SBR污水处理装置运行参数优化

第24卷第2期气象与环境学报Vol.24 No.22008年4月JOURNAL OF METEOROLOGY AND ENVIRONMENTApril 2008SBR污水处理装置运行参数优化王晓帆'王鑫2(1.沈阳大学生物与环境工程学院,辽宁沈阳10044; 2.沈阳大学沈阳环境工程重点实验室,辽宁沈阳10044)摘要:以生活污水为供试水样,通过讨论曝气时间、污泥负荷、厌氧好氧时间分配、pH值等因素对SBR反应器中污水COD去除效果的影响进行研究。结果表明:在室温(20土5)七和进水pH值为6.45--7.55条件下,SBR反应器优化的运行参数为厌氧150 min、曝气120 min、沉淀60 min,污泥负荷为0.049- -0.082 kg BODg/kg MLSS,MLSS 3000- -5000 mg*L~'。在此条件下,COD.BOD3、NH- -N.TP和ss的平均去除率分别为85.45% .95.23%、80.25% .95.04%和85.84%，出水水质可满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918 - 2002)一级A。关键词:SBR;污水处理装置;运行参数;生活污水;脱氮除磷中图分类号:X703.3文献标识码:A 文章编号 : 1673- 503X(2008)02 - 0042 -042.2实验方法1引言供试水样为实验室配制的生活污水,配方见表1。SBR法是序批式活性污泥法的简称。与传统活滗水器性污泥法相比, SBR法具有工艺简单、节省费用、运.行方式灵活、脱氮除磷效果好、耐冲击负荷高、能有厌氧搅拌器\溢流口效防止污泥膨胀和占地面积小等优点[1-4],因此符气泵、主体反合当代污水处理所要求的简易、高效、节能、灵活、多应器功能的发展趋势,符合“三低-一少”技术要求[5],同时犀气头撑泥口→f t也符合国家“十- -五”环境保护目标中节能减排的需口口要。目前,SBR在国内外已受到广泛的关注,研究热.，漕水泵原水箱口电控箱点主要集中在SBR工艺和应用范围研究[4],并在设计和运行管理工作方面积累了一定的经验,但是目圈1 SBR 反应器实验装置前国内尚缺乏可操作性的技术规范用以指导SBR法活性污泥取自沈阳北部污水处理厂曝气池，经培养污水处理设施的建设与运行。为此,本文针对SBR驯化后投 人使用。水质分析方法见参考文献[6]。反应器运行过程中影响污水处理效果的参数进行优表1生活污水配方mg:L-1化,以期为SBR法污水处理技术规范制定、工程设计葡萄糖CaCh KHPO;MgSO4 NHCl FeSQ4酵母膏NHOO3及调试运行提供理论参考和依据。4005030200102实验装置与方法SBR进水水质如表2所示。2.1实验装置表2 SBR 进水水质mg*L-1实验装置SBR反应器采用不锈钢制作,反应器项目范围长x宽x高为800 mmX 400 mmX 400 mm,有效容pH值6.45-7.55积约为100 L。COD,420.85- -450.64如图1所示,实验时,污水由潜水泵提升到SBRBOD5240.32- 255.62主体反应器中,厌氧阶段采用机械搅拌,好氧阶段采NHg-N17.56- -35.48用底部微孔曝气供氧。经一个周期反应后,污水经TI2.12- -5.84滗水器排走,剩余污泥由排泥口排出。实验时间为45.98- -60.862007年4-6月。中国煤化工收稿日期:2008 -03-27;修订日期:2008-04-09。IYCNMHG基金项目:辽宁省教育厅重点实验室项目和辽宁省陆地生态过程与区域生态安全重点实验室开放基金资助。作者简介:王晓帆,女, 1985年生,主要从事生活污水处理与资源化技术研究。通讯作者:王鑫,男,E mail:wx1979@126. com。第2期王晓帆等:SBR污水处理装置运行参数优化实验运行方式采用程序控制,依次为:进水→厌3结果分析氧→好氧→沉淀-→排水排泥;装置运行期间进水量为100L'h-1 ,进气量为1.0 m2'.h-1。根据文献确定3.1曝气时间对 COD去除效果的影响实验运行程序为:进水30 min、厌氧60- -180 min、曝曝气时间是影响SBR污水处理效果至关重要的气120- -240 min、沉淀60 min、排水60 min!7]。在此因素[8]。在厌氧2 h,沉淀1 h,室温为(20+5)C,进运行程序基础上,针对曝气时间、污泥负荷、厌氧一水浓度 稳定的条件下,改变曝气时间,分析出水COD好氧时间段的分配等影响水质CD去除效果的因去除效果 ,结果见图2。素进行分析。当MISS为1358 mg*L-1时,在曝气300 min00「710050000 t8040000十60300 t50 画曾| 40号20010I 20100 t206(120 180 240 300 36012018240时间/ min(1) MLSS=1 358 mg. L"(b) MLSS=3 849 mg* L"-出水COD;圈2曝气时间对 出水COD的影响内COD迅速下降,去除率增幅较大。