BSBR法处理生活污水的实验研究

刘红丽 吴龙华 柯冰清 孙育平

武汉长江工商学院科亮生物研究院,武汉 430065

BSBR法处理生活污水的实验研究

刘红丽 吴龙华 柯冰清 孙育平

武汉长江工商学院科亮生物研究院,武汉 430065

本实验对BSBR和SBR法处理生活污水的效果及BSBR的运行方式进行了研究。实验表明，处理生活污水时，BSBR处理污水时COD去除率达到95%，氨氮去除率达到97%，处理效果优于常规SBR。采用BSBR处理易生物处理污水时，采用限制曝气的进水方式，且曝气时间不超过2小时时能取得最好的处理效果。

生物带；BSBR（膜法SBR）；运行方式

Bio-belt;BSBR;operation precedure

生活污水污染程度低、较易进行处理，目前很多污水处理厂采用SBR法处理污水[1]。SBR法有时会发生污泥膨胀，影响出水水质[2]，因此笔者希望能找到一种经济易行的改进型的SBR工艺，解决SBR工艺运行中出现的问题。BSBR又称膜法SBR，BSBR融合了生物接触氧化技术和SBR技术的优点。在BSBR反应器内布置有生物带，生物带是美国科恩公司研制的专门用于生物膜法污水处理的一种柔性填料。它采用生物惰性很强的高分子材质，具有很好的物理稳定性和化学稳定性，因此使用寿命长[3]；而且生物带的纤维做了特殊的处理，每一根生物带的纤维都有一种特殊的空洞结构，生物带内部的这种孔洞结构，最大限度地截留水体中的细菌，为细菌群落提供排他的生存环境。同时生物带拥有巨大的比表面积，每平方米生物带产品能够提供约250平方米的表面积，可以为水中微生物生长、繁殖提供巨大的生物附着表面。

为此本次试验对比考察SBR和BSBR处理效果，并确定了BSBR的相关运行参数，希望能为SBR的工艺改进及BSBR的运行提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验装置

本次试验采用两套SBR装置同时运行。其中一套为常规SBR池，另外一套为装填生物带的BSBR池。实验装置如图1-1所示。主体设备是SBR反应器，反应器是用有机玻璃制成的，有效体积40L。反应器底部采用砂头曝气，用Z-0.036空气压缩机进行微孔曝气，通过转子流量计控制空气流量。SBR池内无填料，有搅拌装置。生活污水由进水泵提升，经流量计进入SBR反应器，SBR反应器内设鼓风曝气头和搅拌装置，同时对污水起曝气和搅拌提升作用。BSBR池内布置的生物带宽45mm、厚4mm、高40cm，生活污水由进水泵提升，经流量计进入BSBR反应器，BSBR反应器内设鼓风曝气头，同时对污水起曝气和搅拌提升作用，在BSBR反应器内，污水中的有机物在生物带上微生物的作用下被好氧降解。

图1-1 实验装置

1.2 试验废水及分析方法

本次实验采用生活污水。其COD为150mg/L～500mg/L，NH3-N为50mg/L～80mg/L，pH6-9。各项水质指标均采用国家标准方法测定。

1.3 运行方式及运行参数

实验在两套反应器中同时进行。两套反应器的运行方式均采取进水、曝气、静置沉淀、排水、闲置共5个步骤来运行[4]。反应器的运行模式为进水1.5h、曝气0.5h、静置沉淀1h、排水1h、闲置0.5h。各时间段的运行由继电阀和电磁阀控制。控制曝气池溶解氧浓度常需高于3mg/L～5mg/L，温度在10℃～45℃范围内，PH为6～9[5]。整个实验运行过程中不特意排泥。

采用生活污水进行实验启动。SBR池接种污泥取自武汉工商学院校污水处理厂，培养驯化一段时间后投加到SBR池内。BSBR池每天进水两次，每次进水前滗出1/3的上清液，闷曝12h。挂膜运行约5日后，BSBR池内发育成熟的生物膜均匀分布于载体表面，大约一周后膜上出现了大量褐色污泥。SBR和BSBR池内镜检均发现大量菌胶团，启动成功。

