OSBR工艺污染物去除性能的研究-

1、低溶解氧条件A/OSBR工艺污染物去除性能的研究*论文导读:：低溶解氧条件下。发现A/OSBR系统低DO条件下。比照考察城市生活污水中污染物的去除效果。去除效果。论文关键词：低溶解氧，A/OSBR，污染物，去除效果1引言活性污泥法中，曝气主要起供氧和扰动混合的作用。曝气提供的氧被污水中的活性微生物用来氧化有机物并合成细胞。反响器中的溶解氧 (DO)浓度是活性污泥法的重要运行参数 。当曝气池中DO浓度偏低，好氧微生物不能正常生长和代谢，导致出水水质不达标；当DO浓度过高，不仅曝气能耗增加，而且活性污泥的活性也会降低。一般情况下要求曝气池中DO不低于 2mg/L，但在实际工程中却常常会出现曝气强度

2、过高的情况。有研究发现通过有效手段将DO控制在较低的适当水平，不影响微生物的正常生长和有机物的代谢，仍然可保持良好的出水水质。本文通过控制平均溶解氧DO浓度保持在1mg/L和2mg/L左右的条件下，比照考察城市生活污水中污染物的去除效果。间歇式活性污泥法(以下简称SBR工艺)，由于其较高的处理效率，较少的基建投资和脱氮除磷功能，在污水处理中得到广泛应用。本试验采用A/O运行方式的SBR工艺进行研究。2 试验材料和方法2.1试验用水来源和水质实验采用哈尔滨工业大学家属楼生活污水，活性污泥取自哈尔滨文昌污水处理厂，实际生活污水水质成分详见表1。表1 实验用水水质 水质参数 浓度范围 pH值 6.5

3、-8.2 COD (mg/L) 300-400 NH4+-N (mg/L) 40-50 PO43-P (mg/L) 2-4 2.2 试验装置和方法SBR反响器由有机玻璃制成，上部为圆柱形，下部为圆锥体环境保护论文，试验装置图如图1所示，反响器高为700 mm，直径为200 mm，总有效容积为12 L，排水体积为3 L，充水比为0.25。在反响器壁的垂直方向设置一排间隔为10 cm的取样口，用于取样和排水。底部设有放空管，用于放空和排泥。在反响器下方设置曝气砂头，由转子流量计调节曝气量。pH、DO、ORP氧化复原电位探头置于反响器内，在线监测各个指标的变化。试验期间温度稳定在251之间。图1试验

4、装置图Fig. 1 Schematicdiagram of experimental equipment本实验采用缺氧/好氧(A/O)的运行方式，试验共运行5个月，共400个周期。每天运行3个周期，每周期为8 h，分别为瞬时进水、缺氧搅拌0.5 h、好氧曝气2.5h、沉淀2 h、其余时间为排水和待机。好氧末期排放一定体积的混合液，控制系统的污泥龄在10 d-15 d，MLSS控制在2500 mg/L -3000 mg/L。2.3 检测分析工程COD采用5B-3型COD快速测定仪测定；NO3-N采用麝香草酚分光光度法；NO2-N采用N-1-萘基-乙二胺光度法；NH4+-N采用纳氏试剂分光光度法；

5、MLSS、SS采用滤纸重量法；PO43-P采用钼酸盐分光光度法；DO和温度用WTW inoLab Oxi level2实验室台式仪在线检测；微生物相分析采用OLYMPUS BX51/BX52光学显微镜观测。3 实验结果和分析3.1 COD去除效果COD是污水处理中用于反映污水中有机物含量的综合指标，低DO条件下和正常DO条件下COD去除效果如图2所示。典型周期内A段COD浓度迅速下降，这主要是由于系统的稀释作用，同时在A段新参加的污水为反硝化过程提供碳源。低溶解氧条件下，尽管平均DO浓度较低，仅为1mg/L，但是比照正常DO条件下系统COD去除效果差异很小，甚至在典型周期内平均DO=1mg/L