在反应300随着污泥浓度增高,达到5000mg"L1时,出水沉降min时OOD为101.4 mg'L-',去除率为78.97%，Dor100已满足污水综合排放标准(GB8978 - 1996)中的二级标准。但在5 h后,COD降幅趋缓,去除率增幅不50.t80大。而MISS为3849 mg.L~'时,曝气120 min内，60嘉COD迅速下降，去除率增加较大,高为94.47%,出水已满足污水综合排放标准(GB 8978 - 1996)的一40岁级标准,随后趋于平缓。污泥浓度不同,但污水COD50F- 2(变化趋势-致,这是由于活性污泥中的微生物吸附和同化水中有机物,产生简单小分子物质CO2和水，1 00020005 000并且污泥浓度越高,吸附和同化作用越强的缘故。MLSS/(mg* L7)可见，提高反应器内污泥浓度可以缩短曝气时. 出水COD; ----去除掌间,但是曝气时间过长会过分消耗水中的有机物,影圄3 MISS 浓度对00D去除效果的影响响反硝化脱氮效果。同时,曝气时间过长耗能较高性能仍很好,未出现污泥膨胀现象。因此,控制也不可取。因此,在MLSS>3 000 mg"L 1的情况MLSS在3 000- -5 00 mg:L-'为宜。经过实验,确下,确定曝气120 min为最佳。定本实验污泥负荷为0.049 -0.082 kg BODs/kg3.2 污泥负荷对COD去处效果的影响MLSS。在厌氧120 min、曝气120 min、沉淀60 min、室一般来说,间活性污泥处理污水时,当要求出水温为20+5 C、进水浓度稳定的条件下,改变污泥浓有机物浓度低时,污泥负荷宜选用低值;当污水易于度考察污泥负荷对COD去除效果的影响，结果见生物降匈因此,污泥负荷是图3.随着MLSS浓度的增加,出水COD浓度逐渐降- -个重中国煤化工和污泥的沉降性低,去除率迅速增大。当MLSS大于3 000 mg*L 1能影哌HCNMHG时,出水COD浓度趋于平缓,去除率增幅较小,此时3.3厌氧一好氧时间段的分配COD平均小于60 mg'L-1 ,平均去除率为90%。但在室温为20士5 C ,进水浓度稳定, MLSS为44气象与环境学报第24卷3 150 mg*L条件下,考察厌氧- -好氧时间段的分4结论与讨论配对COD去除效果的影响(表3)。以上研究表明,厌氧和好氧时间段长短直接影响污水NH3- -N、TP(1)在室温为(20+5)C和进水pH值为6.45-和COD的去除效果。好氧(或厌氧)时间固定时,随7.55条件下,SBR反应器优化的运行参数为厌氧着厌氧(或好氧)时间增加,NH3- -N.TP和COD去150min、曝气120min、沉淀60min,污泥负荷为除率均有所提高;当厌氧150 min、好氧120 min时，0.049-0.082 kg BOD3/kg MLSS,MLSS为3000一去除率最高,分别为88.64%、97. 19%和91.39%,5 000 mg*L~'。此时出水水质满足污水综合排放标准(GB8978-(2)SBR法能有效去除城市生活污水中的有机1996)中的一级标准和城镇污水处理厂污染物排放物,脱氮除磷效果较好。在优化的运行条件下，标准(GB 18918- 2002)- -级A。COD、BOD3、NH-N、TP和ss的平均去除率分别表3厌氧一好氧时间段分配为85.45%、95.23%、80.25%、95.04%和85. 84%，厌氧/好氧/NH3--N去.TP去除COD去除出水水质可满足城镇污水处理厂污染物排放标准hh除率/(%)率/(%)(GB18918 - 2002)- -级A。1.02.082.9680.91 .84.86(3)SBR反应器形状为长方体,在- -定程度上影响反应过程中曝气、搅拌的传质过程,对污水处理效2.02.084.3783.6787.50果具有一定的影响。1.03.085.1986.8889.242.03.89.1396.8490.40 .参考文献3.03.090.0298.1692.79[1] Zima Kulisiewica B E, Dieza L, Kwalczykb w,et al.2.52.088.6497. 1991.39Biofluid mechanical investigations in sequencing batch re-actor (SBR)[J]. Chemical Engineering Science,2007,63据文献[9]报道,SBR反应器中进水经过40 min(3):599-608.左右的厌氧处理,磷的释放浓度即达到最高;在厌氧[2] 彭永臻. SBR法的五大优点[J].中国给水排水，1993,40--60min时段内,磷的释放浓度基本上没有太大9(2):29-31.变化。本研究中由于进水后维持系统稳定的厌氧环[3靳君,张聪璐.城市污水地下回灌的试验研究[].气象境,因而时间有所延长。与环境学报,2007,23(2):54-56.3.4 pH 对COD去除效果的影响污水pH值影响微生物对有机物的降解。