投加球型流化填料對SBR工藝處理效果的研究

逯新宇 武曉剛

我國已建成采用SBR工藝的城鎮污水廠相當多，由于當時設計的要求偏低，出水水質達不到GB 18918-2002城鎮污水處理廠污染物排放標準的一級A標準，因此大多面臨著升級改造的任務。在基本不增加處理設施的條件下，在原有SBR反應池中投加填料是一種經濟可行的改造途徑。通過傳統活性污泥法和生物膜法的結合，可使系統容積負荷大幅度增加，提高系統的處理效果。

1 實驗材料和方法

本實驗采用小試裝置，實驗用水取自城鎮污水管網。本實驗采取在傳統的SBR反應器中添加球型流化填料的方法來強化其除污效能。

1)實驗裝置。實驗采用兩套SBR反應器平行運行，實驗所用反應器均為有機玻璃容器，總容積為10 L，有效容積為8 L，對比實驗所用污泥取自培養好的污水處理系統中。其中A池模擬SBR反應器，B池模擬投加球型流化填料的SBR反應器。將球型流化填料放入B反應器中，反應器溫度控制在26℃左右，投加率控制在30%，加入活性污泥馴化培養。同時，另一套裝置平行運行。實驗裝置采用PLC控制，自動運行。工作周期為6 h，每天運行4個周期;運行工況為進水—攪拌—曝氣—攪拌—曝氣—沉淀—潷水，時間依次為 30 min，30 min，120 min，30 min，60 min，60 min，30 min;水力停留時間為30 h，汽水比為20∶1。

2)實驗用水。實驗用水水質如表1所示。

表1 實驗用水水質

3)測定項目與方法。分析方法均采用全國環境監測統一方法[1]。COD:重鉻酸鉀法;NH+4-N:納氏試劑法;TN:過硫酸鉀—紫外分光光度法;pH:PHSJ-4A型 pH計;生物相:OLYMPUSCX31光學顯微鏡。

2 結果與討論

2.1 污泥的馴化與掛膜

在設計曝氣量的條件下進行污泥馴化及填料的掛膜，大約2周后生物膜基本成熟，成熟后的生物膜微生物種群相對穩定，具有良好的去污和抗沖擊負荷能力。生物膜成熟以后，開始按設計參數運行，反應器出水穩定以后開始取樣進行測定。

2.2 除污效果

2.2.1 對CODCr的去除

在進水CODCr濃度為459 mg/L～678 mg/L(平均值571mg/L)的情況下，A池出水 CODCr濃度為 49 mg/L～83 mg/L(平均值62 mg/L)，平均去除率為89%;B池出水CODCr濃度為29 mg/L～48 mg/L(平均值39.5 mg/L)，平均去除率為93%。從實驗結果可見:投加填料的B池出水CODCr濃度明顯低于A池，兩個反應器對CODCr的去除效果對比如圖1所示。

投加填料的B反應器中要比A反應器的污泥濃度高、生物量多，實驗過程中測得單個填料上的生物膜量為1 g～2 g之間，相當于 B反應器 MLSS為4 350 mg/L～4 700 mg/L，A反應器的M LSS平均為4 000 mg/L。這就決定了B反應器可以在低HRT條件下實現對有機物的去除。實驗中所用的流化填料在曝氣池中呈流化狀態，既可上下運動，又可自身轉動，運動中相互碰撞頻繁，球型填料上的葉片對氣流實現分割、剪切作用，致使填料與水中的空氣充分接觸，大幅度地提高了“水、氣、污染物”生物處理三要素之間的傳質效率，增加了空氣中氧的利用效率，從而節省了能耗，取得了良好的處理效果，使CODCr的去除率提高了4%。

硝化反應的關鍵是控制合適的污泥齡，否則硝化菌的流失率大于其繁殖率，會使硝化菌從處理系統中淘汰，從而影響處理系統的硝化反應，而投加新型生物流化填料后，由于硝化菌固著生長在填料表面，有效的防止了硝化菌的流失。

硝化菌是一類自養菌，具有強烈的好氧性，如果溶解氧過低，會使生長速率較高異養菌迅速繁殖，爭奪溶解氧，從而使好氧的硝化菌得不到優勢，降低硝化速率。投加生物流化填料后，由于填料在曝氣池中呈流化狀態，填料既可上下運動，又可自身轉動，運動中相互碰撞頻繁，球型填料上的葉片對氣流實現分割、剪切作用，致使填料與水中的空氣充分接觸，改善了空氣中氧的利用率，相應的提高了溶解氧，提高了硝化的反應速率。

由上可知，由于填料的作用有效防止了硝化菌的流失、增加了氧的利用率，使得硝化菌能夠優勢生長，從而使得N能夠比較徹底的降解N的去除率提高了7.5%。

2.2.3 對TN的去除

在進水TN濃度為85 mg/L～120 mg/L(平均值102 mg/L)的情況下，A池出水TN濃度為41 mg/L～50 mg/L(平均值46 mg/L)，平均去除率為54.7%。B池出水TN濃度為30 mg/L～42 mg/L(平均值 36.4 mg/L)，平均去除率為64.2%。B池比A池的出水TN值低，兩池出水 TN對比見圖3。

一些研究表明[5]，進水的BOD5∶TN＞(3～5)∶1時，可不投外加碳源而達到脫氮的目的。

3 結語

1)該流化填料具有合適的比表面積、處理效率高、適應的污染物及污染物濃度廣、結構簡單、不需反沖洗等優點。2)該流化填料掛膜成功后得到的生物膜穩定，抗沖擊力強。3)投加新型生物填料的SBR反應器對沖擊負荷具有很強的適應能力，對COD，N，TN 的去除率分別為:92.8%，97.9%，64.2%，出水指標為N=2.0 mg/L，TN=36.4 mg/L，除總氮以外全部達到了國家污水綜合排放一級標準，而且總氮達到64.2%的較高去除率。

[1] 國家環保總局.水和廢水監測分析方法[M].第4版.北京:中國環境科學出版社，2002.

[2] 逯新宇，王增長，李 菲，等.投加新型生物流化填料強化SBR除污效能的研究[J].中國給水排水，2008，24(9):5-7.

[3] 劉 勇，王 平，胡曰利，等.蛭石在SBR系統中的應用研究[J].環境科學與技術，2005，28(2):90-91.

[4] 楊承鴻.SBR工藝小試研究[J].山西建筑，2009，35(26):162-163.

[5] 楊鴻霄，1994年給水排水學術會議技術委員會.給水與廢水處理國際會議論文集[C].北京:中國建筑工業出版社，1994:23-26.