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s b r - b a f 工艺处理城市污水的效能与影响因素研究 摘要 随着水体污染不断加剧，“富营养化”问题日益突出，与此同时，严重的水资 源短缺状况要求污水处理后回用。长期以来，在污水处理工程中广泛应用的悬浮 污泥和附着污泥工艺各自具有不可克服的缺陷，处理水质也难以达到回用水标 准。在此背景下，通过对现有污水生物脱氮除磷理论及工艺进行分析，结合悬浮 污泥和附着污泥工艺各自的特性，开发了“序批式反应器( s b r ) 曝气生物滤池 ( b a f ) 复合工艺”，以期能为现有污水处理厂的技术改造及新建污水处理厂的 优化设计提供新思路和技术支持。 本文研究了s b r - b a f 工艺对模拟城市污水中有机物、氮、磷的去除规律。 通过试验研究了厌氧、好氧反应历时的变化、m l s s 以及c o d 厂r p 对s b r 系统 中c o d 和t p 去除效果的影响；通过试验研究了缺氧好氧容积比、回流比、气 水比、碳氮比、温度和氨氮容积负荷对b a f 处理效果的影响；最后确定了反冲 洗周期、反冲洗参数以及反冲洗对出水水质的影响。 通过上述试验研究，可以得出以下结论： ( 1 ) s b r - b a f 工艺具有良好的去除有机物、氮和磷的功能。对c o d 、氨 氮、总氮、总磷的平均去除率分别达到9 5 9 8 、9 6 2 0 、6 8 9 1 、9 7 8 1 ；出 水c o d 、氨氮、总氮、总磷的浓度平均值为1 9 7 9m g l 、1 4 5m g l 、1 1 8 3m g l 、 o 1 5m g l ，满足城镇污水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) ) 一级标准 的a 标准，达到了本工艺的设计要求。 ( 2 ) 通过对厌氧好氧时间的研究，表明s b r 反应器经过4 5m i l l 厌氧后， 总磷的释放已基本完成，好氧9 0r a i n 后，总磷去除率达到9 9 4 8 ，c o d 去除率 达到8 5 3 6 ；在进水总磷含量相同的情况下，随着m l s s 的下降，反应器厌氧 阶段释磷量、除磷效率均有大幅度下降，出水中总磷含量表现出增大的趋势，随 着m l s s 的降低c o d 去除率也减小；c p 值越高，污泥释磷量也相对较高，好 氧阶段的吸磷速度也越快，当c p 值大于4 0 时，随着c p 值增加，释磷量差异 缩小。 ( 3 ) b a f 反应器在曝气区与非曝气区2 ：1 和1 ：1 两种比例条件下，c o d 和 氨氮的去除效果未受明显的影响，但是当非曝气区比例增大时，改善了反硝化效 果，于是改善了总氮的去除效果；b a f 反应器的回流比由1 0 0 变为2 0 0 时， 对c o d 和氨氮去除效果的影响不明显，但回流量的增加改善了反硝化效果，提 高了总氮的去除率；当气水比由1 0 ：1 降至5 ：l 再降至2 ：1 时，c o d 去除效果未 受明显影响，但氨氮的去除率呈现出下降的趋势，当气水比由5 ：1 降至2 ：1 时， 总氮去除率出现下降趋势，当气水比由5 ：1 增至1 0 ：1 时，总氮去除率略有下 降；碳氮比由3 增大到5 5 时，总氮去除率随碳氮比的增加呈上升趋势；氨氮容 积负荷率增大时，其去除率未出现明显的变化，但出水中氨氮的浓度呈现出上升 趋势；随着水温的升高，c o d 的去除率缓慢增加，温度对氨氮的去除率的影响 比较明显；通过对b a f 反冲洗性能的研究发现，本实验所设计的b a f 反应器反 冲洗周期较长，在7 - 9 月反冲洗周期为1 5 天，在4 - - 6 月和1 0 1 1 月反冲洗周期 为2 0 天，并且反冲洗2 小时后即能恢复良好的处理效果。 s b r - b a f 工艺为自主开发的新工艺，该工艺污泥负荷高，水力停留时间短， 通过将p a o s 和硝化菌分级优化培养，解决了脱氮和除磷在泥龄、碳源、负荷之 间的一系列矛盾，避免了b a f 对化学除磷的依赖。该工艺在模拟城市污水的处 理中具有良好的去除c o d 、氮和磷的功能，能耗低，方便管理，是一种高效低 耗并且可以广泛应用的工艺。 关键词：s b r - b a f 复合工艺：除磷脱氮；处理效能；影响因素 i l s t u d yo ne f f i c i e n c ya n da f f e c t i n gf a c t o r so fs b r - b a f p r o c e s sf o rt h et r e a t m e n to fm u n i c i p a lw a s t e w a t e r a b s t r a c t w i t ht h ed e t e r i o r a t i o na n d e u t r o p h i c a t i o no fw a t e re n v i r o m e n t ，i ti se s s e n t i a lt o t r e a ta n dr e u s et h em u n i c i p a lw a s t e w a t e rd u et