SBR工艺处理高浓度粪便污水的研究

安徽农业科学，Journal of Anhui Agri．Sei．201 1，39(33)：20481—20483 责任编辑 王淼 责任校对 李岩 SBR工艺处理高浓度粪便污水的研究 厉建苗，刘志强，李娜 (天津大学环境科学与工程学院，~1t 300072) 摘要 [目的]探讨采用好氧SBR工艺处理高浓度粪便污水的可行性。[方法]采用自行设计的SBR反应器，接种污泥进行活性污泥的 驯化，通过调整出水回流、添加氨氮吹脱技术，处理化粪池中高浓度粪便污水。[结果]SBR反应器运行稳定，对COD、总氮、氨氮具有较 好的处理效果。在原水氨吹脱50％，且出水100％回流的条件下，出水COD浓度有80％可达150 mg／L以下，总氮的去除率可达到60％ ～ 70％，氨氮的去除率可以达到90％以上，出水浓度可稳定达到25 mg／L以下，出水SS含量低于200mg／L。[结论]整个SBR运行过程 中，活性污泥的性状保持良好，活性污泥指数保持在 100左右，沉降性能良好，出水中的悬浮物含量都低于200 mg／L，达到预期 目标。 MLss／MLVSS值保持在0．65～0．70，污泥的活性比较理想。 关键词 氨氮吹脱 ；SBR工艺；污泥驯化 ；粪便污水 中图分类号 X703．1 文献标识码 A 文章编号 0517—6611(2011)33～20481—03 Research on SBR Process for Fecalsewage with High Concentration LI Jian·miao et ai (School of Environmental Science and Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072) Abstract 『0biective]，I’Ile study aimed to discuss the feasibility of the aerobic SBR process for the fecalsewage wi山high concn．『Method] The self-designed SBR reactor was used to inoculate the sludge for the activated sludge domestication．Through adjusting the backflow of the ef- fluent，adding the ammonia nitrogen stripping technology，the fecalsewage in the septic tank with high eoncn．was treated．[Result]rr}le SBR reactor was stable in the operation and had good treatment effect on C0D。total nitrogen and ammonia nitrogen．Under the conditions of the ammonia stripping 50％ in the raw water and the effluent 1o0％ reflux．the effluent COD concn．of 80％ could be less血an 150 mg／L．total nitrogen removal rate could reach 60％ 一70％ ，the ammonia nitrogen removal rate could reach more than 90％ ，the effluent concn．could be stable to achieve 25 mg／L and the erruent SS content was Iower than 200 me-／L．f Conclusion I In the whole SBR running processes，the active sludge could maintain good traits，the active sludge index was in 100 or so，its settlement performance kept good，the suspended content in the effluent was all less than 200 mg／L，meeting the expected goa1．MLSS／MLVSS values kept between 0．65 and 0．70 and the activity of sludge was idea1． Key words Ammonia nitrogen stripping；SBR process；Sludge domesticated；Feealsewage 一 些老式化粪池中的粪便污水由于存留时间较长，水分 蒸发等原因，使得这类化粪池中污水中的污染物浓度较高， 其水质特征具有高有机物浓度、高氨氮、高Ss、低 C／N值、水 质变化大的特征。该废水若直接排放将会对周围的环境产 生很大的危害 。 由于我国市政污水处理设施还不够完善，还不能直接接 纳高浓度的粪便污水，因此必须对这些高浓度的粪便污水进 行单独处理，达到一定的后才能进行排放 。在国内 处理粪便污水的研究主要有膜生物处理法、厌氧好氧工艺串 联处理法和多级好氧工艺的串联处理方法等，这些方法虽然 能够很好的处理粪便污水，但是工艺运行复杂，不便于操作 控制。