SBR法处理高浓度生活污水研究强虹

第35卷第4期2007年4月西北农林科技大学学报《自然科学版)JournalofNorthwestA尽.FUniversity(Nat.Sei.Ed.)Vol.35No.4April2007SBR法处理高浓度生活污水研究强虹,梁东丽,肖佳,张兴昌(西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌71210())【摘要〕对SBR法处理高浓度生活污水的可行性进行了研究。结果表明,该工艺在悬浮性固体(Mlss)含量为39/L,C()D容积负荷为1.0kg/(kg·d),好氧4h,溶解氧(D())3~5mg/L;厌氧Zh,n()0.2mg/l;好氧lh,D()3mg/L;缺氧lh,D()o.smg/L以及试验温度22一28℃,周期为gh的运行条件下,对(’()r)、NH.`一N、TP去除率分别为97.5%,94.9%,97.1%;该工艺有利于反硝化除磷过程的同步实现,其适宜的污泥龄为2()d。〔关扭词〕序批式活性污泥法;高浓度生活污水;污水处理;脱氮;除磷【中圈分类号〕【文献标识码〕A[文章编号J1671一9387(2007)()4一0203一05StudyonConcentrationmunieiPalwastewatertreatmentbySequenCingbatChreaetorQIANGHong,IJIANGDong一11,XIA()Jia,ZHANGXing一ehang((为2209,。jsourc。“n己Eovironmont.Norl人二尸、r八尽.Fu,,ivorsir夕,物。921,衬,sha。,,1712100,(场i,:“)Abstraet:ThepaperteststhepossibilityoftreatinghigheoneenttationmunieipalwastewarorbyusingSequeneingBatehReaetor.Resultsshowthat,whenmixedliquidsuspendedsolid1539/I碑,sludgeloading151.0kg/(kg.d),aeration154h,D()3一5mg/I廿;anaerobieZh,D()0.2mg/I,;aerationlh,D()0.5mg八J,tempreture22一28oC,andtheeirele15gh,theremovaleffieieneyofC()D,NH、斗一NandTPreaehes97.5%,94.9%,57.1%:espeetively.SimultaneouSdephosphatationanddenitrifieationarealsoprovedbySBR.Alltheseeonfirmthatthebestsludgeretentiontime1520d.Keywords:SBR;higheoneentrationmunieiPalwastewater;wastewatertreatment;denitrifieation;dephosphatation高浓度生活污水中含有大量的碳、氮、磷等营养性有机污染物。直接排放或处理不当将会造成严重污染,同时又造成巨大浪费。如何高效处理高浓度生活污水,使其污染降低,甚至使其回用于生活与生产之中是一个关键性的研究课题。序批式活性污泥法(SequeneingBatehReaetor,SBR)以其工艺简单,高效耐冲击,特别是其良好的脱氮除磷效果越来越引起人们的重视〔’一6]。传统的SBR脱氮除磷工艺是利用厌氧/好氧交替运行模式实现的,但是通常情况下污水中有机质(Chemi。aloxygendemand,e()D)常常成为该生物反应过程的限制性因素[了l。这是由于在厌氧价段反硝化菌消耗大量有机质,从而抑制聚磷菌对磷的释放,进而减弱了好氧阶段聚磷菌的过量摄磷,导致除磷效果较差。近年来有研究表明[8一’0],反硝化聚磷菌(DenitrifyingPhosphateAe-cumulatingOrganisms,DNpA()S)能在缺氧环境下,以N03一N作为电子受体来实现同步反硝化和过量吸磷作用。这不仅节省了传统工艺中反硝化所2006一03一07西北农林科技大学校基金项目(。42MO98)强虹(1973一),女,陕西千阳人,讲师,在读博士,主要从事污水处理研究。梁东丽(1963一),女,陕西铜川人,副教授,博士,主要从事环境化学和环境监测研究。西北农林科技大学学报(自然科学版)第35卷需的碳源,避免了反硝化菌和聚磷菌之间的竞争,而且也节省了好氧吸磷过程中的耗氧量。目前,有关利用反硝化脱磷生物过移SBR工艺对高浓度生活污水处理的研究尚未见报道,本试验采用强化反硝化脱磷过程的SBR法处理高浓度生活污水,对该过程的最佳工艺条件及最佳污泥龄进行了研究,以期为寻求高浓度生活污水处理的有效途径提供参考依据。1试验装置与方法1.1试验装tSBR工艺是利用KL一1型单阶完全混合曝气设备,并采用时序控制来完成的。SBR反应器由空气扩散器、机械搅拌器、进出水管等组成。采用pH计和溶氧仪监控运行过程中的相关参数,曝气桶的有效容积为20L,采用鼓风曝气。曝气和沉淀工序为自动控制,而进水和出水手动控制(图1)。1.2试验方法1.2.1高浓度生活污水的配制为模拟高浓度生活污水水质,本试验采用每日现配的新鲜水样,其水质成分见表1。……………….iiiiiiiiiiiiiiiiiiiSSSBRRRRRRRRRRRRRRRRRRR一OOO{{{{{{{l日日日日日’L一一.目OOOOOOOOOOOOOOO图1SBR反应器装里图1.进水管沼.污泥槽;3.机械搅拌器;4.pH计;5.溶抓仪;`.出水管;7.排泥管;8.温度计;9.空气扩散器;10.