ot h ei n c r e a s i n g l ys e v e r ew a t e rr e s o u r c e s h o r t a g ei nc h i n a t h e r ea r es e v e r a ll i m i t a t i o n sw i t ht h es u s p e n d e dg r o w t ha n d a t t a c h e dg r o w t hs i n g l e - s l u d g es y s t e mr e s p e c t i v e l y m o r e o v e r , t h ee f f l u e n tq u a l i t y c a n tm e e tt h ew a s t e w a t e rr e u s es t a n d a r db ym e a n so fg r a v i t ys e d i m e n t a t i o ni n s u s p e n d e dg r o w t hs l u d g es y s t e m u n d e rt h i sb a c k g r o u n d , a ni n n o v a t i v et w o - s l u d g e s b r - b a fp r o c e s s ，c o m b i n i n gt h ea d v a n t a g e so fs u s p e n d e dg r o w t ha n da t t a c h e d g r 6 w t hp r o c e s s ，w a sd e v e l o p e dt op r o v i d en e wb r a i n s t o r mf o rt h eu p g r a d eo fb u i l t - u p w 聊s ( w a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t ) a n dt h ed e s i g no fn e w f w t p s i nt h i ss t u d y , t h em e c h a n i s mo fo r g a n i cs u b s t a n c e s ，n i t r o g e na n dp h o s p h o r u s r e m o v a li se x p l o r e du s i n g t w o - s l u d g es b r - b a fs y s t e m i no r d e rt oi n v e s t i g a t et h e o p e r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n dr e m o v a le f f i c i e n c yo f t h et w o s l u d g es b r - b a fp r o c e s s u n d e rt h ei n f l u e n c e so fa 1 1k i n d so ff a c t o r s ，as e r i e so fl a b s c a l ee x p e r i m e n t sw i t h s y n t h e t i cm u n i c i p a lw a s t e w a t e ra si n f l u e n tw e r ec a r r i e do u t t h em a i na i mo f t h i s p a p e ri st of i n do u tt h ef o l l o w i n go b j e c t s ：f i r s t , t h ei n f l u e n c eo fv a r i a t i o mo ff a c t o r s ( a n a e r o b i ca n da e r o b i cd u r a t i o n , m l s sa n dc o d t pr a t i o ) o nt h er e m o v a le f f i c i e n c y o fc o da n dt pi nt h es b rp r o c e s s ；s e c o n d , t h ep e r f o r m a n c eo fb a fr e a c t o ru n d e r t h ei m p a c t so fa n a e r o b i c a e r o b i cv o l u m er a t i o ，r e f l u xr a t i o ，r a t i oo f g a st ol i q u i d , c n r a t i o ，t e m p e r a t u r ea n dn h 4 + - nv o l u m el o a d ；f i n a l l y , t h ei n f l u e n c eo fb a c k w a s h , p e r i o do