因此，笔者采用好氧 SBR工艺的方法处理化粪池出 水，具有工艺简单，处理效果好的特点，以期为相关研究提供 参考。 1 材料与方法 1．1 试验仪器 自行设计的SBR(序批式活性污泥法)反应 器，装置如图1。反应器为长50 am、宽30 cm、高35 am的长 方体。反应器的有效体积为30 L，反应器中混合液高度为20 cm。利用反应器的PCL自动控制系统进行调节，直接在反 应器中培养驯化污泥。SBR间歇式反应器的运行参数为每 天运行 3个周期，每个周期 8 h，进出水量为9 L左右。操作 方式为：进水，曝气，沉淀，出水，闲置。每个阶段的时间分别 为进水5 min、曝气390 rain、沉降60 min、出水 5 min，闲置20 min。反应器中的温度维持在 20～25℃，DO维持在 2～3 ms／L．pH在 6～9。 作者简介 厉建苗(1987一)，女，山东日照人，硕士研究生，研究方向 污水处理。 收稿日期 2011-08-17 出 水 图1 SBR装置示意 Fig．1 The schematic diagram of SBR 1．2 粪便污水水质 试验处理的污水水质为：COD 1 000— 2 000 ms／L，NH 一N 1 500 ～2 000 mg／L，TN l 500 ～2 000 mg／L，pH 7．5～9．0，SS 100～400 mg／L，污水中的氮元素主要 以氨氮的形式存在，硝酸盐浓度在20—50 mg／L，亚硝酸盐含 量很低，检测不出。 试验处理后的出水拟达到《污水综合排放标准GB 8978— 1996))中的二级排放标准，处理后的出水主要排人 GB 3838 中Ⅳ、V类水域和 GB3097中三类海域，出水水质为：COD 150 mg／L，NH4一N 25 mg／L，pH 6-9，SS 200 mg／L，TN未测出。 1．3 检测指标及其方法 COD用重铬酸钾法(GB1 1914-89) 检测；TN用过硫酸钾消解紫外分光光度法(GB11894-89)； NH4．N用纳 氏试剂分光光度法 (GB7479．87)；污泥浓度 (MLSS)用 103～105℃烘 干称重法；挥发性 污泥浓度 (MLVSS)用 600℃马弗炉灼烧称重法。 安徽农业科学 2 SBR反应器运行 2．1 SBR反应器的启动 采用传统接种污泥的方法培养驯 化污泥 ，所用的接种污泥为纪庄子污水处理厂的二沉池回 流污泥。由于要处理的污水有机物浓度含量过高，COD浓度 远超过活性污泥的原进水 COD浓度，所以该试验从低浓度 到高浓度的逐级浓度驯化，设计进水 COD浓度为300、500、 700、1 000 mg／L4个浓度梯度，每个浓度运行 7 d左右。对 征活性污泥活性的指标 MISS、MLVSS、SVI进行了连续监 测。污泥活性指数(SVI)维持在80～120，说明污泥的絮凝沉 降性能较好，能很好地将分散的微生物和细小有机物颗粒凝 聚成大的污泥颗粒。MISS和 MLVss的浓度分别从 4 000和 2 000 mg／L左右增加到 9 000和6 000 mg／L左右，污泥量 (MLSS)明显提高了一倍，其中活性污泥(MLVSS)的含量提 高了近两倍。MLVSS／MLSS值由0．4左右上升到O．7左右， 量 耄 三 l 晷 县 污泥的活性得到很大改善。经过连续40 d的培养驯化，反应 器中出现黄褐色絮状颗粒污泥，COD和 NH4-N的去除效果 稳定在70％～80％，出水水质稳定，污泥驯化成功。 2．2 SBR反应器稳定运行 SBR反应器中的污泥培养驯化 完成后，直接进原水连续稳定运行 15 d，得到COD、氨氮和总 氮的稳定处理效果。由图2a可知，稳定运行过程中COD的 进水浓度在 1 400～1 600 mg／L波动，波动范围比较大。出 水浓度在300～400 mg／L，COD的去除率在 80％左右，从去 除率角度看 SBR反应器的处理效果比较稳定。图2b为稳定 运行期间氨氮的处理效果图，氨氮的进水浓度波动比较大， 在1 200～1 700mg／L，氨氮的出水浓度在400～600mg／L，氨 氮的去除率在 75％左右。由图2c可知，总氮的进水浓度与 出水浓度相差不大，稳定运行期间总氮的去除效果不理想。 SBR稳定运行期间由于COD与氨氮的进水浓度很高， 垂 三 重 鐾 运行时间Operation time d 运行时间0peration time d 图2 SBR稳定运行期 COD(a)、氨氮(b)、总氦(c】的去除效果 Fig．2 Removal effect ofCOD{a J。anunonia nitrogen(b)，total nitrogen(c)in SBR stable operation period 导致出水 COD浓度和氨氮浓度仍然很高，还远不能达到预 有所下降，出水 COD浓度略有降低，有些点的出水浓度还会 期制定的出水水质。总氮的处理效果很不理想，可以推测 比没有回流的出水浓度高。可能的原因是回流部分的水中 SBR反应器中的活性污泥的反硝化作用不佳。 COD比较难降解即使反应时间延长了也没有很大改观，另外 2．3 出水回流对 SBR处理效果的影响 从 SBR反应器稳 原水中本身也有部分比较难降解的COD，所以出水回流的方 定运行阶段看，COD、氨氮的出水浓度很高，可能的原因是 式对COD的去除作用不大。由图3b可知，进水氨氮浓度基 COD、氨氮的进水浓度太高，超出了SBR反应器的处理负荷。 