pH 值[4] 梁伟,李志东,张洪林， 等. SBR法特性分析及其发展在6- -8 的范围内,磷的厌氧释放比较稳定,pH<6.5趋势[J].长春理工大学学报,2006,29(3):96 -98.时,生物除磷效果会大大降低;pH<7时,硝化速率[5杨健,俞庭康.城镇污水处理最佳实用技术新进展[J].明显降低;当pH<6或pH>9.6时,硝化反应几乎环境污染治理技术与设备,2000,1(5):54-60.停止[10]。本实验进水pH值为6.45- -7.5, 在运行[6] 国家环境保护 总局和(水和废水监测分析方法>编委过程中,污水的pH基本保持在中性范围。会.水和废水监测分析方法(4版)[M].北京:中国环3.5优化条件下系统连续运行污水处理效果境科学出版社, 2002:102 - 280.在室温为(20+5)C、进水pH值为6.45-7.55[7] 朱明权,周冰莲. SBR工艺的设计[J].给水排水, 1998,和以上确定的优化运行参数下进行连续试验研究,24(4):19-. 21.见表4。[8] Goronsery M C. Ineritent operation of the extended表4优化参数下连续运行污水处理效果aeration process for small systems[J]. Journal of the Wa-项目出水浓度/mg'L~1)平均去除率/( % )ter Pllution Control Federation, 1979, 51 (2):274 -45.6485.45 .287.BOD,8.3S95.23[9]张可方， 张朝升,方茜,等. SBR法处理城市污水的脱NHs-N4.5080.25中国煤化220,171);11T10.4595.04[10]CHCNMH G,水最佳工况研究[].ss8.2585.84山东建筑工程学院学报,2005,20(5):24-26.第2期王晓帆等:SBR污水处理装置运行参数优化4Optimization of operation parameters of sequencing batch reactor (SBR)wastewater treatment equipmentWANG Xiao-fan' WANG Xin2(1. Department of Biology and Environment of Shenyang University , Shenyang 110044 ,China;2. Shenyang Key Laboratory of Environmental Engineering,Shenyang 110044 ,China)Abstract: The effects of aeration time, sludge load, distribution of aeration and anaerobic time, and pH value onCOD removal of wastewater in the sequencing batch reactor ( SBR) were discussed by the domestic wastewatersamples. The results show that optimization operation parameters of anaerobic time, aeration time and sedimenta-tion time with SBR are2.5 h,2.0 h and 1.0 h if air temperature is 20士5 C in the room and pH value of inletreaches 6.45- -7.55 ,and the sludge load and the concentration of mixed liquid suspended substance (MLSS) are0.049- 0.082 kg BODs/kg and 3000- -5000 mg. L-I',espectively. Under these optimization conditions, the av-erage removal rates of COD, BODs,NH3- -N,TP and SS are 85.45% ,95.23% ,80.25% ,95 .04% and 85.84% .The water quality of outlet can reach the grade A of“discharge standard of pollutants for municipal wastewatertreatment plan (GB 18918 -2002).Key words:Sequencing batching reactor (SBR);Wastewater treatment equipment;Operation parameters;Domes-tic wastewater;Nitrogen and phosphorus removal中国煤化工MYHCNMHG