6、时COD去除效果比正常DO浓度下的去除效果更好。如图2所示。当平均DO=2mg/L时，随着反响时间的延长，COD浓度逐渐下降，当曝气2.5 h后，出水COD稳定在50 mg/L左右，系统COD去除效率可稳定保持在85%88%之间。而当平均DO=1mg/L时，系统曝气2.5 h后出水COD根本可以保持在40mg/L左右。系统COD去除效率可稳定保持在87%91%之间。低DO情况下COD去除效果略微高于正常溶解氧去除效果，在各时间段内COD出水浓度同比降低4%15%。可见在DO平均浓度较低的情况下DO=1mg/L时，系统对COD的去除能力有一定提高，出水水质COD更低。图2上下DO条件下典型周期内

7、COD随时间变化曲线Fig.2 The CODremoval effect with normal and low DO3.2 氨氮去除效果实验中比照考察了正常DO平均DO=2mg/L和低DO平均DO=1mg/L条件下氨氮的去除效果，如图3所示。当平均DO=2mg/L时，当曝气2.5 h后环境保护论文，出水氨氮稳定在12 mg/L左右，系统氨氮去除效率可稳定保持在95%左右。而当平均DO=1mg/L时，系统曝气2.5 h后出水氨氮根本可以保持在5mg/L左右，系统COD去除效率可稳定保持在90%左右。低DO情况下氨氮去除效果低于正常溶解氧去除效果，在各时间段内氨氮出水浓度同比高15%30%。可

8、见在DO平均浓度较低的情况下平均DO=1mg/L时，活性污泥对氨氮的去除能力有一定降低，出水氨氮有一定升高，但出水氨氮浓度仍然可保持在5mg/L左右。图3 上下DO条件下典型周期内氨氮随时间变化曲线Fig.3 The ammonia nitrogen removal effect withnormal and low DO在好氧段，尽管SBR反响器长期处于低DO运行状态，在进水氨氮浓度保持在40mg/L50mg/L时，活性污泥系统仍然可以保持比拟高的硝化效率，平均氨氮去除率可达90%，SBR工艺中，影响氨氮去除效果的因素主要有进水COD和氨氮负荷、HRT、SRT、DO等因素。Hanaki等研究

9、认为，在低溶解氧的条件下，尽管有机物氧化菌对硝化菌有抑制作用，但是由于氨氮氧化菌的增殖速率加快了1倍，补偿了DO降低所造成的活性下降，因而系统的氨氮去除效果仍然比拟高。3.3 亚硝酸盐氮和硝酸盐氮污染物的变化实验中比照考察了正常DO平均DO=2mg/L和低DO平均DO=1mg/L条件下亚硝酸盐和硝酸盐污染物浓度的变化，如图4所示。从图4中可看出，好氧段正常DO条件下，硝化反响进行较为顺利，在反响结束时，硝酸盐浓度较高，亚硝酸盐累积率为13%。好氧段低DO条件下，由于溶解氧浓度的限制，硝化反响速度较慢，在反响结束时，亚硝酸盐浓度较高，亚硝酸盐累积率为37%。通过氮平衡分析，发现A/OSBR系统低

10、DO条件下，存在较为明显的同步硝化反硝化现象。以往的局部研究说明，同步硝化反硝化均是在较低的DO浓度条件下发生的，本实验的平均DO浓度在1mg/L环境保护论文，因此在试验过程中考察氨氮氧化速率、NOX-N 生成速率以及相应的实时DO浓度，如图5所示。图4上下DO条件下典型周期内亚硝酸盐和硝酸盐随时间变化曲线Fig.4 The nitrite and nitrate concentration variationwith normal and low DO图5 低DO与NOX-N 生成速率和氨氮氧化速率之比间的关系Fig. 5Relationship of low DO and ratio of

