生活污水ABR-SBR處理工藝

ＡＢＲ反應器是在ＵＡＳＢ反應器的基礎上發(fā)展起來的，具有運行方式簡單、管理方便、經(jīng)濟投入低及對生物量具有優(yōu)良的截留能力和運行性能可靠等優(yōu)點[1，2]。采用ＡＢＲ反應器對生活污水進行處理，使污水中大部分有機物得到降解，但是對氮和磷的去除效果較差，難以達到越來越嚴格的排放標準。為了脫氮除磷并進一步去除有機物，筆者采用ＳＢＲ作為后續(xù)處理，確定了最佳運行參數(shù)和對生活污水的處理效果。

1　試驗裝置與方法

1．1　試驗裝置

ＡＢＲ反應器和ＳＢＲ裝置均采用有機玻璃加工制作。ＡＢＲ反應器由3個隔室組成，有效容積為30Ｌ，反應器上流室和下流室的水平寬度比為3∶1。設計折流板底部折角為45°，這樣可以使底物和生物量更好的接觸[3，4]。進水采用蠕動泵加壓，產(chǎn)生的沼氣由反應器頂部排出。ＳＢＲ反應器有效容積為20Ｌ，工藝流程如圖1所示。

圖1　工藝流程

1．2　原水水質(zhì)

試驗原水為河北工程大學校內(nèi)生活污水，水質(zhì)指標見表1。

表1　原水水質(zhì) ｍｇ/Ｌ

1．3　分析項目及方法

ＣＯＤ：重鉻酸鉀法；ＳＳ：重量法；氨氮：納氏試劑分光光度法；ＴＰ：鉬酸銨分光光度法；ＴＮ：過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法[5]。

2　結(jié)果與討論

2．1　ＡＢＲ反應器處理效果的影響因素

2．1．1　水力停留時間對處理效果的影響

通過改變進水流量來調(diào)節(jié)水力停留時間，當水力停留時間分別為36、30、24、20、15、12、10、8、6ｈ時，系統(tǒng)對有機物的去除效果如圖2所示。

圖2　水力停留時間對ＣＯＤ去除效果的影響

從圖2可見，在ＨＲＴ由30ｈ縮短至12ｈ過程中，對ＣＯＤ去除率和ＣＯＤ出水濃度影響不大；當ＨＲＴ降至10ｈ以下時，對ＣＯＤ去除率和ＣＯＤ出水濃度開始下降，因為停留時間太短，微生物完成對有機物的有效降解時間達不到；但當ＨＲＴ為36ｈ時，出水水質(zhì)較差，主要原因是水力停留時間太長，上升流速超出一定范圍后，反應器中的污泥可能會被過大的水力沖擊作用而帶出反應器，使得反應器內(nèi)不能保持足夠多的生物量，從而影響去除效果。在實際工程運用中，當反應器的容積已經(jīng)確定，水力停留時間越小，單位時間處理的廢水量越大，因此選擇水力停留時間(ＨＲＴ)的參數(shù)為12ｈ，且在該參數(shù)條件下出水ＣＯＤ均小于100ｍｇ/Ｌ，且ＣＯＤ去除效果良好。

2．1．2　溫度對處理效果的影響

固定ＨＴＲ為12ｈ，研究在不同溫度下ＡＢＲ反應器對ＣＯＤ的去除效果，如表2所示。

表2　溫度對ＣＯＤ去除效果的影響

從表2可以看出，隨著水溫的升高，ＣＯＤ去除率隨之增加，溫度的升高可以加快厭氧消化菌對有機污染物的分解速率，并能降低厭氧污泥混合液的黏度，這使污泥的沉降性能發(fā)生了變化，從而影響了出水的水質(zhì)。溫度大于16．0℃，ＣＯＤ去除效率大于70％，出水ＣＯＤ小于100ｍｇ/Ｌ；當水溫小于13℃時ＣＯＤ出水大于100ｍｇ/Ｌ，但是仍有50％的去除率，是因為系統(tǒng)內(nèi)保持了最大的生物量，在一定程度上抵消了溫度下降所帶來的不利影響。說明反應器在短ＨＲＴ及中低溫下處理生活污水是可行的，但在北方冬季當水溫過低時可采取一定的措施提高ＣＯＤ的去除率，如：延長ＨＲＴ、增加外循環(huán)或?qū)Ψ磻鬟M行保溫等。

2．1．3　容積負荷對處理效果的影響

在厭氧生物處理中，容積負荷是一個重要的工藝參數(shù)，它集中反映了進水濃度和水力停留時間對厭氧生物處理過程的綜合影響。進水容積負荷與ＣＯＤ去除率之間的關系見圖3。

