SBR法处理废水的影响因素

第25卷第11期

重庆环境科学

2003年11月

SBR 法处理废水的影响因素

魏瑞霞1 孙剑辉2 陈金龙1

(1. 南京大学环境科学学院环境工程系 江苏南京210093 2. 河南师范大学化学与环境科学学院 河南新乡453002)

摘

要:系统评述了曝气方式 溶解氧浓度~温度等操作条件和PH 值~废水中的营养物及其他物质等基质条件对SBR 法处理废水

效果的影响 在总结前人经验和我们实验的基础上得出:对于SBR 法渐减曝气更合理~更经济 保持出水水质前提下 SBR 法处理废水溶解氧浓度在一定程度是可以减小的 从而减少能耗 SBR 法可操作的温度范围很宽 相应的适应菌群有所不同 SBR 法对PH 值~部分金属离子以及硫酸根有很强的耐冲击能力 SBR 法处理废水对营养物的需求 各种因素之间的相互作用等问题还有待进一步研究 文章就此对以后的研究工作提出了建议

关键词:SBR 影响因素 操作条件 基质条件中图分类号: 703

文献标识码:

文章编号:1001-2141(2003) 11-0156-03

度越高 利用速度也越大 由于所吸附的有机物被利用 污泥又

1

前言

可以重新吸附混合液液相中的有机物 从而使液相中的有机物浓度更进一步的降低 由于吸附~吸收以及同时进行氧化 所以吸附与吸收过程是连续的 能在很短的时间内去除液相中的有机物 这种情况与一般吸附剂对吸附质的一次吸附是不相同的 但活性污泥吸附速度及活性是有一定范围的 充水时间越短 液相有机物浓度越高 除了吸附量可能提高之外 也可能形成代谢的抑制 有机物的利用速度降低 使连续吸附受到影响 相反 如充水时间越长 液相有机物浓度低 为完全投入污水 所花时间越长 即使投入后 还需要花费吸附的时间 同时 浓度低 反应速度慢 连续吸附和吸收的速度也慢 因此 即使液相有机物浓度较低 但要去除有机物 所需时间却比较长 所以不同浓度的污水对一定质和量的污泥 有一个较优的充水时间 用SBR 法处理含酚污水[2]很好地验证了这一点

(2) 连续运行时 由于污染物的积累造成不良的处理效果 所以必须有一定的闲置(即待机) 时间 经过一段时间的闲置 微生物的活性得到恢复 有利于反应器提高工作效率 同时闲置期中也进行着微生物利用内碳源的脱氮反应 使总氮的去除率得到提高 同时释放碱度 并使PH 值得到回升 闲置的另一个重要目的在于调节周期内的小时数使之作为整个周期的机动时间 这可由SBR 法处理化粪池出水的研究[3]说明 但是闲置时间过长 尤其是污泥负荷较低或曝气时间较长时[4]SBR 法会产生污泥膨胀 所以闲置时间应根据实际情况据实验选择 在操作条件中影响SBR 法处理效果的因素主要有:曝气方式~溶解氧浓度~温度等 2. 1. 1

曝气方式的影响

SBR 法中曝气方式有非限制曝气~限制曝气~渐减曝气三种方式 各种曝气方式的效果及耗能不同

非限制曝气方式(进水时同时曝气) 运行的SBR 法能缓解高浓度有机废水的冲击负荷[5] 此外 一定量的COD 能在进水和反应两个阶段被降解 而不是仅在反应阶段降解 这样 非限制曝气方式运行时 反应器内需氧速率也比较均匀 这给供氧的运行控制也提供了方便 同时非限制曝气方式可以缓解毒性

SBR 法即序列间歇式(序批式) 活性污泥法(Seguencing Batch Reactor ) 该方法自20世纪70年代美国R . lrvine 教授等发起研究以来 由于具有工艺简单 节省费用 理想的推流过程使生化反应推力大~效果高 运行方式灵活 脱氮除磷效果好 能防止污泥膨胀 耐冲击负荷 处理能力强等显著优点[1] 引起了世界各国的普遍重视 在农产品加工~屠宰~酿造~制药~印染~化工等工业废水的处理中得到了成功应用 但是 在SBR 法处理废水的研究成果中 多侧重于处理效果的研究 目前尚未见有其影响因素方面的系统研究报道 本文拟在前人工作的基础上 评述影响SBR 法处理废水效果的各种因素 并对今后的研究工作提出建议

2

影响因素

影响SBR 法处理废水效果的因素 可以归结为两大类 一

类是操作条件 另一类是基质条件 2. 1

操作条件的影响

SBR 法操作由进水(Fill ) ~反应(React ) ~沉淀(Settle ) ~出水(Draw ) 和待机(Idle ) 五个基本过程组成 当然每个基本过程的时间对处理效果的影响是很重要的 但这些时间的确定须根据水质的不同由实验来确定其最佳值 所以这里不作为影响因素来讨论 但需要指出的是:

