SBBR法处理高盐废水

SBBR法处理高盐废水
宋晶;孙德栋;王一娜;薛文平;董晓丽;马春;张新欣
【摘要】通过逐步提高盐度的方法驯化出耐高盐的活性污泥,采用序批式生物膜法(SBBR)进行模拟高盐废水的处理试验,对盐度为0和2%,COD为300 mg/L的高盐废水进行研究.结果表明,在每周期12 h、曝气量0.6 L/min、平均污泥质量浓度2 000～3 500 mg/L、污泥龄为18 d条件下,出水COD去除率变化不大,分别为97%和93%,而相应的出水NH+4-N去除率从93%降低到72%,表明废水盐度增大,对系统的硝化能力有较大影响.改变进水有机负荷对出水COD去除影响不大,该系统耐有机负荷冲击能力较强.
【期刊名称】《大连工业大学学报》
【年(卷),期】2010(029)004
【总页数】4页(P281-284)
【关键词】高盐废水;驯化活性污泥;序批式生物膜法(SBBR);污泥容积指数(SVI)【作者】宋晶;孙德栋;王一娜;薛文平;董晓丽;马春;张新欣
【作者单位】大连工业大学,化工与材料学院,辽宁,大连,116034;大连工业大学,化工与材料学院,辽宁,大连,116034;大连工业大学,化工与材料学院,辽宁,大连,116034;大连工业大学,化工与材料学院,辽宁,大连,116034;大连工业大学,化工与材料学院,辽宁,大连,116034;大连工业大学,化工与材料学院,辽宁,大连,116034;大连工业大学,化工与材料学院,辽宁,大连,116034
【正文语种】中文
【中图分类】X703.1
0 引言
高盐废水是指总含盐量(以NaCl含量计)至少为1%的废水，主要包括含盐工业废水、含盐生活污水和其他含盐废水[1]。

这些废水中除了含有有机污染物外，还含有大量的无机盐，如等离子，这些盐的存在对常规生物处理有明显的抑制作用[2-4]，从而使生物法处理高盐废水很困难。

高盐废水生物处理关键是要驯化出耐盐微生物[5]。

序批式生物膜反应器(sequencing batch biofilm reactor，简称SBBR)，是由德国的Gonzales和Wilderer在1990年最早提出的[6]，是一种将生物膜与活性污泥法进行有机结合的新型复合式生物膜反应器，SBBR工艺兼具了SBR和生物膜法的特点。

间歇式的运行方式使生物膜上的微生物分布较为均匀，且使生物膜内外层的微生物达到了最大的生长速率和最好的活性状态，从而提高了系统对水质水量的应变能力，增强了系统的抗冲击负荷能力。

生物膜载体从表面到内部存在溶解氧浓度的梯度现象，相应有好氧、缺氧和厌氧区状态，这又为直接脱氮提供了良好的环境。

目前SBBR工艺应用于高盐废水的处理，国内外相关研究报道较少，由于盐度对生物活性产生严重的抑制作用，高盐废水生物处理的研究本身具备较高的难度。

本文采用SBBR法对常规活性污泥进行耐盐驯化，对活性污泥的培养驯化情况及有机物降解和氨氮去除规律进行了研究。

1 材料与方法
1.1 样品来源
试验接种污泥取自大连泉水污水处理厂SBR反应池活性污泥，试验用水采用自配模拟高盐废水。

1.2 试验方法
试验采用SBBR反应器的有效容积为3.6 L，内装有多面空心小球填料，装填密度
为1/3，底部装有微孔曝气器，采用鼓风曝气方式，供气量用转子流量计计量。

一天两个周期稳定运行，每周期12 h，曝气量0.6 L/min，平均污泥质量浓度2 000～3 500 mg/L，每周期进水1.2 L，控制污泥龄为18 d，外加碳源为葡萄糖。

1.3 测定方法
采用水杨酸-次氯酸盐光度法 [7]，COD采用碘化钾碱性高锰酸钾法[8]。

为防止高浓度的NaCl在滤纸上结晶影响MLSS的测定结果，在污泥过滤结束后用100 mL 的蒸馏水冲洗滤纸，然后烘干至恒重。

2 结果与讨论
2.1 驯化期内COD和去除变化情况
将取回的常规活性污泥在SBBR反应器内进行挂膜驯化，进水盐度采用逐步提高的方式，每个驯化阶段盐度提高0.5%，驯化至出水COD达标后，即进入下一阶段
的驯化，每个盐度阶段控制进水COD质量浓度为质量浓度为20～26 mg/L。

