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