f b a c k w a s ha n db a c k w a s hp a r a m e t e r so ne f f l u e n tq u a l i t y t h r o u g ht h ea b o v ee x p e r i m e n t s ，c o n c l u s i o n sr e a c h e da l ea sf o l l o w s ： f i r s t l y , t h es b r - b a fs y s t e mw h o l l yp e r f o r m sw e l li nd i s p o s i n gt h eo r g a n i c s u b s t a n c e s ，n i t r o g e f ia n dp h o s p h o r u so fm u n i c i p a lw a s t e w a t e r t h en l e a nr e m o v a l e f f i c i e n c yo fc o d ，n h 4 + - n ，t n ，t pr e s p e c t i v e l yi s9 5 9 8 、9 6 2 0 、6 8 9 1 、 9 7 8 1 ，a n dt h ec o r r e s p o n d i n gc o n c e n t r a t i o no f e f f l u e n tr e s p e c t i v e l yi s1 9 7 9 吼、 1 4 5m g l 、1 1 8 3m g l 、0 1 5m g l ，w h i c hm e a n se v e r yi n d e xc a nm e e tt h ef i r s tc l a s s ( a ) o fd i s c h a r g es t a n d a r do fp o l l u t a n t sf o rm u n i c i p a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t s e c o n d l y , i ns b rr e a c t o r , t h ei n v e s t i g a t i o no fa n a e r o b i ca n da e r o b i cd u r a t i o n i n d i c a t e st h a tt p - r e l e a s eh a sa l m o s tb e e na c c o m p l i s h e dw h e nt h ea n a e r o b i cs t a g e r e a c h e d4 5m i n u t e s ，t h e na f t e r9 0m i n u t e so fa e r o b i cr e a c t i o n , t h er e m o v a le f f i c i e n c y o f 口c a l lr e a c h9 9 ，a n dc o dr e m o v a le f f i c i e n c yr e a c h e s8 5 3 6 s ot h ea n a e r o b i c d u r a t i o n , a e r o b i cd u r a t i o ni ss e ta s4 5m i n u t e s ，9 0m i n u t e s ，r e s p e c t i v e l y ，1 1 舱s t u d yo n t h ef a c t o ro fm l s sw h i c ha l s oh a sag r e a ti m p a c to nt h ec o d a n dt pr e m o v a l e f f i c i e n c ys h o w st h a t ，u n d e rt h ec o n d i t i o n so fu n c h a n g e d t pi ni n f l u e n t , t h er e m o v a l e f f i c i e n c yo fc o d a n dt pd e c l i n e ss h a r p l ya st h ec o n c e n t r a t i o no fm l s s d e c l i n e s a n o t h e rf a c t o ri n f l u e n c i n gp r e l e a s ei sc pr a t i o t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t s s h o wt h a t , t h ep - r e l e a s eo fs l u d g ei sm o r ew i t hh i g h e rc pr a t i o a n dt h eh i g h e rt h e r a t i oo fc p , t h ef a s t e rt h er a t eo f p h o s