圖3　容積負荷對ＣＯＤ去除效果的影響

從圖3中可看出，進水容積負荷在0．37～1．042ｋｇ/(ｍ3·ｄ)變化，隨著容積負荷的增加，ＣＯＤ去除率逐漸增加，當容積負荷增加到0．69ｋｇ/(ｍ3·ｄ)時，ＣＯＤ去除率增加到80％，繼續(xù)增加容積負荷ＣＯＤ的去除率變化不大，都在80％以上。說明當容積負荷在0．69～1．042ｋｇ/(ｍ3·ｄ)時，ＡＢＲ厭氧反應系統(tǒng)對容積負荷的沖擊具有較好的適應性。

2．2　ＳＢＲ反應器處理效果的影響因素

2．2．1　厭氧時間對處理效果的影響

厭氧時間是影響磷去除效果的重要因素。磷的去除是通過聚磷菌在厭氧時釋磷，在好氧時過量吸磷來實現(xiàn)的。磷的厭氧釋放是好氧吸磷和除磷的前提條件，吸磷能力的大小取決于磷的厭氧釋放情況。厭氧釋磷越充分，聚磷菌貯存的能量就越多，到了好氧階段吸磷效果就越好，出水的磷濃度就越低，處理效果就越好。污水中總磷濃度隨時間的變化趨勢見圖4。

圖4　厭氧時間對ＴＰ去除效果的影響

從圖4可以看出，厭氧2ｈ聚磷菌放磷基本完畢，總磷濃度從6．12升至10．34ｍｇ/Ｌ。若再增加厭氧時間，放磷速度相當緩慢，因此確定厭氧時間為2ｈ。

2．2．2　曝氣時間對處理效果的影響
曝氣時間是影響處理效果最主要的因素。污水中ＣＯＤ和氨氮濃度隨時間的變化趨勢見圖5和圖6。

圖5　曝氣時間對ＣＯＤ去除效果的影響

圖6　曝氣時間對氨氮去除效果的影響

從圖5可以看出，在曝氣1ｈ后ＣＯＤ降到50ｍｇ/Ｌ，已經(jīng)能夠滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(ＧＢ18918-2002)中一級Ａ標準；曝氣2ｈ后ＣＯＤ降到25．7ｍｇ/Ｌ；繼續(xù)增加曝氣時間對ＣＯＤ的去除效果基本不再增加。事實上由于ＡＢＲ工藝已去除大部分的有機物，所以ＳＢＲ在較短的時間內(nèi)出水的ＣＯＤ就能達到排放的標準。從圖6可以看出，曝氣1ｈ，氨氮從23．5ｍｇ/Ｌ降低到19．7ｍｇ/Ｌ，去除率只有16．2％；當曝氣時間在3．5ｈ以上時，氨氮濃度小于5．5ｍｇ/Ｌ。綜合曝氣時間對ＣＯＤ和氨氮去除效果的影響，確定曝氣時間為3．5ｈ。

以前面確定的最佳厭氧、曝氣時間確定ＳＢＲ的運行周期為10ｈ，進水2ｈ，曝氣3．5ｈ，停曝攪拌2ｈ，沉淀1ｈ，排水0．5ｈ，靜置1ｈ。

2．3　ＡＢＲ-ＳＢＲ對生活污水的處理效果

ＡＢＲ-ＳＢＲ工藝對生活污水的處理效果見表3。

表3　對生活污水的處理效果ｍｇ/Ｌ

從表3可以看出，ＡＢＲ反應器對ＣＯＤ處理效果較好，出水ＣＯＤ<100ｍｇ/Ｌ，對ＳＳ也有一定的去除，去除率在70％以上；但是對氮、磷的處理效果較差，有時出水的氨氮和磷比進水的還高。采用ＳＢＲ進行后續(xù)處理，出水ＣＯＤ和ＳＳ達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(ＧＢ18918-2002)中一級Ａ標準；出水的氨氮、ＴＮ和ＴＰ優(yōu)于ＧＢ18918-2002的一級Ｂ標準。

3　結(jié)　論

(1)ＡＢＲ反應器在短ＨＲＴ及中低溫下處理生活污水是可行的，并且對容積負荷的沖擊具有較好的適應性。

(2)在水力停留時間12ｈ下，ＡＢＲ反應器對ＣＯＤ處理效果較好，出水ＣＯＤ<100ｍｇ/Ｌ，對ＳＳ也有一定的去除，去除率在70％以上。

(3)采用ＡＢＲ-ＳＢＲ工藝處理生活污水，出水ＣＯＤ和ＳＳ達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(ＧＢ18918-2002)中一級Ａ標準；出水的氨氮、ＴＮ和ＴＰ優(yōu)于ＧＢ18918-2002的一級Ｂ標準