COD去除率变化见图1、2。

图1 驯化期内COD去除率变化Fig.1 Variation of COD removal efficiency during the acclimation period
图2 驯化期内去除率变化Fig.2 Variation of removal efficiency during the acclimation period
由图1、2可知，在驯化过程中，每提高一个盐度，初期会引起出水COD和的质
量浓度升高，出水COD质量浓度升高20 mg/L左右，而出水的质量浓度增大
2.2～4.1 mg/L，且随着盐度的提高而逐渐增大，随着驯化时间的延长，出水COD和质量浓度逐渐降低，去除率逐渐增加。

盐度从0增大到2%，驯化稳定后，每个阶段出水COD质量浓度稳定在7～15 mg/L，去除率为94%～97%，变化不
大。

相应的每个阶段出水质量浓度从1.4 mg/L增大到7.6 mg/L，去除率从93%
降低到71%。

这说明盐度的改变对有机物的去除率影响不大，而对驯化耐盐污泥
硝化能力有较大的影响。

2.2 驯化期内SVI值的变化
目前含盐水领域内关于盐度对污泥沉降性能的影响，存在以下几种观点：(1)盐度
改善了污泥沉降性能，(2)盐度恶化了污泥沉降性能，(3)在一定盐度范围内改善了
污泥沉降性能，而超过这个盐度范围，则污泥沉降性能恶化[9]。

鉴于此，进行了
不同盐度下SVI值的变化试验研究。

结果如图3所示，随着盐度的升高，SVI值逐渐降低，且在盐度小于1%时SVI降低幅度较大，盐度继续升高后，SVI值变化趋势放缓，稳定在25 mL/g左右。

盐度增大，并没有带来沉降性能的恶化。

图3 驯化过程中SVI值变化趋势图
Fig.3 Variation of sludge volume index during the acclimation period
相对于处理一般城市污水的活性污泥的SVI值(50～150 mL/g)而言，此驯化污泥
的SVI值偏低。

这可能是由于废水中所含盐分对微生物的生长产生抑制作用从而
影响了污泥的沉降性能[10]。

无盐系统活性污泥形成更大的污泥絮凝体，高盐会影响游离细菌的捕食，所以微生物必须聚集在一起才能更有利于生存。

此外，高盐环境下活性污泥较一般污泥脂类，RNA含量高，因此随着盐度的升高，污泥指数降
低[11]。

2.3 反应周期内COD去除的变化规律
系统稳定后对一个周期内有机物去除情况进行考察，连续测定一个周期内有机物随时间的变化情况，进水COD质量浓度为250 mg/L左右，盐度为0和2%。

由图
4可以看出，盐度为0时，1 h内COD质量浓度从244 mg/L降到7 mg/L以下，去除率达97%。

盐度为2%时，1 h内COD质量浓度从257 mg/L降到30 mg/L 以下，去除率达88%，随着时间的延长，去除率达93%。

说明经过驯化的耐盐污
泥中微生物的生理结构没有破坏，其呼吸、合成等新陈代谢作用可以正常进行，即该系统中存在能适应高盐环境的有机物氧化菌群，因此能够保持较高的有机物去除能力，同时也可能与SBBR法本身具有耐冲击存在浓度梯度的优点有关。

图4 一个反应周期内COD浓度变化Fig.4 Variation of COD concentration during one cycle
2.4 反应周期内的去除变化规律
对反应器一个周期内的去除情况进行考察，盐度为0和2%，进水分别为20.2和25.7 mg/L。

由图5可以看出，盐度为0时，1 h内从20.2 mg/L降到4 mg/L以下，去除率达到84%，随着时间的延长，去除率达到93%。

盐度为2%时，1 h
内从25.7 mg/L降到9 mg/L以下，去除率达到65%，随着时间的延长，去除率
达72%。

表明随着盐度的增大，的去除率有所降低。

分析原因，可能是由于当系
统进水盐度增大后，硝化细菌的细胞内外渗透压改变，导致其活性降低，对的处理能力减小，造成驯化耐盐污泥对的去除效果与常规污泥系统相比明显降低。

