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    生活污水SBR处理工艺运行条件优化实验研究

    来源: 环保信息网切记!信息来至互联网,仅供参考2010-03-30 访问:

    摘要:采用模型sbr反应器对生活污水sbr处理工艺的运行条件进行了实验研究。实验结果表明,sbr法对有机物有很好的去除效果,处理后出水cod达到国家一级排放标准,最佳工艺运行条件为曝气时间1.5 h,缺氧时间3 h,沉淀时间1 h,排水时间0.5 h,周期5 h;交替式曝气;ph为6.5~7.5。

    关键词:生活污水 序批式活性污泥法 优化 工艺参数

    随着我国城市化的不断发展,生活污水的排放量越来越大,与之相应,对城市污水处理设施的需求也越来越大,寻求高效、经济、稳定的生活污水处理设施已经成为水处理技术的发展热点[1]。序批式活性污泥反应器(sequencing batch reactor, sbr) 由于工艺流程简单、处理效果稳定、占地面积小、节省费用、耐冲击负荷强以及能够脱氮除磷等优点,深受中小城市污水处理单位的欢迎[2~4]。但是,由于传统sbr工艺是分批地处理污水,处理水量受到限制,因此有必要对其工艺条件进行优化,合理缩短处理时间。本试验主要考察不同曝气工况与处理效果的关系,研究有机物的降解规律,寻求最短的处理时间,确定sbr运行的最佳方式。

    1 试验装置与方法

    1.1 试验装置

    ①反应器 ②搅拌机 ③出水阀 ④微孔曝气管 ⑤排泥阀

    ⑥潜水泵 ⑦进水阀 ⑧曝气阀 ⑨原水箱 ⑩鼓风机

    模型反应器用有机玻璃制成,尺寸为:40 cm×40 cm×50 cm,总容积80 l,有效容积50 l,由鼓风机提供空气,两根微孔管曝气,空气转子流量计控制气流量;电机搅拌,电子调压器控制搅拌速度。

    进水和出水人工控制,反应、沉淀和空置各周期时间人工控制。

    1.2 试验菌种和污水水质

    试验所用的活性污泥菌种取自广州猎德污水厂回流污泥,经过20 d驯化之后而得到试验用活性污泥。试验用污水成分水质见表1。

    表1   人工配水成分水质表

    成分

    浓度(mg/l)

    水质指标

    数值

    淀粉

    50

    cod(mg/l)

    179~508

    葡萄糖

    100

    ph

    6.5~7.5

    磷酸二氢钾

    6.58

    温度(℃)

    19~25

    氯化铵

    28.66

     

     

    1.3 试验方法

    cod的测定采用快速催化氧化法。

    试验采用经典sbr运行方式,即由进水、反应、沉淀、排水、闲置5个工序构成一个周期。试验分以下4个部分:(1)通过控制体系在不同的曝气工况下运行,监测有机物的降解效果,找出最佳曝气工况;(2)研究cod随时间的降解规律;(3)通过测定不同沉淀时间下的沉淀效果,确定最佳沉淀时间;(4)研究ph对反应的影响,确定体系运行的适宜ph范围。

    2 结果与分析

    2.1 曝气工况参数选择试验

    表2 曝气因素试验

    工况

    时间(h)

    好氧

    缺氧

    总反应历时

    沉淀历时

    1

    4

    4

    8

    1

    2

    4

    3

    7

    1

    3

    3

    4

    7

    1

    4

    2.25

    4.25

    6.5

    1

    5

    3

    3

    6

    1

    6

    1.5

    4.5

    6

    1

    7

    2

    3

    5

    1

    8

    1.5

    3

    4.5

    1

    9

    1.5

    2.5

    4

    1

    10

    1

    3

    4

    1

    11

    1

    3

    4

    1

    试验目的是找出sbr工艺运行过程中影响cod去除率的主要因素及确定较理想的运行方式组合。在试验中,选取曝气时间、缺氧时间、总反应时间等影响处理效果的主要因素进行试验,各因素的取值见表2;以cod的去除率为考核指标,试验结果见表3。

    表3 曝气因素试验结果

    工 况

    进水cod(mg/l)

    出水cod(mg/l)

    cod去除率(%)

