SBR污水处理装置运行参数优化

SBR污水处理装置运行参数优化
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，确定在室温20±5℃和进水pH值6.45~7.55条件下SBR反应器最佳运行参数为厌氧2.5h、曝气2h、沉淀1h，污泥负荷为0.049~0.082kg BOD5/kgMLSS，MLSS 3000~5000mg/L。

在此条件下，COD、BOD5、NH3-N、TP和SS的平均去除率分别为85.45%、95.23%、80.25%、95.04%和85.84%，出水水质可满足污水综合排放标准（GB8978-1996）中的一级标准。

关键词：SBR；运行参数；生活污水；脱氮除磷
1 引言
SBR法是序批式活性污泥法的简称，与传统活性污泥法相比，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、能有效防止污泥膨胀、占地面积小等优点[1]，因此在国内外已受到广泛的关注，并成为研究热点。

SBR法符合当代污水处理所要求的简易、高效、节能、灵活、多功能的发展趋势，也符合“三低一少”技术要求[2]，即低建设费用，低运行费用，低操作管理要求，二次污染物排放少的污水处理技术，同时也顺应国家“十一五”节能减排的需要。

为此，本文针对SBR反应器运行过程中影响污水处理效果的参数进行优化，以期为SBR污水处理工程设计及调试运行提供理论指导。

2实验装置与方法
2.1实验装置
SBR反应器采用不锈钢制作，反应器长×宽×高为800mm×400mm×400mm，有效容积约为100L。

试验时，好氧采用底部微孔曝气（用流量计调节曝气量），厌氧时采用机械搅拌。

本试验装置如图1所示。

①气泵②潜水泵③曝气头④厌氧搅拌器⑤滗水器
⑥溢流口⑦反应器⑧原水箱⑨排泥口⑩电控箱
图1 SBR反应器试验装置图
2.2 实验方法
供试水样为实验室配制的生活污水，配方见表1；活性污泥取自沈阳北部污水处理厂曝气池，经培养驯化后投入使用；水质分析方法见参考文献[3]。

表1 生活污水配方mg/L
SBR进水生活污水水质如表2。

表2 原水水质指标(mg·L-1，除pH)
项目范围
pH 6.45~7.55
COD Cr220.85~450.64
BOD5240.32~255.62
NH3-N17.56~35.48
TP 2.12~5.84
SS 45.98~60.86
实验运行方式采用程序控制，依次进水→厌氧→好氧→沉淀→排水排泥；装置运行期间进水量为100L/h，进气量为1.0m3/h。

根据文献确定实验运行程序为：进水0.5h、厌氧1~3h、曝气2~4h、沉淀1h、排水1h[4]。

在此运行程序基础上针对曝气时间、污泥负荷、厌氧－好氧时间段的分配等因素分析对水质COD去除效果影响研究。

3 结果与讨论
3.1 曝气时间对COD去除效果的影响
曝气时间是影响SBR对污水处理效果至关重要的因素[5]。

在厌氧2h，沉淀1h，
室温20±5℃，进水浓度稳定的条件下，改变曝气时间，间隔取样，分析出水COD
图2 曝气时间对出水COD的影响
当MISS为1358mg·L-1时，在曝气5h内COD迅速下降，去除率增加幅度较大。

在反应5h时COD为101.4mg·L-1，去除率达78.97%，已满足污水综合排放标准(GB8978-1996)中的二级标准。

但在5h后COD降幅趋缓，去除率增幅不大。

而MISS 为3849mg·L-1时曝气2h内，COD迅速下降，去除率增加较大，高达到94.47%，出水已满足污水综合排放标准(GB8978-1996)的一级标准，随后趋于平缓。

污泥浓度不同但污水COD变化趋势一致。

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，并且污泥浓度越高，吸附和同化作用越强的缘故。

可见提高反应器内污泥浓度可以缩短曝气时间，但是曝气时间过长会过分消耗水中的有机物，影响反硝化脱氮效果，同时曝气时间过长消耗较高也不可取。

因此在MLSS>3000mg·L-1的情况下，确定曝气2h为最佳。

3.2 污泥负荷对COD去处效果的影响
在厌氧2h，沉淀1h，室温20±5℃，进水浓度稳定，曝气2h的条件下，改变污
3所示。

图3 MLSS浓度对COD去除效果的影响
经过2h处理后，随着MLSS浓度的增加，出水COD浓度逐渐降低，去除率迅速增大。

在MLSS为3000mg·L-1后出水COD浓度趋于平缓，去除率增幅较小，此时COD保持在60mg·L-1以下，去除率保持在90%左右；但随着污泥浓度增高，达到5000mg·L-1时，出水沉降性能良好，未出现污泥膨胀现象。