p h o r u sa c c u m u l a t i o ni nt h ea e r o b i cs t a g e b u t t h ec h a n g eo fp - r e l e a s eb e c o m e sm o d e r a t ea f t e rc pr a t i os u r p a s s e s4 0 l a s t l y , t h er e s u l t so fe x p e r i m e n t sw i t hb a fs h o wt h a t ：t h e r e sn ob i gd i f f e r e n c e f o r 也ed i s p o s a le f f i c i e n c yo fc o da n dn h 4 十- n ，w h e nt h ea n a e r o b i c a e r o b i cv o l u m e r a t i oi si nt w od i f f e r e n tl e v e l ，2 ：1a n d1 ：1 h o w e v e r ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo ft ni s b e t t e rw h e nt h ea n a e r o b i cv o l u m ei sa u g m e n t e d c a u s e st h ed e n i t r i f i c a t i o ne f f i c i e n c y i si m p r o v e d a sf o rt h ef a c t o ro fr e f l u xr a t i o ，s i m i l a rt r e n dc a nb ef o u n d w h e nt h e r e f l u xr a t i oi si n c r e a s e df r o m10 0 t o2 0 0 ，t h e r e sl i t t l ei m p a c to nt h ec o da n d n h 4 + - nd i s p o s a le f f i c i e n c y , b u tt h er e m o v a le f f i c i e n c yo ft ni si m p r o v e d ，i n c o n s i d e r a t i o no fi m p r o v e dd e n i t r i f i c a t i o ne f f i c i e n c yw i t hh i g h e rr e f l u xr a t i o 1 1 1 e e f f e c t so fr a t i oo fg a st ol i q u i do nc o d ，n h 4 + - na n dt nr e m o v a ln e e dt ob e d e s c r i b e dr e s p e c t i v e l yd u et od i f f e r e n tr e s u l t s w i t ht h er a t i oo fg a st o l i q u i d d e c r e a s i n gf i r s tf r o m10 ：t t o5 ：1 ，t h e nt o2 ：1 ，t h ec o dr e m o v a lh a sl i t t l ec h a n g e ， w h i l et h en h 4 + - nr e m o v a le f f i c i e n c yh a sad o w n t r e n d t h et nr e m o v a le f f i c i e n c y r e a c h e st h eg r e a t e s tl e v e la tt h er a t i oo f5 ：1 f o rt h ep r o c e s so fb o t hd e c r e a s i n gf r o m 5 ：1t o2 ：1a n di n c r e a s i n gf r o m5 ：1t o1 0 ：1 ，t nr e m o v a le f f i c i e n c yf a l l sd o w n n e d i f f e r e n c eb e t w e e nt h et w op r o c e s si st h a tt h el a t t e rf a l l sm u c hm o r es l i g h t l y t n r e m o v a le f f i c i e n c yr a i s e sc o r r e s p o n d i n g l yw i t ht h ec nr a t i oi n c r e a s i n gf r o m3t o5 5 t i v o l u m el o a d , e f f i c i e n c yo fn h 4 + - nc h a n g e sl i t t l