    1

    240.74

    35.65

    85.19

    2

    460.76

    37.05

    91.96

    3

    179.65

    35.76

    80.09

    4

    356.02

    43.74

    87.71

    5

    460.76

    38.40

    91.67

    6

    482.85

    40.17

    91.68

    7

    436.14

    50.52

    88.42

    8

    508.61

    45.42

    91.07

    9

    445.47

    46.27

    89.61

    10

    482.85

    45.76

    90.52

    11

    474.03

    49.31

    89.60

    从试验结果得知,上述影响sbr工艺处理效果的因素从主到次依次为曝气时间、缺氧时间。曝气时间是影响处理效果最主要的因素。结果表明,曝气1 h,缺氧3 h,cod去除率即可高达90%以上,这说明在sbr工艺中,cod能在较短的曝气时间内去除;各工况的出水都在35~51 mg/l,均低于国家一级排放标准(城镇二级污水处理厂cod排放标准为60 mg/l,gb8978-1996)。曝气4 h cod去除率可高达91.96%,但太长的反应时间会影响处理量、且在节能降耗方面不可取,因而曝气时间不能太长。由试验得出的最佳曝气工况为曝气1.5 h,缺氧3 h,总反应时间4.5 h。

    2.2   cod随时间的降解规律

    试验中采用瞬间进水的方式,曝气与缺氧交替进行,曝气时间2 h,缺氧时间3 h,总反应时间5 h,在反应时间分别为0(进水),1、2、3、4、5 h取样100 ml,均沉淀1 h后再测定cod。共进行了二组试验,结果见表4和图2。

    表4  cod降解过程试验结果   mg/l

    反应时间(h)

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    组次1

    440.00

    161.50

    108.17

    64.37

    54.25

    50.52

    组次2

    508.61

    162.33

    88.48

    50.33

    45.42

    47.58

    由图2可见,在反应开始的1 h内,cod降低迅速,这是由于活性污泥的吸附作用和微生物经闲置期活性恢复到最大,产生较大的降解速率。1 h后由于底质浓度越来越小,反应速率越来越慢。到5 h时cod下降到50 mg/l以下,cod去除率达到88%以上。

    为进一步确定最佳总反应时间,进行了对比试验,试验组次安排及试验结果见表5。

    表5  总反应时间参数试验

    好氧(h)

    缺氧(h)

    总反应时间(h)

    进水cod(mg/l)

    出水cod(mg/l)

    去除率    (%)

    4

    4

    8

    240.74

    35.65

    85.19

    4

    3

    7

    460.76

    37.05

    91.96

    2.25

    4.25

    6.5

    356.02

    43.74

    87.71

    1.5

    4.5

    6

    482.85

    40.17

    91.68

    2

    3

    5

    436.14

    50.52

    88.42

    1.5

    3

    4.5

    508.61

    45.42

    91.07

    1

    3

    4

    482.85

    45.76

    90.52

    从表5可见,4 h以上的处理时间得到的处理效果并无明显差别。为节约处理时间,增大系统的处理水量,应把总反应时间控制在5 h内。

    综合以上两方面试验结果,把总反应时间确定为4~5 h,具体可根据进水浓度和出水要求进行选择。

    2.3 最佳沉淀时间选择试验

    分别在曝气3 h和4 h后,开始沉淀并计时,分别于15、25、40、55、65、80、100、120 min在反应器中取样,取样位置为水面以下3 cm。然后,测试上清液的cod浓度。

    在运行过程中污水的ph基本保持在中性范围,同时存在一定的波动,这是由于反应器内好氧和缺氧交替出现,微生物降解有机物分别生成不同的产物,缺氧状态下微生物降解有机物不彻底,生成有机酸,使ph降低;曝气时有机酸降解完全,生成co2逸出水面使ph有一定程度的恢复。

    2.4  体系运行的适宜ph范围

    为确定体系运行的适宜ph范围,进行一系列试验,瞬间进水,曝气时间1.5 h,缺氧时间2.5 h,总反应时间4 h,曝气分3个阶段,每个阶段30 min,沉淀时间1 h。控制ph为5、6、7、8、9,试验结果如表7所示。

    表7  ph范围选择试验

    ph

    5.05

    6.11

    7.05

    8.01

    8.99

    进水cod(mg/l)

    575.80

    477.24

    445.47

    240.54

    562.67

    出水cod(mg/l)

    131.60

    75.37

    46.27

    61.01

    113.32

    污水呈中性有利于微生物降解有机物,试验结果显示体系运行的适宜ph范围为6.5~7.5。

    3 结  论

    在本试验中,sbr的处理效果好,在最优工艺运行条件下,出水cod为45.42 mg/l,达到国家一级排放标准,cod的去除率高达91.07%。在曝气3 h的条件下,可得到cod为38.4 mg/l的良好出水水质。

    本试验得到的cod降解规律为:在反应开始的1 h内,cod迅速降低,1 h后由于底物浓度越来越小,反应速率越来越小,到5 h降解反应基本结束。

    本试验得到的sbr最优工艺运行条件为:曝气时间1.5 h,缺氧时间3 h,沉淀时间1 h,排水时间0.5 h,周期5 h;交替式曝气;ph为6.5~7.5。该工艺条件周期短,有利于处理更多的污水;同时采用交替式曝气,提高了空气利用率,曝气时间短,节约气量。


    污水处理技术 污水处理工艺 污染治理
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