SBR反应器中好氧颗粒污泥处理汽车涂装废水

刘绍根，孙 菁，成雄剑，任 博

(安徽建筑工业学院环境与能源工程学院，安徽 合肥 230022)

研究开发

SBR反应器中好氧颗粒污泥处理汽车涂装废水

刘绍根，孙 菁，成雄剑，任 博

(安徽建筑工业学院环境与能源工程学院，安徽 合肥 230022)

为研究序批间歇式（SBR）反应器中好氧颗粒污泥处理汽车涂装废水的可行性，采用以生活污水培养出的好氧颗粒污泥作为接种体，逐步加入汽车涂装废水驯化，考察被驯化的颗粒污泥的形态、理化性质以及反应器内污染物的去除效果。结果表明：驯化5周后的颗粒污泥未有解体，结构更致密，平均粒径可达到1.5 mm，呈白色，MLSS为8000 mg/L，SVI30值为28 m L/g，其沉降性能、生物量都提高。反应器运行至45 d左右，除污性能明显且稳定，COD、的出水浓度保持在100 mg/L、10 mg/L、1.0 mg/L以下，均达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》二级标准，保持了良好的污染物同步去除效果。

序批间歇式反应器；汽车涂装废水；好氧颗粒污泥；微生物

汽车涂装废水含有大量污染物，种类多，成分复杂，如有机树脂、磷酸盐、表面活性剂、化学填料、磷酸盐、重金属等；排放无规律可循，多为间歇集中排放，水质与水量不稳定[1]，处理难度相对较大。采用传统的物化处理不仅运行费用高，而且出水不稳定，达不到排放标准，近年来逐步向物化+生化处理法（膜生物反应器、接触氧化、水解、曝气生物滤池）方向发展，但这些工艺分别存在运行费用高、投资高、占地面积大、动力消耗大、处理效果不稳定等缺点。而好氧颗粒污泥技术因其具有微生物浓度高、沉降性能好、抗负荷冲击能力强、处理出水水质好的优点，成为国内外研究热点，是污水处理领域具有前景的技术之一[2-3]。目前，利用好氧颗粒处理工业废水的文献报道相对较少，已报道的文献中对啤酒废水、高浓度维生素C废水、避孕药生产废水等都具有良好的去除效果[4-6]，但还未见好氧颗粒污泥处理汽车涂装废水的相关报道。因此，在汽车涂装废水中接种好氧颗粒污泥，通过逐步驯化使达到稳定运行状态，探求工艺运行参数对污染物处理效果的影响，从而对汽车涂装废水有效处理提供一定的技术参考以及为好氧颗粒技术在处理工业废水方面的实际应用与推广提供依据。

1 试验材料和方法

1.1 试验用水与接种污泥

本试验采用的废水取自安徽某汽车综合废水一级物化处理出水的涂装废水，经物化处理后的出水浓度高、难降解、可生化性差，水质情况见表1。其中N、P含量较低，为此在涂装废水中加入适量NH4Cl和K2HPO4，使m(COD)∶m(N)∶m(P)为100∶5∶1。

本试验接种污泥是用以实际生活污水为基质所培养出的成熟好氧颗粒污泥，该颗粒污泥外观呈棕黄色，表面光滑，近似圆形或者椭圆形，平均颗粒粒径达0.8 mm。生活污水中化学吸氧量（COD）、N、P的去除率分别达到90%、90%、80%，处理效果好。接种好氧颗粒污泥浓度为5800 mg/L，污泥容积指数（SVI30）值为40 m L/g。驯化过程中所用的生活污水与培养用于接种的好氧颗粒污泥水质一致，见表2。

1.2 试验装置

试验装置采用有机玻璃圆柱形序批间歇式反应器（SBR），内径为7 cm，总高度为120 cm，有效容积为4 L。采用空气压缩机和黏砂块微孔曝气器供气，用玻璃转子流量计来控制曝气量，反应器内表面气体流速为3.5 cm/s。试验装置如图1。整个SBR反应器运行系统采用微电脑时控开关控制进水、曝气、沉淀、出水各阶段的时间。

表1 安徽某汽车厂综合废水一级物化处理出水水质

表2 合肥市某高校生活污水水质

图1 SBR试验装置

1.3 反应器运行控制

运用实验室原有的 SBR反应器和汽车涂装废水培养驯化成熟的好氧颗粒污泥。在反应器中逐步按比例加入汽车涂装废水，使好氧颗粒污泥微生物菌群逐步适应汽车涂装废水。本试验对好氧颗粒进行5周驯化，每个运行周期为4 h（其中进水时间2 m in，曝气时间229～233 m in，沉降时间3～7 min，排水时间2 m in），具体控制参数见表3。并通过排泥口进行周期性排泥。整个试验过程在 22～25 ℃的室温下进行。

1.4 测试项目与分析方法

2 结果与讨论

2.1 好氧颗粒污泥的形态变化

采用汽车涂装废水逐步替换实际生活污水对好氧颗粒污泥进行为期5周的驯化。驯化初期，因为水质波动，成分复杂，有部分颗粒被解体为絮状污泥，污泥颜色变浅，到10 d左右，好氧颗粒又逐渐形成，由棕黄色变为淡黄色，在运行第31 d时，反应器进水完全为汽车涂装废水，营养物质丰富，使能够扩散到颗粒内部的有机物增加，促进颗粒内部深层微生物生长，颗粒的平均粒径由接种时的0.8 mm达到1.5 mm。反应器运行5周后，颗粒污泥已经适应汽车涂装废水，好氧颗粒污泥生长速度逐渐变缓，反应器趋于稳定状态。到45 d时，反应器内污泥完全颗粒化，颗粒为白色，粒径为1.2～2.0 mm，表面光滑，但形态规则度不高，与部分文献报道的以易降解基质培养获得的好氧颗粒相比有一定差异，研究可能与运行过程中进水基质种类与有机负荷高低等操作参数有关[8-9]。