e w i t ht h ei n c r e a s eo fn i - h + - n ， w h i l ei t sc o n c e n t r a t i o ni n 矗e f f l u e n th a v e - ra l lu p t r e n d t h ec o d r e m o v a le f f i c i e n c yi n c r e a s e ss l o w l yw i t ht h ei n c r e a s eo fw a t e rt e m p e r a t u r e ，w h i l et h e t e m p e r a t u r eh a sag r e a te f f e c to nt h er e m o v a lo fn h 4 + - n u n d e rt h et e m p e r a t u r eo f 1 3 c ，n h 4 + - nr e m o v a le f f i c i e n c yi so n l y6 5 2 5 ，w h i c hi si m p r o v e di n t o 9 6 1 3 w h e nt e m p e r a t u r ei n c r e a s e si n t o2 7 c t h er e s u l t so fb a c k w a s he x p e r i m e n tw i t hb a fi n d i c a t et h a t ：t h ep e r i o do f b a c k w a s ho ft h eb a fr e 掀o rd e s i g n e di nt h i se x p e r i m e n ti sl o n g g e n e r a l l ys p e a k i n g ， b a fn e e d st ob eb a c k w a s h e dw h e nt h eh e a d l o s si n c r e a s e st o10c me v e r y17 - 2 0d a y s a tt h es a l l et i m e ，t h es t u d ys h o w st h er e a c t o rc a n _ r e n e ww a s t e w a t e re f f i c i e n t l ya g a i n a b o u t2h o u r sa f t e rb a c k w a s h t h et w o s l u d g es b r - b a fp r o c e s sa sa ni n n o v a t i v et e c h n i c s ，w i t hh i ps l u d g e l o a d i n g s ，s h o r th r t ( h y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e ) a n do p t i m a l l yc u l t i v a t e dn i t r o b a e t e r i a , p a o s ( p h o s p h a t ea c c u m u l a t i n go r g a n i s m s ) ，s o l v e ss e r i e so fe o n f l i c t i o n so f d e n i t r i f i e a t i o na n dd e p h o s p h o r i z a t i o na m o n gs l u d g ea g e ，c a r b o ns o u r c ea n dl o a d i n g s e t c i nc o n c l u s i o n , t h et w o s l u d g es b r - b a fs y s t e mh a sa h i g ha b i l i t yo f r e m o v a lo f o r g a n i s m s ，n l 臼o g e na n dp h o s p h o r u st om u n i c i p a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n t a n da n o t h e r m v 粗t a g eo ft h er e a c t o ri ss a v i n ge n e r g ya n dc o n v e n i e n tm a n a g e m e n t s oi ti sa l l i n t e g r a t i v er e a c t o rw i t hh i g he f f i c i e n c ya n dl o wc o n s u m p t i o na n dc a l lb ew i d e l yu s e d k e y w o r d s ：s b r - b a fh y b r i dp r o c e s s ；p h o s p h