投加球型流化填料對(duì)SBR工藝處理效果的研究

逯新宇 武曉剛

我國(guó)已建成采用SBR工藝的城鎮(zhèn)污水廠相當(dāng)多，由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的要求偏低，出水水質(zhì)達(dá)不到GB 18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，因此大多面臨著升級(jí)改造的任務(wù)。在基本不增加處理設(shè)施的條件下，在原有SBR反應(yīng)池中投加填料是一種經(jīng)濟(jì)可行的改造途徑。通過傳統(tǒng)活性污泥法和生物膜法的結(jié)合，可使系統(tǒng)容積負(fù)荷大幅度增加，提高系統(tǒng)的處理效果。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

本實(shí)驗(yàn)采用小試裝置，實(shí)驗(yàn)用水取自城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)。本實(shí)驗(yàn)采取在傳統(tǒng)的SBR反應(yīng)器中添加球型流化填料的方法來強(qiáng)化其除污效能。

1)實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)采用兩套SBR反應(yīng)器平行運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)所用反應(yīng)器均為有機(jī)玻璃容器，總?cè)莘e為10 L，有效容積為8 L，對(duì)比實(shí)驗(yàn)所用污泥取自培養(yǎng)好的污水處理系統(tǒng)中。其中A池模擬SBR反應(yīng)器，B池模擬投加球型流化填料的SBR反應(yīng)器。將球型流化填料放入B反應(yīng)器中，反應(yīng)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(yǎng)。同時(shí)，另一套裝置平行運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)裝置采用PLC控制，自動(dòng)運(yùn)行。工作周期為6 h，每天運(yùn)行4個(gè)周期;運(yùn)行工況為進(jìn)水—攪拌—曝氣—攪拌—曝氣—沉淀—潷水，時(shí)間依次為 30 min，30 min，120 min，30 min，60 min，60 min，30 min;水力停留時(shí)間為30 h，汽水比為20∶1。

2)實(shí)驗(yàn)用水。實(shí)驗(yàn)用水水質(zhì)如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)用水水質(zhì)

3)測(cè)定項(xiàng)目與方法。分析方法均采用全國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)統(tǒng)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(jì);生物相:OLYMPUSCX31光學(xué)顯微鏡。

2 結(jié)果與討論

2.1 污泥的馴化與掛膜

在設(shè)計(jì)曝氣量的條件下進(jìn)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(duì)穩(wěn)定，具有良好的去污和抗沖擊負(fù)荷能力。生物膜成熟以后，開始按設(shè)計(jì)參數(shù)運(yùn)行，反應(yīng)器出水穩(wěn)定以后開始取樣進(jìn)行測(cè)定。

2.2 除污效果

2.2.1 對(duì)CODCr的去除

在進(jìn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果可見:投加填料的B池出水CODCr濃度明顯低于A池，兩個(gè)反應(yīng)器對(duì)CODCr的去除效果對(duì)比如圖1所示。

投加填料的B反應(yīng)器中要比A反應(yīng)器的污泥濃度高、生物量多，實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)得單個(gè)填料上的生物膜量為1 g～2 g之間，相當(dāng)于 B反應(yīng)器 MLSS為4 350 mg/L～4 700 mg/L，A反應(yīng)器的M LSS平均為4 000 mg/L。這就決定了B反應(yīng)器可以在低HRT條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的去除。實(shí)驗(yàn)中所用的流化填料在曝氣池中呈流化狀態(tài)，既可上下運(yùn)動(dòng)，又可自身轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中相互碰撞頻繁，球型填料上的葉片對(duì)氣流實(shí)現(xiàn)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(zhì)效率，增加了空氣中氧的利用效率，從而節(jié)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(yīng)的關(guān)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(huì)使硝化菌從處理系統(tǒng)中淘汰，從而影響處理系統(tǒng)的硝化反應(yīng)，而投加新型生物流化填料后，由于硝化菌固著生長(zhǎng)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(yǎng)菌，具有強(qiáng)烈的好氧性，如果溶解氧過低，會(huì)使生長(zhǎng)速率較高異養(yǎng)菌迅速繁殖，爭(zhēng)奪溶解氧，從而使好氧的硝化菌得不到優(yōu)勢(shì)，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(tài)，填料既可上下運(yùn)動(dòng)，又可自身轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中相互碰撞頻繁，球型填料上的葉片對(duì)氣流實(shí)現(xiàn)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(yīng)的提高了溶解氧，提高了硝化的反應(yīng)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(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)，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(duì)TN的去除

在進(jìn)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(duì)比見圖3。

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

3 結(jié)語(yǔ)

1)該流化填料具有合適的比表面積、處理效率高、適應(yīng)的污染物及污染物濃度廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需反沖洗等優(yōu)點(diǎn)。2)該流化填料掛膜成功后得到的生物膜穩(wěn)定，抗沖擊力強(qiáng)。3)投加新型生物填料的SBR反應(yīng)器對(duì)沖擊負(fù)荷具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，對(duì)COD，N，TN 的去除率分別為:92.8%，97.9%，64.2%，出水指標(biāo)為N=2.0 mg/L，TN=36.4 mg/L，除總氮以外全部達(dá)到了國(guó)家污水綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而且總氮達(dá)到64.2%的較高去除率。

[1] 國(guó)家環(huán)保總局.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M].第4版.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

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

[3] 劉 勇，王 平，胡曰利，等.蛭石在SBR系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，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(xué)術(shù)會(huì)議技術(shù)委員會(huì).給水與廢水處理國(guó)際會(huì)議論文集[C].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994:23-26.