因此控制MLSS在3000~5000mg·L-1为宜，经过实验确定本实验污泥负荷为0.049~0.082kgBOD5/kg MLSS。

一般地，间活性污泥处理污水时，当要求出水有机物浓度低时，污泥负荷宜选用低值；当废水易于生物降解时，污泥负荷随着增大。

因此污泥负荷是一个重要的工艺参数，对处理效果和污泥的沉降性能都有影响。

3.3 厌氧－好氧时间段的分配
在室温20±5℃，进水浓度稳定，MLSS为3150 mg·L-1条件下，考察厌氧-好氧时间段的分配对COD去除效果的影响。

如表3所示，厌氧和好氧阶段时间长短直接影响污水NH3-N、TP和COD的去除效果。

好氧（或厌氧）时间固定时，随着厌氧（或好氧）时间增加，NH3-N、TP和COD去除率均有所提高；当厌氧2.5h、好氧2h时去除率最高，分别为88.64%、97.19%和91.39%，此时出水水质满足污水综合排放标准（GB8978-1996）中的一级标准。

表3 厌氧-好氧时间段分配
序号厌氧(h) 好氧(h) NH3-N去除率(%) TP去除率(%) COD去除率(%)
1 1
2 82.96 80.91 84.86
2 2 2 84.37 83.67 87.50
3 1 3 85.19 86.88 89.24
4 2 3 89.13 96.84 90.40
5 3 3 90.02 98.1
6 92.79
6 2.5 2 88.64 97.19 91.39
据文献报道，SBR反应器中进水经过40min左右的厌氧处理，磷的释放浓度即达到最高；在厌氧40 ~ 60min之时间段内，磷的释放浓度基本上没有太大变化[6]。

本研究中由于进水后维持系统稳定的厌氧环境，时间有所延长。

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值在6~8的范围内，磷的厌氧释放比较稳定，pH<6.5时，生物除磷效果会大大降低。

pH< 7时，硝化速率明显
降低，当pH<6或pH>9.6时，硝化反应几乎停止[7]。

本实验进水pH值在6.45~7.55之间，在运行过程中污水的pH基本保持在中性范围。

3.5 最佳条件下系统连续运行污水处理效果
在室温20±5℃、进水pH值6.45~7.55和以上确定的最佳运行参数下进行连续试验研究，如表4所示：
表4 最佳参数下连续运行污水处理效果
项目COD BOD5NH3-N TP SS
出水浓度(mg·L-1）55.64 28.35 4.5 0.45 8.25
平均去除率(%) 85.45 95.23 80.25 95.04 85.84
4 结论
①在室温20±5℃和进水pH值6.45~7.55条件下，SBR反应器最佳运参数为厌氧
2.5h、曝气2h、沉淀1h，污泥负荷为0.049~0.082kgBOD5/kgMLSS，MLSS 3000~5000mg·L-1。

②SBR法能有效去除城市生活污水中的有机物，脱氮除磷效果较好。

在优化的运行条件下，COD、BOD5、NH3-N、TP和SS的平均去除率分别为85.45%、95.23%、80.25%、95.04%和85.84%，出水水质可满足污水综合排放标准（GB8978-1996）中的一级标准。

③SBR反应器形状为长方体，在一定程度上影响反应过程中曝气、搅拌的传质过程，对污水处理效果具有一定的影响。

参考文献：
[1]Zima-Kulisiewicza B.E., Díeza L., Kowalczykb W.,et al. Biofluid mechanical investigations in sequencing batch reactor (SBR)[J].Chemical Engineering Science, 2007,63:599-608.
[2]杨健,俞庭康.城镇污水处理最佳实用技术新进展[J].环境污染治理技术与设备, 2000,1(5):54-60.
[3] 《水和废水监测分析》（第四版）方法。

[4] 朱明权,周冰莲.SBR工艺的设计[J].给水排水.1998,24(4):19-21.
[5] Goronszy M. C. Intermittent operation of the extended aeration process for small systems[J]. J. Wat. Pollut., 1979,51(2):274-287.
[6]张可方,张朝升,方茜,等.SBR法处理城市污水的脱氮除磷功效[J].中国给水排水, 2001,17(11):17-20.
[7]杜晓丽,郑磊.SBR法处理城市污水最佳工况研究[J].山东建筑工程学院学报,2005,20(5):24-26.
Optimization of Operation Parameters of Sequencing Batch Reactor(SBR)
Wastewater Treatment Equipment
(1.Department of Biology and Environment Shenyang University Shenyang 110044 China;2.Shenyang Key Laboratory of Environmental Engineering，Shenyang 110044，China) Abstract:The factors of aeration time, sludge load, distribution of aeration and anaerobic time, and pH value in the sequencing batch reactor(SBR) affecting the removal of COD were discussed in the present paper, taking domestic wastewater as sample. The results showed that the optimized operation parameters of duration of aeration，the anaerobic time and precipitation time were limited to about 2.5h, 2h and 1h, respectively, sludge load of 0.049~0.082kg BOD5/kgMLSS, and the concentration of mixed liquid suspended substance(MLSS) of 3000~5000mg/L,under the condition of inner temperature of 20±5℃and pH value of inlet wastewater 6.45~7.55. When SBR operated under the optimized conditions, the removal efficiency of COD、BOD5、NH3-N、TP and SS were 85.45%, 95.23%, 80.25%, 95.04% and 85.84%, respectively. And the quality of outlet wastewater met the demand of the first grade of Integrated Wastewater Discharge Standard (GB8978-1996).
Keywords:Sequencing batching reactor; operation parameters; domestic wastewater; nitrogen and phosphorus removal。