SBBR法處理高鹽廢水

宋 晶，孫 德 棟，王 一 娜，薛 文 平，董 曉 麗，馬 春，張 新 欣

( 大連工業(yè)大學(xué) 化工與材料學(xué)院， 遼寧 大連 116034 )

0 引 言

序批式生物膜反應(yīng)器(sequencing batch biofilm reactor，簡(jiǎn)稱(chēng)SBBR)，是由德國(guó)的Gonzales和Wilderer在1990年最早提出的[6]，是一種將生物膜與活性污泥法進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的新型復(fù)合式生物膜反應(yīng)器，SBBR工藝兼具了SBR和生物膜法的特點(diǎn)。間歇式的運(yùn)行方式使生物膜上的微生物分布較為均勻，且使生物膜內(nèi)外層的微生物達(dá)到了最大的生長(zhǎng)速率和最好的活性狀態(tài)，從而提高了系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)水量的應(yīng)變能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力。生物膜載體從表面到內(nèi)部存在溶解氧濃度的梯度現(xiàn)象，相應(yīng)有好氧、缺氧和厭氧區(qū)狀態(tài)，這又為直接脫氮提供了良好的環(huán)境。

目前SBBR工藝應(yīng)用于高鹽廢水的處理，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究報(bào)道較少，由于鹽度對(duì)生物活性產(chǎn)生嚴(yán)重的抑制作用，高鹽廢水生物處理的研究本身具備較高的難度。本文采用SBBR法對(duì)常規(guī)活性污泥進(jìn)行耐鹽馴化，對(duì)活性污泥的培養(yǎng)馴化情況及有機(jī)物降解和氨氮去除規(guī)律進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1.1 樣品來(lái)源

試驗(yàn)接種污泥取自大連泉水污水處理廠SBR反應(yīng)池活性污泥，試驗(yàn)用水采用自配模擬高鹽廢水。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用SBBR反應(yīng)器的有效容積為3.6 L，內(nèi)裝有多面空心小球填料，裝填密度為1/3，底部裝有微孔曝氣器，采用鼓風(fēng)曝氣方式，供氣量用轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量。一天兩個(gè)周期穩(wěn)定運(yùn)行，每周期12 h，曝氣量0.6 L/min，平均污泥質(zhì)量濃度2 000～3 500 mg/L，每周期進(jìn)水1.2 L，控制污泥齡為18 d，外加碳源為葡萄糖。

1.3 測(cè)定方法

2 結(jié)果與討論

2.1 馴化期內(nèi)COD和去除變化情況

圖1 馴化期內(nèi)COD去除率變化

圖2 馴化期內(nèi)去除率變化

2.2 馴化期內(nèi)SVI值的變化

目前含鹽水領(lǐng)域內(nèi)關(guān)于鹽度對(duì)污泥沉降性能的影響，存在以下幾種觀點(diǎn)：(1)鹽度改善了污泥沉降性能，(2)鹽度惡化了污泥沉降性能，(3)在一定鹽度范圍內(nèi)改善了污泥沉降性能，而超過(guò)這個(gè)鹽度范圍，則污泥沉降性能惡化[9]。鑒于此，進(jìn)行了不同鹽度下SVI值的變化試驗(yàn)研究。結(jié)果如圖3所示，隨著鹽度的升高，SVI值逐漸降低，且在鹽度小于1%時(shí)SVI降低幅度較大，鹽度繼續(xù)升高后，SVI值變化趨勢(shì)放緩，穩(wěn)定在25 mL/g左右。鹽度增大，并沒(méi)有帶來(lái)沉降性能的惡化。

圖3 馴化過(guò)程中SVI值變化趨勢(shì)圖

Fig.3 Variation of sludge volume index during the acclimation period

相對(duì)于處理一般城市污水的活性污泥的SVI值(50～150 mL/g)而言，此馴化污泥的SVI值偏低。這可能是由于廢水中所含鹽分對(duì)微生物的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用從而影響了污泥的沉降性能[10]。無(wú)鹽系統(tǒng)活性污泥形成更大的污泥絮凝體，高鹽會(huì)影響游離細(xì)菌的捕食，所以微生物必須聚集在一起才能更有利于生存。此外，高鹽環(huán)境下活性污泥較一般污泥脂類(lèi)，RNA含量高，因此隨著鹽度的升高，污泥指數(shù)降低[11]。

2.3 反應(yīng)周期內(nèi)COD去除的變化規(guī)律

系統(tǒng)穩(wěn)定后對(duì)一個(gè)周期內(nèi)有機(jī)物去除情況進(jìn)行考察，連續(xù)測(cè)定一個(gè)周期內(nèi)有機(jī)物隨時(shí)間的變化情況，進(jìn)水COD質(zhì)量濃度為250 mg/L左右，鹽度為0和2%。由圖4可以看出，鹽度為0時(shí)，1 h內(nèi)COD質(zhì)量濃度從244 mg/L降到7 mg/L以下，去除率達(dá)97%。鹽度為2%時(shí)，1 h內(nèi)COD質(zhì)量濃度從257 mg/L降到30 mg/L以下，去除率達(dá)88%，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，去除率達(dá)93%。說(shuō)明經(jīng)過(guò)馴化的耐鹽污泥中微生物的生理結(jié)構(gòu)沒(méi)有破壞，其呼吸、合成等新陳代謝作用可以正常進(jìn)行，即該系統(tǒng)中存在能適應(yīng)高鹽環(huán)境的有機(jī)物氧化菌群，因此能夠保持較高的有機(jī)物去除能力，同時(shí)也可能與SBBR法本身具有耐沖擊存在濃度梯度的優(yōu)點(diǎn)有關(guān)。

圖4 一個(gè)反應(yīng)周期內(nèi)COD濃度變化

2.4 反應(yīng)周期內(nèi)的去除變化規(guī)律

圖5 一個(gè)反應(yīng)周期內(nèi)濃度變化

2.5 有機(jī)負(fù)荷對(duì)COD去除的影響

進(jìn)水負(fù)荷是影響有機(jī)物降解速率的重要因素[12-13]，為了考察有機(jī)負(fù)荷的耐受性，在2%鹽度馴化階段完成后，維持其他各條件不變，通過(guò)改變進(jìn)水COD的質(zhì)量濃度調(diào)整進(jìn)水負(fù)荷，依次提高進(jìn)水COD質(zhì)量濃度(257、341、467、591、704 mg/L)，穩(wěn)定后測(cè)定COD的去除率變化。從圖6可以看出，出水COD均在1 h內(nèi)降到92 mg/L以下，去除率達(dá)87%以上，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，去除率可達(dá)92%以上。說(shuō)明鹽度一定時(shí)，進(jìn)水有機(jī)物負(fù)荷的增大并未對(duì)出水有機(jī)物濃度帶來(lái)很大的影響，該系統(tǒng)耐有機(jī)負(fù)荷沖擊能力比較強(qiáng)。

圖6 不同有機(jī)負(fù)荷對(duì)COD去除率的影響

Fig.6 Variation of COD removal efficiency at different organic load

3 結(jié) 論

(3)依次提高進(jìn)水COD質(zhì)量濃度(257、341、467、591、704 mg/L)，鹽度穩(wěn)定在2%，出水COD均在1 h內(nèi)降到92 mg/L以下，去除率達(dá)87%以上。表明進(jìn)水有機(jī)物負(fù)荷的增大并未對(duì)出水有機(jī)物濃度帶來(lái)很大的影響，該系統(tǒng)耐有機(jī)負(fù)荷沖擊能力比較強(qiáng)。

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