，得出優(yōu)化條件。結果表明： 曝氣5 小時，溶解氧為2.0mg/L,隔板距水面8.3 厘米時，SBR 改良工藝處理出水CODcr 及脫氮除磷效果明顯。
關鍵字：SBR 脫氮除磷 改良工藝

SBR 在城鎮(zhèn)污水、農產品加工廢水、啤酒廢水、化工廢水、印染廢水、造紙廢水、垃

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

　　1 實驗材料與方法

　　1.1 試驗裝置

　　圖1 實驗裝置圖

　　1 進水桶 2 蠕動泵 3 定時器 4 反應器 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 12 空壓機 13 出水桶 14 電源

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

　　表1 人工配水水質

　　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，接種前將污泥進行反復淘洗^[8]，去掉上層漂

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

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

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

　　后生動物等微生物，污泥濃度達到3400～4000 mg/L，氨氮去除率達到95%以上，這時認為

　　馴化結束^[9]。

　　2 結果與討論

　　2.1 曝氣方式對脫氮除磷的影響

　　根據開始曝氣時間與充水時序的不同，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）。實驗在進水濃度、進水時間等條件相同的情況下，研究曝氣方式對脫氮除磷效果的影響，結果見圖2、3。

　　圖2 不同曝氣方式條件下，總氮去除率隨時間的變化情況

　　圖3 不同曝氣方式條件下，總磷去除率隨時間的變化情況

　　采用非限制曝氣方式脫氮、除磷均達到最好，分別為88.2%-89.0%、70.6%-73.5%。這是由于邊反應邊充水過程延長進水歷時，降低了反應器內的有機物濃度水平，增加了反應器內的污泥濃度，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。從而使整個脫氮效率得到提高。同時在厭氧區(qū)充水緩慢攪拌有利于釋磷，再進入好氧區(qū)時，使之把過多的磷積累于聚磷菌體內，有利于廢水中磷的去除。故試驗采用非限制曝氣方式。

　　2.2 運行參數對脫氮除磷的影響

　　實驗在非限制曝氣方式，沉淀45 分鐘，排水30 分鐘，閑置15 分鐘條件下運行，研究了曝氣時間、溶解氧、反應區(qū)體積大小對脫氮除磷的影響。

　　2.2.1 曝氣時間對脫氮除磷的影響  

　　試驗在溶解氧為2.0mg/L、隔板距水面8.3 厘米條件下，采用了曝氣時間為6 小時、5 小時、4 小時三種情況， 對脫氮除磷過程進行了檢測，結果見圖4 、5 。

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

　　試驗結果表明：曝氣6 小時，總氮、總磷去除率分別為78.6%-81.0%、59.8-62.8%；曝氣5 小時脫氮除磷效果最好，分別達到87.1%-90.8%、64.3%-70.2%；曝氣時間為4 小時， TN 去除率為 79.8%-81.7%，TP 去除率僅為25.3%-33.1%。由此得知曝氣時間最佳選擇5 小時。因為時間過長，會使聚磷菌消耗過多的PHB，影響磷的吸收，當處于厭氧段后，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。相反時間過短，氨氮氧化受到限制，從而影響氮的去除效果。同時好氧區(qū)磷的吸收速率可能不會受到影響，但好氧時間過短，吸收磷的量降低。

　　2.2.2 溶解氧對脫氮除磷的影響

　　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。反硝化反應正常進行的溶解氧濃度在0.5mg/L 以下；足夠的氧可以滿足聚磷菌對其貯積的PHB 進行降解，釋放足夠的能量供其過量攝磷所需。在厭氧區(qū)要嚴格控制厭氧條件（DO=0），否則會影響聚磷菌的生長、釋磷能力及有機基質合成PHB 的能力^[11]。

　　實驗對好氧區(qū)不同溶解氧濃度進行了研究,結果如圖4、5 所示。

　　當溶解氧濃度為2.0 mg/L 時，TN去除率達到82.0%-88.8%，TP 去除率達到57.9%-70.4%； 溶解氧濃度為3.0 mg/L 時脫氮除磷效果分別為87.6%-90.3%、66.3%-71.4%。可見增加溶解氧濃度對脫氮除磷影響不大，兼顧經濟節(jié)能。故實驗采用溶解氧濃度2.0mg/L。

　　2.2.3 反應區(qū)對脫氮除磷的影響

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

　　隔板距水面12.5 厘米時，總氮和總磷的去除效果非常差，分別為47.6%-53.3%、23.5%-30.2%；調整隔板距水面8.3 厘米效果明顯變好，去除率高達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，微生物菌體內的碳能源存貯物大量消耗，聚磷菌為獲得維持其基礎新陳代謝所需能量，需對聚磷顆粒進行水解，故慢速釋磷，內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 結論

　　（1）改良SBR 工藝結構簡單，便于操作和維護管理，運行費用低。

　?。?）改良SBR 工藝脫氮效果很高，磷的去除率也好。

　　（3）通過實驗確定改良SBR 工藝優(yōu)化條件：曝氣時間5 小時、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。

　　參考文獻

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