(1) 在非限制曝气条件下 减少SBR 进水时间虽有利于提高降解速度 提高反应装置利用率 但并不一定瞬时进水就好 因为进水过程中发生活性污泥对有机物的吸附~吸收及微生物的氧化作用 只要有机物的浓度不至于造成代谢抑制 则其浓

收稿日期:2002-12-20

作者简介:魏瑞霞(1974-) 女 山西省介休市人 毕业于河南师范大学环境工程专业 获硕士学位 南京大学环境学院环境工程在读博士生 从事工业废水的处理与资源化技术的研究

11期魏瑞霞等 法处理废水的影响因素

-值~废水中的其他物质 如Cu +~ 4) ~营养物等

1pH 值的影响

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物质的冲击 我们用 法处理青霉素废水很好地说明此点[G]

限制曝气方式 进水时不曝气) 使反应器在进水时处于厌氧或缺氧状态 有利于大分子有机物水解 另外限制曝气使 内基质存在一定的浓度梯度 生化反应有较大的推动力

[7]

同时抑制了丝状菌的生长 用 法处理印染废水~造漆废水[ ]充分说明了这点

渐减曝气 据 法中有机物降解的规律 溶解氧的变化规律以及运行费用来看 反应器的供氧采用渐减曝气更合理~更经济一些 而且这种曝气方式由于计算机自动控制的实现已成为必然趋势 适宜微生物增长的pH 值范围一般为4-9 WilkinSonl 975

年提出 细菌在pH 弱碱性环境中生长得最好 而藻类和真菌在pH 弱酸性时生长最好 对于 法 有良好的防止污泥膨胀的条件 那么 pH 稍高或稍低对处理效果有无明显影响? 韩相

[15]

奎在研究 法处理中药废水的研究中pH 值降至4 5且在高负荷条件下 运行前5d 出水C 始终低于300mg /L 5d

后出水降至 00mg /L 我们在处理高含氮量的造纸废水时发现 硝化作用引起的pH 值的猛烈下降至4 5 以及人为地升高pH 值直到9 5 法仍能在两个周期内恢复正常的处理效 1 溶解氧浓度的影响

对于好氧活性污泥法处理废水 供氧多少一般用混合液中溶解氧的浓度控制 由于活性污泥絮凝体的大小不同 所需要的最小溶解氧浓度不同 絮凝体越小 与污水的接触面积大 越宜于对氧的摄取 所需要的溶解氧浓度就小 反之 絮凝体大 则所需的溶解氧浓度就大 为使沉淀分离性能良好 较大的絮凝体是所期望的 因此一般建议溶解氧浓度以 mg /L 左右为宜 而对于 法由于其操作过程的特殊性 据以往的研究可知 污泥的污泥沉降性能良好而且稳定 那么是否在

中溶解氧浓度可以低于 mg /L 呢? 据王淑莹的研究[9]可知 曝气量越小 平衡 浓度越低 所需反应时间越长 即所需

容积越大 反之 平衡 浓度越高 所需反应时间越短 但曝气运行费用越大 在她的实验中 浓度控制在0

-1 5mg /L 比较合适 而据彭永臻的理论研究[10]

可知 在满足同一出水质量前提下控制不同的 浓度所需的运行费用不同 结果表明 为0 9mg /L 时所需运行费用最少 显然在保持出水水质前提下溶解氧溶度在一定程度是可以减少的 从而减少费用 1 3

温度的影响

温度是影响微生物生长活动的重要因素 在微生物酶系统不受变性影响的温度范围内 水温上升就会使微生物活动旺盛 提高反应速度 此外 水温上升还有利于混合~搅拌~沉淀等物理过程 但不利氧的转移 对于生化过程 一般水温在 0C ~

30C 效果最好 周群英对味精废的 处理[11]中分别在G C ~

15C ~ 5C -30C ~ 5C 1C恒温条件下运行 结果 5 1C运

行结果最好 而刘永淞用 法处理含酚废水[1 ]的研究中 进

水温度在 0C ~40C 时对处理效果并无明显影响 周岳溪对造

漆工业废水 法处理的研究[13]中 水温低于3C ~G C 条件

下 反应器停止运行数天后 可以快速启动 CHAN A

~T IPATHI 对漂白厂废水的研究中[14]

细菌经过驯化 在35C ~45C 时都可很好地处理废水 而且在55C 和G 0C 时C 去除率自可达到G 0%-70%间 而且在G 0C 时长链脂肪酸的去除率更高 只是驯化时间及菌群种类不同 我们经过长期的研究也表明在冬天室温温度降至5C - C 时 法处理造纸废水仍能正常地运行 很显然 法可操作的温度范围很宽