图5 一个反应周期内浓度变化Fig.5 Variation of during one cycle
2.5 有机负荷对COD去除的影响
进水负荷是影响有机物降解速率的重要因素[12-13]，为了考察有机负荷的耐受性，在2%盐度驯化阶段完成后，维持其他各条件不变，通过改变进水COD的质量浓
度调整进水负荷，依次提高进水COD质量浓度(257、341、467、591、704
mg/L)，稳定后测定COD的去除率变化。

从图6可以看出，出水COD均在1 h
内降到92 mg/L以下，去除率达87%以上，随着时间的延长，去除率可达92%
以上。

说明盐度一定时，进水有机物负荷的增大并未对出水有机物浓度带来很大的影响，该系统耐有机负荷冲击能力比较强。

图6 不同有机负荷对COD去除率的影响
Fig.6 Variation of COD removal efficiency at different organic load
3 结论
(1)利用SBBR法进行高盐模拟废水处理试验，在每周期12 h，曝气量0.6 L/min，平均污泥质量浓度2 000～3 500 mg/L，污泥龄为18 d条件下进行培养驯化。

当盐度从0增大到2%时，在驯化过程中，每提高一个盐度，初期会引起出水COD
和的质量浓度升高，随着驯化时间的延长，出水COD和质量浓度逐渐降低，去除率逐渐增加。

驯化10 d左右，COD去除率达90%以上，去除率稳定在70%以上。

(2)随着盐度的升高，SVI值逐渐降低，且在低盐阶段时SVI降低幅度较大，在盐
度继续升高后，SVI值降低趋势变缓，稳定在25 mL/g左右。

在盐度为0和2%时，一个反应周期内，COD去除率分别为97%和93%，变化不大；去除率分别
为93%和72%，去除率有所降低，可能是由于盐度增大，硝化细菌的活性降低，从而导致其对的处理能力减小。

(3)依次提高进水COD质量浓度(257、341、467、591、704 mg/L)，盐度稳定
在2%，出水COD均在1 h内降到92 mg/L以下，去除率达87%以上。

表明进
水有机物负荷的增大并未对出水有机物浓度带来很大的影响，该系统耐有机负荷冲击能力比较强。

参考文献:
[1] 文湘华,占新民,王建龙,等. 含盐废水的生物处理研究进展[J]. 环境科学, 1999,
20(3):104-106.
[2] LAWTON G W, EGGERT C V. Effect of high sodium chloride concentration on trickling filter slimes[J]. Sewage and Industrial Wasters, 1957, 29(11):1228-1236.
[3] BELKIN S S, BRENNER A S. Biology treatment of a high salinity chemical industry wastewater[J]. Water Science and Technology, 1993, 31(9):61-72. [4] WEN C G. Effect of salinity on removal confficient of receiving waters[J].
Water Science and Technology, 1984, 16(1):139-154.
[5] 刘正. 高含盐废水生物处理技术探讨[J]. 给水排水, 2001, 27(11):54-56.
[6] GONZALES M, WILDERER S I, PETER A. Phosphate removal in a biofilm reactor[J]. Water Science and Technology, 1990, 23(7-9):1405-1416.
[7] 国家环境保护总局编委会. 水和废水监测分析方法[M]. 4版. 北京:中国环境科学出版社, 1997.
[8] 国家环境保护总局编委会. HJ 132-2003,高氯废水化学需氧量的测定碘化钾碱性高锰酸钾法[S]. 北京:中国环境科学出版社, 2004.
[9] 曾朝银. 高盐高氮高有机浓度榨菜废水脱氮除磷技术试验研究[D]. 重庆:重庆大学, 2005.
[10] 王基成,王建娜,潘成峰,等. 驯化耐盐活性污泥处理高盐度工业废水[J]. 中国给水排水, 2007, 23(19):83-86.
[11] 王淑莹,崔有为,于德爽,等. 无机盐对活性污泥沉降性的影响[J]. 环境工程, 2003, 21(5):7-9.
[12] KAPDAN I K, ERTEN B. Anaerobic treatment of saline wastewater by Halanaerobium lacusrosei[J]. Process Biochemistry, 2007, 42(3):449-453. [13] PEYTON B M, WILSON T, YONGE D R. Kinetics of phenol biodegradation in high salt solutions[J]. Water Research, 2002,
36(19):4811-4820.。