2.2 好氧颗粒污泥性质变化

图2 SBR反应器中MLSS与沉降时间的变化

图3 SBR反应器中颗粒污泥SVI30的变化

表3 SBR反应器的运行控制参数

随着 SBR反应器中的基质逐渐由汽车涂装废水取代，好氧颗粒污泥的微生物浓度及沉降性等均发生了一定的变化，见图 2、图 3。接种的成熟好氧颗粒污泥浓度为5800 mg/L，SVI30值为40 m L/g。在接种初期，由于水质变动，部分不适合汽车涂装废水的颗粒污泥解体，造成絮状污泥大量生长，为了使在生活污水中培养成功的好氧颗粒能够更好地适应汽车涂装废水，把沉降时间设置为7 min，有选择性地排出沉降性能差的污泥，故第3 d时污泥浓度突降，运行到第10 d和第21 d时分别缩短沉淀时间为5 min、3 m in，在选择压的作用下继续使部分沉降性能差的污泥不断随水排出故此阶段污泥浓度有两次降低，而SVI30值也有所低；降到第31 d时，反应器进水全部为汽车涂装废水，由于悬浮物较多，造成污泥容积指数有所升高，运行45 d后，驯化完成后的好氧颗粒进入稳定期，污泥浓度达到了8000 mg/L，高于原先实际生活污水培养出的好氧颗粒污泥，更远远高于普通的絮状活性污泥（3000～5000 mg/L），同时 SVI30值稳定在 28 m L/g，低于接种的好氧颗粒污泥，更远远低于普通的絮状活性污泥（100～150 m L/g）[10]。这表明经过汽车涂装废水驯化，好氧颗粒污泥反应器能持有高浓度的微生物量，利于有机物的快速降解，颗粒更加密实，具有较好的沉降性能，提高了容积负荷，减少了反应器容积。

2.3 SBR稳定运行循环周期内基质降解过程

2.4 好氧颗粒污泥对汽车涂装废水的处理效果

好氧颗粒污泥处理汽车涂装废水，反应器运行75 d，对COD、、的去除效果如图6～图8所示。在驯化阶段，COD的去除率波动幅度较大，每次提高汽车涂装废水的进水比例都会对反应系统造成一定的冲击，使COD去除率有所下降，尤其在15 d左右，涂装废水比例接近一半时，颗粒污泥受到的冲击较大，导致COD去除率突降；随着继续增大进水比例，颗粒污泥逐渐适应新基质环境，去除率慢慢提升，30 d以后，汽车涂装废水完全替代生活污水，去除率基本稳定在80%以上，出水的COD浓度稳定在100 mg/L以下。

图4 典型周期内COD变化及去除率

图5 典型周期内、、的变化

图6 SBR中好氧颗粒污泥去除COD效果

图7 SBR中好氧颗粒污泥去除效果

图8 SBR中好氧颗粒污泥去除效果

3 结 论

（1）以由生活污水培养出的好氧颗粒污泥作为接种污泥，逐步驯化，在SBR中通过控制沉降时间造成选择压，能够使形成的好氧颗粒污泥结构更紧密，沉降性能更好，生物量更高，且驯化成熟的颗粒稳定，未有解体，其同时存在好氧区、缺氧区、厌氧区的特殊结构大大改善了常规物化-生化法处理汽车涂装废水工艺的脱氮除磷效果，兼具高效去除有机物的能力。

（2）在稳定运行状况下，COD为800 mg/L左右的汽车涂装废水经处理，其 COD、去除率分别稳定在80%、85%、70%以上，出水浓度则分别低于100 mg/L、10 mg/L、1.0 mg/L，均可达到GB 8978—1996《污水综合标准》二级标准。说明通过逐步驯化的方式将由生活污水培养出的好氧颗粒污泥处理中、低浓度的汽车涂装废水是可行的。同时，适当地调整反应系统的循环周期、有机负荷等运行参数，考虑兼顾处理工厂其它生产工序废水、生活污水，提高其处理效果的同时提高其整体经济性，以更好地适应实际应用的需要。

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Coating wastewater treatment by aerobic granular sludge in SBR

LIU Shaogen，SUN Jing，CHENG Xiongjian，REN Yibo
（School of Environmental and Energy Engineering，Anhui University of Architecture，Hefei 230022，Anhui，China）

In order to study the feasibility of coating wastewater treatment by aerobic granular sludge in SBR，aerobic granular sludge cultivated in domestic wastewater was used as inoculum and gradually acclimated by the coating wastewater. In this way，the shape，physicochem ical properties and pollutant removal ability of acclimated granular sludge were observed. The results showed that five weeks later，the acclimated granular didn’t disintegrate but in a more compact structure，white color w ith an average diameter 1.5 mm，MLSS 8000 mg/L and SVI3028 mg/L，which represented that both the settling performance and the biomass had been improved. When the reactor operated about 45 days，the pollutant removal ability was found to be in apparent and stable state w ith effluent concentration of COD，，below 100 mg/L，10 mg/L，1.0 mg/L，which achieved the secondary standard of “Integrated Wastewater Discharge Standard” (GB 8978—1996) as well as the good pollutant removal effect synchronization.

SBR；coating wastewater；aerobic granular sludge；m icro-organism

X 703.1

A

1000–6613（2012）05–1160–06

2012-03-01；修改稿日期：2012-03-13。

水体污染控制与治理科技重大专项课（2009ZX07210-003）。

及联系人：刘绍根（1967—），男，博士，副教授，主要从事废水处理理论与技术研究工作。E-mail liushgen@mail.ustc.edu.cn。