11、 NOX-N formation rate to NH4-Ndecay rate由图5中可得出如下关系式：低DO浓度条件下，NOX-N生成速率与NH4-N氧化速率之比与DO浓度都均保持了较好的线性关系。通过调节反响器中的DO浓度，使反响系统中的硝化反响以适宜的反响速率进行，同时兼顾同步硝化反硝化，对于SBR保持同步硝化反硝化，缩短反响的时间，具有重要的现实意义。3.4 正磷酸盐的去除效果实验中比照考察了正常DO平均DO=2mg/L和低DO平均DO=1mg/L条件下正磷酸酸盐污染物浓度的变化，如图6所示。从图6中可看出，系统在前30min先进行反硝化，同时储存在细胞内的磷释放，造成正磷酸盐的浓度

12、升高并到达最高值。在曝气开始后，随着时间的延长，正磷酸盐浓度迅速下降，在反响结束时，上下DO条件下，系统出水正磷酸盐的浓度根本相近，均低于0.5mg/L。在好氧段不同的DO浓度条件下，初始阶段高溶解氧条件下，正磷酸盐去除率较高，低DO条件下正磷酸盐去除率相对较低。但在反响时间在1.5h2.5h时，系统对正磷酸盐的去除效率均超过90%。因此，从本实验中分析可知，在A/OSBR系统中，好氧段DO浓度对正磷酸盐去除效果影响较小。图6上下DO条件下典型周期内正磷酸盐随时间变化曲线Fig.6 The phosphorus removal effect with normal and low DO3.5出

13、水悬浮物在低溶解氧条件下，A/OSBR出水水质非常清澈。经过沉淀后，出水中几乎没有肉眼可见的悬浮物。实际测得出水SS在1 mg/L-2 mg/L之间，有时用滤纸重量法几乎检测不出，通过镜检可见，在活性污泥系统中，具有一定数量的网状结构的丝状菌，在沉淀过程中可吸附、截流水中微小颗粒物和游离细菌，使出水水质非常清澈。4. 结论1当平均DO=1mg/L时，系统曝气2.5 h后出水COD根本可以保持在40mg/L左右。系统COD去除效率可稳定保持在87%91%之间。低DO情况下COD去除效果略微高于正常溶解氧去除效果环境保护论文，在各时间段内COD出水浓度同比降低4%15%。2当平均DO=1mg/L时

14、，系统曝气2.5 h后出水氨氮根本可以保持在5mg/L左右，系统COD去除效率可稳定保持在90%左右。低DO情况下氨氮去除效果低于正常溶解氧去除效果，活性污泥对氨氮的去除能力有一定降低，出水氨氮浓度有一定升高，但出水氨氮浓度仍然可保持在5mg/L左右。3当平均DO=1mg/L时，由于溶解氧浓度的限制，硝化反响速度较慢，在反响结束时，亚硝酸盐累积率为37%。低DO浓度条件下，NOX-N 生成速率与NH4-N氧化速率之比与DO浓度都均保持了较好的线性关系。4在A/OSBR系统中好氧初始阶段，DO浓度对正磷酸盐去除效果影响较大，反响时间在1.5h2.5h时，DO浓度对正磷酸盐去除效果影响较小。上下D

15、O条件下，系统出水正磷酸盐的浓度根本相近，均低于0.5mg/L。5在低溶解氧条件下，A/OSBR出水水质非常清澈。出水SS在1mg/L-2 mg/L之间，镜检可见一定数量网状结构的丝状菌。参考文献【4】Rordrigues A C, Brito A G, Melo L F. Post treatmentof a brewery wastewater using a sequencing batch reactor .Water EnvironmentResearch, 2001, 73(1): 4551【5】曾薇,彭永臻,王淑莹.SBR工艺交替硝化反硝化运行方式的可行性研究. 环境科学学报,2

16、004,24(4):576 580【6】Bing-Jie Ni, Bruce E. Rittmann, Han-Qing Yu.Evaluation on the impacts of predators on biomass components and oxygen uptakein sequencing batch reactor and continuous systems. Water Research, 2021, 44(15): 46164622【7】Sami Sarfaraz, Swapna Thomas, U. K Tewari, Leela Iyengar. Anoxictreatment of pheno