压缩空气Fig.1ExperimentalequipmentonSequeneingBatehReactor1.Inlet;2.Wastesludgetrough;3.Meehaniealstirrer;4pHmeter;5,D()meter;6,()utlet7.Residualsludgeoutlet,8.Temperaturemeter;9.Alrdiffuser`10.Compressedair裹1自配离浓度生活污水水质成分Table1Compositionofmunieipalwastewaterwithhigh。oneentrationpreparedbyexperimentermg/IJ’转雍杨conatmin丽而一—l一一—看荞液N示石舀而一—一’-成分含童含tComPositionConeentrationConeentration,人自七ōb,曰`任0口UO几Jxo勺」10nU000……0000000白佑钧锗(提供COD)G!ueose(asCOD)NH;CI(作为N源)NH;CI(asN)vKHZP()减MgS();·7HZOCaCI·HZ()喊液(CaCO3)Alkalinity(CaC03)1000~130022~308~14405060成分ComPosirionFeC13Cu以)。·5H2()KlMnC12·4H2()ZnS();·7H2()CoC12·6H2()EDTA在左1.2.2污泥的驯化以西安市污水处理厂二沉池的污泥作为接种污泥。为使污泥适应COD含量为1000一1300mg/L的自配高浓度生活污水水质,培养前期用自来水将其稀释至COD为600mgI/J第4期强虹等:SBR法处理高浓度生活污水研究右,溶解氧(DissolvedOxygen,D())为3~5mg/I矛,pH6一8,全天曝气,接种Zd后沉淀,排出上清液换水。再曝气48h后换水1次,在这期间根据污泥沉降性能、出水COD及镜检结果不断提高COD负荷,20d后COD去除率达到80%以上,且待其稳定后驯化结束。1.2.3试验运行条件与方式在试验前,选择活性污泥COD负荷、曝气时间和厌氧时间3个主要影响因素及其不同水平进行正交试验,经过分析比较选择污泥COD负荷为1.0kg(/kg·d),曝气时间为sh,厌氧时间为Zh。试验运行的悬浮性固体(Mix-tureIJiquidSuspendedSolids,MIJSS)含量为39/L,温度为22~28oC。试验期间利用NaHCO3调pH为6~8。每个运行周期包括4个阶段,具体运行方式为:好氧4h,DO3~5mg/L;厌氧Zh,DO0.2mg/IJ;好氧lh,DO3mg/L;缺氧lh,DO0.5mg/L;沉淀0.sh,出水10min,闲置20min后进人下一个运行周期`1.2.4污泥龄对出水水质的影响为了掌握污泥龄(SludgeRetentionTime,SRT)对出水水质的影响,在1.2.3设定的运行条件和运行方式下待出水COD达80写以上,出水水质稳定后,通过控制污泥排放量改变污泥龄,设置污泥龄分别为5,10,15,20,25,30,35,4od,均经过3个污泥龄周期的写I}化,出水水质稳定后,测定出水COD、NH;十一N和总磷(TP)含量。1.2.5具反琦化除磷过程SBR工艺处理高浓度生活污水试验原水COD为1201.67mg/IJ,NH;+一N含量为22.34mg/L,TP含量为9.16mg/L,将高浓度生活污水在1.2.3确定的运行条件和运行方式下连续运行,待出水水质稳定后,从运行周期开始,每隔15min采取水样,测定出水C()D、NH;十一N、NO3一N和TP含量。1.3测定项目与方法采用国家水质标准〔’`」中规定的方法测定出水的COD、NH;+一N、NO3一N和TP含量及MIJSS,DO和PH。2结果与分析2.1污泥龄对出水水质的影响典型运行周期中污泥龄对出水COD、NH:十一N和TP含量的影响如图2和图3所示。ǎ.一1。的日丫`l0`àOù户JùUtlù飞é,`,`110NH`一N4.03.5ùùó!l心`Uù、ùǎ一ó4f,ù,`l·的日)/之-*+NH4ǎ1eel51015202530污泥龄d/5ludgeretentiontime3540510152025303540污泥龄d/5ludgeretentiontimen尸JOōfù4,J几马ù,`。aoulíVOO图2典型运行周期中污泥龄对出水COD含量的影响Fig.2EffeetofsludgeretentiontimeonC()Deontentsinatypiealeyele由图2和图3可知,随着污泥龄的增加,出水COD、TP、NH;十一N含量均呈先降低后升高的趋势。当污泥龄为5~20d时,出水COD由43.44mg/L降为28.99mg/IJ,C()D去除率达97.6%;出水NH;+一N含量则由4.09mg/L降为0.83mg/L,NH;十一N去除率达到96.3%,说明随着污泥的龄增加,污泥负荷增大,沉降性能和出水水质得到改善和提高,同时硝化程度加强;当污泥龄为20~40d时,出水COD和NH准+一N含量均随着污泥龄的增加而图3典型运行周期中污泥龄对出水NH;汁一N、TP含量的影响Fig.3EffeetofsludgeretentiontimeonNH.`一N、TPeontentsinatyPiealeyele增加。这可能是由于污泥在反应器中长期滞留,造成部分污泥腐化上浮所致。当污泥龄为5一15d时,出水TP含量由3.01mg/IJ降为0.11mg/L,TP去除率达”%;当污泥龄为15一40d时,出水TP含量随着污泥龄的增加而增加。由此可知,与去除COD和NH。+一N所需的最佳污泥龄相比,适合除磷所需的最佳污泥龄较短一些。缩短污泥龄可以排放较多的污泥,从而去除较多的磷{’21,但污泥龄太短,又会将反硝化硫细菌从反应器中排走,导致除西北农林科技大学学报(自然科学版)第35卷磷率下降仁’3」。本试验结果表明,除磷的最佳污泥龄为15d,此时出水TP含量仅为0.nmgI/J,当污泥龄为20d时,TP含量为。.26mg八J,但此时出水COD和NH;十一N含量均最低,为同时兼顾除磷和脱氮的需求,污泥龄以20d为宜。2.2SBR工艺净水过