本在800～900 mg／L，出水氨氮浓度在 150～200 mg／L，去除 为降低SBR反应器的进水 COD和氨氮的浓度，试验采用出 率达到 80％。与无回流阶段的去除效果相比较，出水浓度降 水 100％回流的方式降低进水负荷。COD、氨氮和总氮的处 低了200 mrc'L左右，去除率提高了5个百分点。图中的数 理效果见图3。由图 3a可知，进水 COD浓度稳定在 900 据显示出水回流对氨氮的去除有一定的积极作用。由图3c mg／L左右，波动较小，出水 COD浓度在300 mg／L左右，去除 可知，总氮的去除效果不明显，去除率不到 10％，总氮的去除 率在60％～80％，与没有回流运行阶段相比较，COD去除率 不理想，与无回流阶段的处理效果接近。 童 墨 要 l 晷 薯 ．曼 雪 运行耐间Operation time d 运行耐间0pemti衄 time d ~ -fq0peration timeⅣd 图3 出水回流100％COD(a J、氨氮(b)、总氮(c)的处理效果 rig．3 Removal effect of COD(a)，ammonia nitrogen(b)，total nitrogen(c)by effluent 100％ reflux 从图3中比较得到，出水100％回流的方式，对氨氮的处 作用不明显。从图2(c)和3(c)两图看出，有出水回流和没 理效果有一定的提高，而对 COD和总氮的处理效果的提高 有出水回流两阶段的总氮的有效去除浓度基本低于 1／智 『『g 暑 Ⅱai 萤 =II一舞qL 神 覆lI；g =蛊uⅡa0 l0。 尊 百 =II 曼_【重 II】v 1／置ⅡfJ g—u毒 墨28 矗暑DJ 【I qL 《嫒畈 1／留f『g_!=暑u^。U8 晷 谈。8 39卷33期 厉建苗等 SBR工艺处理高浓度粪便污水的研究 100 mg／L。 2．4 氨氮浓度对 SBR处理效果的影响 将 SBR反应器的 出水 100％回流后氨氮的处理效果有一定提高，但是效果不 够明显，可能的原因是进水的C／N值在 1左右，C／N值低影 响SBR的处理效果。所以，笔者首先将原水中的氨氮做吹脱 雾 要 l § § 处理，将 50％的氨氮吹脱，即首先将原水中 1 500～2 000 mg／L的氨氮进行吹脱，吹脱至700～800 mg／L的浓度范围。 经氨吹脱后的原水与 SBR回流出水进行混合，回流比 仍为 1，混合后的进水 C／N值在2左右，C／N值提高了一倍。 处理效果见图4。 ． 运行时间Operation time ff d 运行时间Operation timeⅣd 运行时间Operation time d 图4 氨氮吹脱、出水回流 IO0％COD(a)、氨氮(b)、总氮(C)的去除效果 Fig．4 Removal effect of COD(a)，anunonia nitrogen(b)，total nitrogen(c)by ammonia stripping and effluent 100％ reflux 从图4a中可知，出水 COD的浓度比较稳定，去除率基 达到150 mg／L以下；对氨氮的去除比较理想，可以有99％以 本在80％以上，出水浓度在150 mg／L左右，有80％左右的数 上的去除率，出水氨氮可以稳定达到 25 mg／L以下；对总氮 据在 150 mg／L以下，说明与预期的出水水质相比有 80％的 的去除效果也比较理想，可以有 60％ ～80％的去除率，出水 达标率。图4b、C分别是总氮和氨氮的处理效果图，进水总 浓度在200 mg／L以下。 氮和氨氮的范围基本都在450 mg／L左右，波动范围比较小。 (3)整个 SBR运行过程中，活性污泥的性状保持良好， 从图4b中看出，氨氮的去除效果较好，出水浓度在25 mg／L 活性污泥指数(SVI)保持在 100左右，沉降性能良好，出水中 以下，能够达到预期的水质要求。图4c显示总氮的出水基 的悬浮物含量(ss)都低于200 mg／L，能够达到预期的目标。 本在 150～200 mg／L，去除率达到60％ ～70％，总氮浓度降低 MISS／MLVSS值保持在0．65～0．70，污泥的活性比较理想。 250 mg／L左右，与前两个阶段相比处理效果有了很大提高。 图4同时说明降低进水氨氮浓度，提高进水中的C／N值有利 于提高 SBR反应器的处理效果。 在氨氮吹脱、出水100％回流的运行阶段，SBR反应器对 总氮和氨氮的处理效果说明，SBR反应器能够实现同步硝化 反硝化过程 -11]。SBR反应器的间歇曝气特殊的运行模式 能够为硝化细菌和反硝化细菌提供良好的好氧和缺氧环境。 进水中的C／N值高也能为反硝化细菌生长提供比较充足的 有机物。进水氨氮浓度减少，硝化作用的负荷降低，从而降 低了硝化作用对反硝化作用的竞争，促进了反硝化细菌的生 长和反硝化作用的进程。 3 结论 (1)试验研究发现，在对化粪池出水进行氨氮吹脱去除 50％的氨氮后，将氨吹脱后的原水与SBR反应器出水 100％ 的回流的处理方式进行SBR工艺处理，SBR反应器的处理效 果最佳。 (2)SBR反应器在进水 COD浓度为 900 mg／L左右，氨 氮、总氮浓度基本在450 mg／L左右，C／N值约为2的条件 下．COD的去除率可达到 80％以上，出水 COD浓度80％可 参考文献 [1]国家环境保护总局．水和废水监测分析方法[M]．4版．北京：中国环境 科学出版社，2002． 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