基质条件的影响

在基质条件中影响 法处理效果的因素主要有 pH

果 可见 法对pH 值有很强的耐冲击能力

废水中的其他物质 如 cu +~ 4-) 的影响

废水中如果有重金属离子 如Cu +) ~无机酸根离子 如

4-) 及其它有毒物质 如酚) 时 对处理效果的影响如何呢? 刘

永淞的研究[ ]证明 法可在非限制曝气情况下 很好地去除酚 韩相奎的研究[15]表明废水中含有100mg /L 的Cu 4

5H 对处理效果无明显的不利影响 而我们有关这方面的研

究也表明 味精废水中的 4-对出水的C 值的影响很小 且 4-的浓度进水与出水的几乎不变 avid A Irvine 等对含

硫化芥子的废水处理 出水并无毒性[1G] 3

营养物的影响

在活性污泥系统里 由于微生物细胞是由多种化学成分所组成 因此其生长繁殖需要有一定比例的营养物 污水中除以 所代表的含碳有机物外 还需要一定比例的氮~磷和其他

微量元素 一般对氮~磷的需要量应满足 :N :P =100:5:1的比例 而据彭永臻的研究[5] 由于通常的 法的污泥龄短 微生物的比增长速率大 其内源呼吸作用较弱 微生物细胞的合成代谢相对于其分解代谢占主导地位 降解单位有机物需要的N ~P 较多 结果为 :N :P =100:G

:1 1~而Wei Chi ying 等人的研究表明此值为150:10:

S

今后研究工作的建议

除了上述的因素外 影响 处理废水效果的因素还有

负荷~废水的可降解性等

法有良好的耐负荷冲击的能力 而连续高负荷会出现污泥粘性膨胀[17] 长期低负荷运行也可能造成污泥膨胀[17] 那么适当的负荷界限是多少? 对不同的废水其值又有多少差异 这是很有必要搞清的

有机物的可降解性对处理效果的影响也是很重要的 如果废水中同时含有可降解程度差别很大的物质时 会发生葡萄糖效应 即微生物只降解易降解的物质 不易降解但能被降解的

物质不再被微生物降解) 需用两段 法[1 ]

解决 另外 可降解程度不同的有机物对氧的需求 曝气方式等的要求是否也有

大的差别? 这些问题同样需要进一步研究

以上所述的影响因素 有关的研究报道只是涉及单一因素的影响 而实际应用中各种因素交错同时出现 这就需要对各种因素之间的交互作用做大量细致的研究工作 为实际应用提

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供有用的参考0

重庆环境科学

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5

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7

8

9

10彭永臻. 活性污泥法的多变量最优控制I 基础理论与D0浓度对运

(上接第146页)

前总理拉宾说:N 如果我们在解决中东所有问题时不能使水的问题得到圆满解决*那么这一地区就将爆发危机0s

4

结论与思考

归纳起来*环境压力对国家安全和社会稳定的影响可以表

现为几个方面:环境压力对国家安全构成直接威胁; 环境压力是暴力冲突的催化剂; 环境压力是暴力冲突的触发器; 环境压力是外来势力干涉的借口0

研究环境压力与国家安全之间的内在联系*探讨建立这两者间定性甚至定量因果关系的可能性*利用环境系统工程和数学建模以及计算机技术等手段开展环境安全状况评价指标体系的研究等*应该成为环境安全课题深入开展的一个重要方向0

3

环境压力对国家安全的间接威胁

这里所指的间接威胁特指某些国家以环境问题为借口对

别国主权和内政的干涉甚至是军事入侵0在一些国家*这种倾向不论是在学者还是在政府中都很有市场0一些学者在其著作中将N 确保从国外获得可靠的环境产品和资源s 视为国家安全的组成部分0即如果正常途径不能从国外获得必要的环境产品和资源*那么政府就应该考虑别的手段*包括军事手段来满足自身对环境资源的需求0美国政府在阐述其N 预防性防御s 的军事战略时明确指出*N 环境安全是建立预防性防御体系的措施之一0s 2-3 一方面是某些大国对别国环境资源的窥视*另一方面*一些发展中国家在努力实现国家工业化 现代化*改善本国人民的物质生活水平的同时的确没有很好的采取健康与安全措施*没有进行有效的环境保护和污染控制*从而给本国国民的健康和本国的自然生态环境造成了各种危害*有时这些危害还影响到了邻国的民众和自然生态*这也就为某些国家以环境问题为理由进行干涉留下了口实0一些国家鼓吹的所谓N 环境权高于国家主权s 的论调在亚马逊雨林地区的主权问题上表现得尤为明显0 4-5

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SBR法处理废水的影响因素

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

魏瑞霞， 孙剑辉， 陈金龙

魏瑞霞,陈金龙(南京大学环境科学学院环境工程系,江苏南京,210093)， 孙剑辉(河南师范大学化学与环境科学学院,河南新乡,453002)三峡环境与生态

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