o r o u sa n dn i t r o g e nr e m o v a l ； t r e a t m e n te f f i c i e n c y ；e f f e c tf a c t o r i i i 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 ( 注；翅控直甚他盏要挂别岜明的：奎拦互空2 或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：构左钦 签字日期：两年，月，日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后 适用本授权书 学位论文作者签名：糊左锨 签字日期：衅f 月2 日 ：试 签字日期：砂国学r 6 月y 日 s b r - b a ft 艺处理城市污水的效能与影响因素研究 1 绪论 1 1 研究背景 我国是一个水资源贫乏的国家，全国淡水资源总量为2 8 x 1 0 1 2 m 3 ，占全球水 资源的6 ，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第4 位：但人均占有水资源量 为2 ，3 4 0 m 3 1 1 ，只有世界人均占有量的1 4 ，仅为美国人均水资源量的1 ，5 ，在世界 上名列第1 2 1 位，是全球1 3 个人均水资源最贫乏的国家之。扣除难以利用的洪 水径流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国实际可利用的淡水资源量则更 少，仅为1 1 x 1 0 1 2m 3 左右，人均可利用水资源量约为9 0 0 m 3 ，并且分布极不均衡。 2 0 0 6 年，长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河等七大水系总体水 质与2 0 0 5 年基本持平。国控网七大水系的1 9 7 条河流4 0 8 个监测断面中，i 类， 、v 类和劣v 类水质的断面比例分别为4 6 、2 8 和2 6 。其中，珠江、长江 水质良好，松花江、黄河、淮河为中度污染，辽河、海河为重度污染。主要污染 指标为高锰酸盐指数、石油类和氨氮。2 7 个国控重点湖( 库) 中，满足i i 类水 质的湖( 库) 2 个( 占7 ) ，类水质的湖( 库) 6 个( 占2 2 ) ，类水质的 湖( 库) 1 个( 占4 ) ，v 类水质的湖( 库) 5 个( 占1 9 ) ，劣v 类水质的 湖( 库) 1 3 个( 占4 8 ) 。其中，巢湖水质为v 类，太湖和滇池为劣v 类，主 要污染指标为总氮和总磷。水库水质好于湖泊，富营养化程度较轻【2 】。 2 0 0 6 年，全国废水排放总量为5 3 7 x 1 0 1 0 m 3 ，比上年增长2 4 ；c o d 排放量 为1 4 2 8 2 x 1 0 7 m 3 ，比上年增长1 0 t 2 1 。大量的污水进入自然水体导致了严重的水 环境污染。我国的c o d f l 放量已居世界第一，使流经城市的河段9 0 受到严重污 染，7 5 的湖泊出现富营养化。全国尚有3 6 亿农村人口喝不上符合标准的饮用水。 城市污水资源化是将污水进行净化处理后，进行直接或间接的回用，使之成 为城市水资源的一个组成部分，这样既可防治水污染，又可保护和改善生态环境， 是缓解水危机的重要途径【3 】。 生物处理作为水污染控制的基本手段，按水质净化对象的演变，经历了三个 发展阶段。在污水处理技术发展的初期，人们认识到有机污染物排入水体中消耗 溶解氧对生态环境的危害，从而把生化需氧量( b o d 5 ) 和悬浮固体( s s ) 的去 s b r b a f 工艺处理城市污水的效能与影响因素研究 除作为污水处理的主要水质指标。到上世纪六、七十年代，随着常规二级生物处 理技术在工业化国家的普及，人们发现仅仅去除b o d 5 和s s 是不足的，氨氮的存 在依然导致水体的黑臭和溶解氧浓度过低，这一问题的出现使常规二级生物处理 技术从单纯的有机物去除发展到有机物和氨氮的联合去除，即污水的硝化处理。 到上世纪七、八十年代，由于水体富营养化的日益严重，越来越多的国家和地区 制定了严格的污水氮、磷排放标准，氮、磷的考核内容也由单一的氨氮和磷酸盐 发展到总氮和总磷【4 1 。因此，近二三十年来，污水的氮、磷去除技术一直是污水 处理技术研究开发的热点。 1 2 生物脱氮除磷原理及传统脱氮除磷工艺的弊端 1 2 1 生物脱氮原理及影响因素 1 2 1 1 生物脱氮的原理 污水的生物脱氮包括以下三个过程： ( 1 ) 氨化作用：污水中的有机氮主要以蛋白质、氨基酸和尿素的形式存在， 这些有机氮化合物在氨化菌的作用下，分解、转化为氨氮的过程称为氨化作用。 ( 2 ) 硝化作用： n h 4 + + 2 0 2jn 0 3 + h 2 0 + 2 h + ( 1 - 1 ) 氨氮在有氧存在的情况下被微生物氧化为亚硝酸盐，并进一步被氧化为硝酸 盐的过程称为生物硝化过程。硝化过程由两类自养型好氧微生物完成，它包括两 个步骤【5 】：第一步由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐氮，第二步则由硝酸菌将亚 硝酸盐进一步氧化为硝酸盐氮。