張可方，張朝升，方茜，伍小軍，周莉萍，譚小萍
（廣州大學 土木工程學院市政與環境工程系，廣東 廣州 510405）

　　摘　要：廣州市城市污水具有有機物濃度低，碳、氮、磷比不合理的特點。采用序批式活性污泥法工藝對廣州地區城市污水進行了實驗研究。結果表明；在污泥負荷為0.14～0.26kg[BOD₅]/（kg[MLSS].d）時，出水BOD5為5.12～13.6mg/L，COD_Cr濃度為10.7～32.2mg/L，NH₃－N為2.83～9.23mg/L，TP為0.1～0.45mg/L，證明了采用SBR工藝處理破氮比較低的城市污水是可行的。
　　關鍵詞：城市污水；污水處理；SBR
　　中圖分類號：X799.3
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1009－2455（2002）02－0018－03

Test Research on the Municcipal Wastewater Treatment Using Sequencing Batch Reactor
ZHANG Ke-fang, Zhang Chao-sheng, Fang Qian, WU Xiao-jun, ZHOU Li-ping, TAN Xiao-ping
(Municipal and Environmental Department of Civil Engineering Academy, Guangzhou University, Guangzhou 510405, China)

　 Abstract: Guangzhou municipal wastewater contains low organic matters and C, N and P ratios are not fitting for conventional biological treatment. A sequencing batch reactor(SBR)process was tested in municipal wastewater treatment. When sludge loading was0.14-0.26kg[BOD5]/(kg[MLSS].d), the indices of effluent from SBR were as follows:BOD5=5.12～13.6mg/L, COD_Cr=10.7～32.2mg/L, NH3-N=2.83～9.23mg/L and TP=0.1～0.45mg/L. The result shows that using SBR to treat municipal wastewater with low content carbon and nitrogen is applicable.
　 Key words: municipal wastewater; wastewater treatment; sequencing batch reactor

引言

　　在城市污水處理中，由于地理環境和氣候因素的影響，廣州城市污水水質有明顯區別于北方城市污水水質的特點，一般北方地區城市污水BOD₅在100～200mg/L之間，NH3-N在20～30mg/L之間,TP在2～7mg/L之間，而廣州地區城市污水BOD₅在40～80mg/L之間，NH₃-N在20～30mg/L之間,TP在1～7mg/L之間，即有機物濃度低，碳、氮、磷比例不合理。所以開發研究適合廣州地區城市污水特點的簡單、高效的污水處理工藝流程，是當務之急。
　　本實驗研究采用SBR藝，處理廣州地區的城市污水，達到了在一個反應裝置內既去除有機物又能脫氮除磷，而且磷的出水指標達到了0.1～0.45mg/L，這樣的結果目前國內外還未見類似的報道。

1 實驗裝置與方法

1.1 實驗裝置及水質
　　SBR反應器由有機玻璃制成。總容積47.4L，有效容積42.8L。采用空壓機曝氣，穿孔管布氣。其流程見圖1。

　　試驗所用的污水前期是在實驗室配水，后期則取自廣州市某河涌城市污水。反應器中污泥是從廣州市大坦沙污水廠所取，然后進行培養馴化。試驗污水水質見表1，試驗運行方式見表2。

表1 試驗污水水質　　mg.L^-1 序號 項目 配制污水 城市污水 1 COD 89.8-250.0 86-166.7 2 BOD₅ 46.8-127.6 44.7-85.0 3 TN 19.7-26.1 19.8-26.5 4 TP 1.9-7.02 1.6-7.1 5 NH₃^--N 15.0-22.0 17.8-25.0 6 NO₃^--N 0.20-1.65 0.06 7 NO₂^--N 未檢出 未檢出 8 SS 38.5-126.0 表2 試驗運行方式 順序 反應過程 停留時間/h 進水（厭氧） 反硝化、釋放磷 1.0 曝氣（好氧） 降解有機物、硝化、吸收磷 2.0-3.0 沉淀 懸浮物及污泥沉淀 1.0 排水 排除處理后的污水 0.5

1.2 試驗運行工況及運行參數
　　本試驗共進行了5種工況的運行試驗，試驗運行參數見表3。

表3 運行工況和運行參數 工況 周期/h 厭氧/h 曝氣/h 沉淀/h 排水/h MLSS/(g.L^-1) 沉降比/% 充水比 XVI 1 8 1.5 4 2.0 0.5 3.0 29.5 0.7 98 2 5.5 1.5 3 0.5 0.5 2.5 21.0 0.7 84 3 4.1 0.8 2 0.8 0.5 1.8 21.3 0.6 118 4 4.0 1.0 1.5 1.0 0.5 1.7 20.5 0.6 113 5 4.-4.5 1.0 2 0.5-1.0 0.5 2.0 20.0 0.7 100

2 實驗結果及分析

　　各種工況下的處理效果見表4。

表4 各種工況下的處理效果　 mg.L-1 測試項目 工況1 工況2 工況3 工況4 工況5 COD_Cr原水 189.2 135.8 93.5 76.9 125.6 出水 26.3 22.4 16.3 17.3 18.5 去除率/% 　86 84 83 78 85

BOD₅原水 93.4 62.8 53.2 41.6 66.3 出水 9.46 5.2 6.53 7.56 7.10 去除率/% 　90 92 88 82 89 TN原水 22.3 22.8 20.4 19.8 21.2 出水 13.5 15.1 14.6 15.15 15.2 去除率/% 39 33 27 23 28 NH₄⁺-N原水 19.37 20.2 18.65 17.65 18.24 出水 4.35 6.48 7.65 11.96 8.53 去除率/% 76 68 58 32 53 TP原水 3.86 5.22 3.76 2.95 3.35 出水 0.31 0.40 0.29 0.31 0.24 去除率/% 91.9 92.3 92.2 89.4 92.8