这两类微生物统称为硝化菌。硝化菌属于自养型 专性好氧细菌，其突出的特点是生长速率慢、世代周期长、抗有机负荷及有毒物 质的冲击能力很弱。好氧段中要实现硝化作用，必然需要维持较高的硝化菌数量。 在系统内要保持较高浓度的硝化菌，就要求在低负荷和较长的泥龄下运行。 亚硝酸菌和硝酸菌广泛分布于自然界中，为革兰氏阴性菌，专性好氧，要求 中性或弱碱性环境( p h = 6 5 8 0 ) ，适宜温度为2 0 3 0 c ，在p h l x l 0 41 0 1 2 1 9 2 3 原水配制及出水控制标准 本实验采用人工配制的污水。人工配制的污水，水质稳定，易于在试验过程 中根据需要适时调整配水的组分，有利于进行基础研究。 s b r 进水采用葡萄糖作为碳源，n h 4 c l 作氮源，k h 2 p 0 4 做磷源，n a h c 0 3 调节p h 值，并添加适量的微量元素。s b r 进水配水原料表及配置的模拟生活污 水的组成分别见表2 _ 4 和2 5 。 表2 _ 4 配水原料表 单位：g d 化学物质 质量化学物质质量 2 1 s b r - b a f 工艺处理城市污水的效能与影响因素研究 实验最终出水水质按城镇污水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) ) ) 一级标准的a 标准进行控制，出水指标允许排放浓度见表2 6 。 表2 - 6 城镇二级污水处理厂出水指标最高允许排放浓度f 5 5 】单位：m g l 注：括号外数值为水温 1 2 c 时的控制指标，括号内数值为水温 1 2 1 2 时的控制指标。 2 4 分析指标及监测方法 常规指标的分析测试主要参考水和废水监测分析方法( 第四版) 【5 q 中规 定的标准方法，具体的分析项目、方法和所用仪器设备见表2 7 。 s b r - b a f 工艺处理城市污水的效能与影响因素研究 n 几s s s v d o p h c o d 氨氮 亚硝氮 硝氮 总氮 总磷 滤纸重量法 1 0 0 m l 量筒法 仪器直读法 仪器直读法 重铬酸钾法 钠氏试剂分光光度法 n - ( i 萘基) - 乙二胺光度法 紫外分光光度法 过硫酸钾紫外分光光度法 过硫酸钾钼锑抗分光光度法 分析天平、鼓风干燥箱 w t w 溶解氧仪 酸度计 7 2 2 n 可见分光光度计 7 2 2 n 可见分光光度计 7 5 2 n 紫外可见分光光度计 7 5 2 n 紫外可见分光光度计 7 2 2 n 可见分光光度计 2 5 反应器的启动 2 5 1s b r 的启动 接种污泥取自青岛市李村河污水处理厂，该厂污泥龄为1 5 天，该厂采用v i p 工艺具有脱氮除磷功能。 采用李村河污水处理厂回流污泥作为接种污泥，加入人工配制的生活污水进 行聚磷菌( p a o s ) 的驯化培养和富集。 向s b r 反应器中加入8 - 9 l 活性污泥，注满配制的生活污水，运行周期6 h ， 其中进水9 m i n ，厌氧搅拌9 0 m i n ，好氧曝气2 1 0r a i n ，静止沉淀3 0 m i n ，排泥i m i n ， 排水2 0 m i n ，每天运行4 个周期。启动阶段的温度在1 5 , - , 2 0 ，m l s s 范围为 3 5 0 0 - - 4 0 0 ( o g l ，泥龄控制在5 7 d ，以避免硝化的发生。以t p 去除率达到7 ( f 乞 以上作为启动阶段完成的标志。待系统基本稳定后，反应器中污泥的颜色由驯化 开始时的灰黑色变为土黄色。启动前后污泥颜色对比如图2 3 和图2 _ 4 所示。 s b r - b a f 工艺处理城市污水的效能与影响因素研究 图2 - 3 启动前s b r 反应器中的污泥 图2 - 4 启动后s b r 反应器中的污泥 污泥培养阶段为1 5 天，从2 0 0 7 年4 月1 0 日开始。污泥培养过程中总磷的 去除率变化情况见图2 5 。 s b r b a f 工艺处理城市污水的效能与影响因素研究 誉 v 龉 畿 稍 色 一 25791 11 31 51 71 9 时间( d ) 图2 - 5 启动阶段总磷去除率的变化情况 从图2 5 可以看出，在整个污泥培养阶段，开始驯化培养的前5 天，总磷的 处理效果很差，去除率只有2 0 左右，随着污泥的培养驯化，聚磷菌富集，出水 中总磷的浓度逐渐降低，1 5 天后，对总磷的去除率均达到7 觋以上，出水总磷 浓度为2 5 2 m g l ，虽未达到排放标准，但实现了聚磷微生物富集培养的目的， 完成了s b r 反应器的启动。 2 5 2b a f 的启动 污水长期与滤料或某种载体流动接触，就会在其表面形成生物膜，并逐渐成 熟，其标志是【5 7 1 ：生物膜沿水流方向的分布、生物膜上由细菌及各种微生物组 成的生态系统、对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定状态。生物滤池挂膜的 实质是利用生物滤池内滤料的载体作用，使微生物在滤池内逐步适应新的环境， 并随着微生物种群及特性的变化而建立起稳定的生态系统。 