　　SBR工藝對于廣州地區城市污水的處理效果和可行性是本次試驗的重點，不同工況條件下的試驗結果見表4。由表4可知，在試驗運行的5種工況中，除工況4以外，COD_Cr的去除率都在83％以上。BOD₅去除率都在88％～92％之間。氨氮的去除率一般在53％～76％之間，總氮的去除效率一般在27％～39％之問。總磷的去除率都在91％以上。工況4COD_Cr、BOD₅去除效率低，是因為進水有機物濃度低，氨氮、總氮的去除效率低，主要原因是曝氣時間短，硝化過程完成得不好。（工況4如能保持較高的溶解氧濃度，磷的處理效果仍然很好）。

3 最優工況的確定

　　確定SBR藝處理城市污水的最佳工藝參數是本課題研究的主要內容，其最基本的原則是在滿足出水水質COD_Cr60mg/L、BOD₅20mg/L、NH⁺4～N10mg/L、TP0.5mg/L、SS20mg/L的情況下，盡量縮短水力停留時間（包括厭氧反應時間、曝氣時間與沉淀時間）及確定最優曝氣量，以達到降低處理系統的基建費用、運行費用的目的。
3.1 最優曝氣時間及曝氣量的確定
　　從5種工況的實驗結果看COD_Cr在曝氣30min即可以達到排放標準。在曝氣60min后，COD_Cr的降解幅度已很小，曲線趨于平穩。NH₄－N的降解不同于有機物，氨氮需要在曝氣120min以后出水才能達到10mg/L以下。
　　TP的出水要達到0.5mg/L以下，90min的曝氣時間基本就可以了（但要保持適宜的DO濃度）。
　　從以上三方面考慮，為使硝化反應進行得更徹底，以NH₃-N出水指標低于10mg幾為基準，最優曝氣時間不低于120min。　　
　　最優曝氣量的確定要根據去除有機物、氨氮、磷三個指標來控制。曝氣量的控制是以DO濃度來體現的。去除有機物的DO濃度，在2h曝氣時間里，DO濃度達到并保持在1mg/L左右，有機物去除就可以達到要求。去除氨氮的DO濃度，曝氣30min時達到1.0mg/L以上，60min時達到2.0mg/L左右，并一直保持到曝氣結束，氨氮的去除效果較好，出水濃度低于9.0 mg/L。
　　除磷的DO濃度，在曝氣60min時，DO濃度在1mg/L左右，60min后保持DO濃度在1.5－2.0mg/L之間，即可以保證磷的出水指標低于0.5mg/L。
　　為了保證氨氮的去除效果，反應裝置中DO濃度應在曝氣60min時達到2mg/L左右，并一直保持到曝氣結束。
3.2 厭氧反應時間的確定
　　厭氧反應時間的確定是以脫氮和磷的釋放作為確定原則。硝酸鹽經過50min的厭氧后，基本被還原成N₂從水中逸出。磷的厭氧釋放在40min左右，即可以達到釋放的最高濃度。所以，厭氧的反應時間定為60min（實驗結果見圖2）。

3.3 最優沉淀時間的確定
　　對于SBR處理系統，由于反應是在一個裝置中進行，沉淀時間的確定顯得更為重要。沉淀時間過短，水中懸浮物過高，影響出水水質；若沉淀時間過長，則會發生反硝化，有時還會發生污泥上浮現象。圖3表示在停止曝氣后，反應器中污泥成層沉淀的泥水界面高度和上清液（取樣在反應器有效高度的1/2處）中懸浮固體（SS）濃度隨沉淀時間的變化規律。從圖3中可見，經過20min的沉淀，就基本完成了沉淀過程；沉淀30min后，水中的SS濃度基本不再進一步降低了，泥水界面變化也很小。在不同的工況運行時，即使曝氣時間不一樣，重復上述試驗，都得到了基本相同的結果。為了運行可靠，最優沉淀時間定為40min。在處理城市污水的實際工程中，由于需要一定的排水時間，在從水面0.5m處開始排水的過程中，如果泥水界面并沒有沉降到接近極限高度還可以繼續沉淀，而不影響出水水質，因此，SBR法處理城市污水的沉淀時間定為40min，完全可以滿足要求。
　　實驗認為將沉淀時間縮短到40min具有重要的意義和使用價值，這樣能充分發揮SBR法靜止沉淀效率高的優點，提高其處理能力，又能有效地防止污泥膨脹的發生。本試驗研究表明，沉淀和閑置時間過長是引起污泥膨脹的重要原因。

4 結論

　　采用SBR法處理廣州市城市污水，進水，COD_Cr濃度為86.0～166.7mg/L，BOD₅濃度為44.7～85.3mg/L，NH₃～N濃度為17.8～25.0mg/L，TP濃度為1.6～7.1mg/L，SS濃度為25～237mg/L，出水COD_Cr為10.7～32.2mg/L，BOD₅為5.12～13.6mg/L，NH₃－N為2.83～9.23mg/L，TP為0.1～0.45mg/L，SS為6～10mg/L。

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　　作者簡介：張可方（1954－），女，山東人，高工，哈爾濱建筑大學畢業，現在廣州大學土木工程學院市政與環境工程系，研究污水處理，電話（020）86395362，gzdxzkf＠163.net。