本实验采用复合式接种挂膜方法，有关研究【5 8 】表明，复合式接种挂膜方法 具有以下优点： ( 1 ) b a f 采用复合式接种挂膜启动后期，在原水水质浓度高、波动范围大 的情况下出水水质仍能保持稳定。 ( 2 ) 复合式接种挂膜的b a f 系统启动初期加入的低浓度接种污泥在闷曝时 增加了滤柱内微生物数量，挂膜时间是自然挂膜时间的一半。 ( 3 ) 复合式接种挂膜生物膜成熟快，启动时间短。 ( 4 ) 复合式接种挂膜处理效果好于自然挂膜。 砷如加o s b r - b a f 工艺处理城市污水的效能与影响因素研究 采用李村河污水处理厂回流污泥作为接种污泥进行b a f 反应器的挂膜启 动，采用人工配制污水( c o d c r0m g l ，t p0 8 1 5m g l ，其他同s b r 进水) 作 为b a f 反应器的进水。b a f 反应器与s b r 反应器同时启动，温度为1 5 - - 2 0 。 首先将滤料放入水桶中，加入活性污泥与人工配制的b a f 进水的混合液( 两 种溶液的体积比为1 ：2 ) ，闷曝五天( 每天换水1 次) ，然后将滤料用清水漂洗后 加入b a f 反应器中，以进水流量2 7 忱，气水比5 ：1 ，回流比1 0 0 进水运行； 为避免硝化菌流失，开始五天出水不排走，仍然回流到中间水箱。2 0 天后氨氮 去除率达到7 0 ，表明b a f 的启动已完成。 s b r - b a f 工艺处理城市污水的效能与影响因素研究 3s b r 的处理效能与影响因素研究 除磷系统需要高负荷低泥龄运行，脱氮系统则需要低负荷长泥龄运行1 5 9 ， 从理论上讲，通过合理地控制运行条件，完全可以将异养的聚磷菌与自养的硝化 菌分别控制在两个反应器中优势生长，达到优化除磷脱氮的目的。 为了寻求s b r - b a f 除磷脱氮工艺系统最优运行条件和处理效果，本试验中 首先重点研究了s b r 段去除c o d 、氮和磷的规律和影响因素。 3 1s b r 的处理效能 对于s b r 段，在污泥驯化完成后，主要研究了其去除c o d 、氮和磷的规律。 使其达到去除大约8 0 的c o d 、9 0 的磷的设计效果，剩余部分c o d 和氮将在 b 舡反应器中得到处理。 本部分试验自2 0 0 7 年5 月- 0 0 7 年1 0 月进行，历时6 个月。每周一、三、 五对s b r 反应器进水、出水中的c o d 、氮和磷的浓度进行测定。因本实验过程 中存在诸多参数的调整，基于每个参数调整周期为一周，故选取每周中的代表性 数据来反映s b r 反应器对c o d 、氮和磷的处理效果，得到2 4 个有效数据。在 实验过程中水温1 6 7 2 6 2 ，m l s s3 6 4 5 , - , 6 5 0 7 m g l ，泥龄8 l o 天，充水比0 4 7 。 3 1 1c o d 的去除效果 在6 个月的试验过程中，s b r 段污水中c o d 的处理效能见图3 1 。 由图3 1 可以看出，试验过程中进水c o d 浓度范围为3 6 3 - 7 2 7 m g l ，平均 值为5 0 1 9 0m g l ；出水c o d 浓度均小于1 0 0m g l ，平均值为4 9 4 1 m g l ，最小 值为2 0 1 4 r a g l ；c o d 平均去除率为9 0 11 ，最大为9 6 0 2 。在迸水浓度变化 较大的情况下，保持了良好的处理效果，出水情况稳定良好，具有较好的抗冲击 负荷能力。 2 7 s b r - b a f 工艺处理城市污水的效能与影响因素研究 8 0 0 7 0 0 6 0 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 o 1234 5 6 7 8 91 01 11 21 3 1 41 51 61 71 81 92 02 12 22 32 4 时间( 周) 3 1 2 氮的处理能力 一一进水浓度叫卜出水浓度+ 去除率 图3 - 1s b r 段污水中c o d 的处理效果 在6 个月的试验过程中，s b r 段污水中氨氮的处理效能见图3 2 。 6 0 罩5 0 旨4 0 制3 0 鬈2 0 迎l ；( 1 0 0 12 34 5678 91 01 11 21 31 4 1 51 61 71 8 1 92 02 12 22 32 4 时间( 周) 一一进水浓度卜出水浓度一1 卜去除率 1 2 0 1 0 0 8 0 琶 6 0 錾 4 0 誉 o 2 0 o o 图3 - 2s b r 段污水中氨氮的处理效果 由图3 2 可知，进水氨氮浓度在3 0 - - 4 7 m g l ，均值为3 8 6 8 m g l ；出水氨氮 浓度均值为2 7 4 5 m g l ，最小值为1 9 2 8 m g l ；处理效率均值为2 8 2 1 ，最大为 4 0 0 2 ，处理效果比较稳定。 s b r 段出水中亚硝氮浓度见图3 3 。 由图3 3 可知，出水亚硝氮浓度一直低，在0 6 m g l 以下，均值为0 1 2 m g l ， 说明s b r 段出水中未出现亚硝氮的积累。 5 0 4 0 集 3 0 褂 2 0 赣 1 0 臻 o (1sv谜袋口oo s b r - b a ft 艺处理城市污水的效能与影响因素研究 12 3 4 5 6