2 结果与讨论

2.1 系统对COD的去除效率比较

运行稳定后，SBR和BSBR反应器在同样的模式下运行，并保持进水COD浓度一致，测定两套反应器对污水中有机物的去除效果。实验将结果如图1。

图1 系统对COD的去除效率

由上图可看出系统运行稳定后，两套反应器对有机物均有良好的去除率，到第七天之后，COD去除率基本能稳定在90%以上，出水COD基本维持在30mg/L以下，说明SBR和BSBR对有机物都有很好的去除效果。但相比而言，SBR的处理效果不如BSBR稳定，SBR处理效率达到91.7%以后，COD的去除率开始下降。究其原因，此时系统不排泥运行已达到20天左右，SBR池内污泥浓度已经很高，而且SVI已达到225mL/g。系统处于低COD负荷的情况下运行，显然是过低的进水有机物浓度和水量、过高的污泥浓度导致了污泥负荷偏低，从而引起污泥膨胀[6]，由于上清液中有较多漂浮污泥，所以出水COD偏高，经排泥运行一周后，SBR的有机物去除率重新上升至90%以上。而BSBR池内的污泥大部分都附着在生物带上，在本次运行周期内一直保持90%以上的COD去除率，出水COD基本稳定在15mg/L以下。因此，BSBR具有更强的COD抗冲击负荷能力，处理效果更稳定。

2.2 系统对NH3-N的去除效率比较

SBR和BSBR反应器在同样的运行模式下运行，保持进水氨氮浓度一致，测定两套反应器脱氮效果。实验结果如图2。

图2 系统对氨氮的去除效率

由上图可以看出，当运行到第12天以后，两套系统对NH3-N的去除率都可以达到80%以上，总体上BSBR的脱氮效果优于SBR，BSBR出水氨氮最低达5mg/L，SBR的出水氨氮最低达10mg/L。由于生物脱氮需要在好氧、缺氧的环境下进行，在两套系统的沉淀周期阶段，可以为反硝化提供缺氧环境，所以一般SBR的脱氮效果比较好[7]。本次实验中，BSBR的脱氮效果优于SBR，究其原因是由于微生物固着于填料的表面，生物固体停留时间SRT与水力停留时间HRT无关，因此为增殖速度较慢的微生物提供了生长繁殖的可能性，特别适合世代时间长的硝化细菌生长，而且固着在生物带表面生物膜，外层是有氧环境，靠近生物带里层的是缺氧环境，这也为硝化菌和反硝化菌的生长提供了合适的生活条件，这是SBR所不具备的优势，因此BSBR的除氮效率更高。

2.3 BSBR运行工艺条件的确定

BSBR工艺虽然是SBR工艺的改进，但两者微生物的存在状态不同，SBR法属于活性污泥法，BSBR法属于生物接触氧化法，因此有必要对BSBR的运行条件进行研究。一般影响BSBR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[8]。操作条件包括运行曝气时间、曝气方式、DO、温度等；基质条件包括PH、营养物质和废水中其他物质。其中对处理影响较大的主要是曝气时间和曝气方式[9]，因此本次实验主要讨论这两项工艺条件对BSBR处理效果的影响。

2.3.1 曝气时间对处理效果的影响

本次实验运行模式为进水1.5h，曝气分别取0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、5h，静置沉淀1h、排水1h、闲置0.5h。实验过程中，保持COD和氨氮浓度基本不变。实验结果如图3所示。

图3 曝气时间对处理效果的影响

由图可以看出不同曝气时间下污水的COD和氨氮去除率变化情况，在曝气时间1.5h内COD去除率变化最快，在曝气时间2h时COD的去除率达到92.97%，氨氮去除率达91.83%。此后即使延长曝气时间，两者的去除率都没有明显的增加。可见对于COD和氨氮浓度不高的生活污水，曝气时间可以限制在2h左右，超过2h后，曝气时间的长短对COD和氨氮去除率并没有很大的影响。

2.3.2 进水方式对处理效果的影响

BSBR法中进水方式有非限制曝气（进水时同时曝气），限制曝气（进水时不曝气），渐减曝气三种方式，各种曝气方式的效果及耗能不同[10]。本次实验进水COD维持在300mg/L～400mg/L，考察在三种进水方式下，系统中COD的变化情况。实验结果如图4所示。

图4 不同进水方式下COD的变化情况

由上图可以看出。BSBR法处理生活污水时，在进水COD300mg/L～350mg/L时，限制曝气和渐进曝气的出水COD最低可达到25mg/L，非限制曝气进水出水COD最低达到40mg/L，限制曝气和渐进曝气的出水效果优于非限制曝气进水。分析其原因，因为生活废水易于生物降解,在限制曝气条件下进水,混合液中基质积累较多,有明显的底物浓度梯度,造成反应速度快，COD去除率高。因此，处理效果优于非限制曝气进水。渐减曝气和限制曝气的处理效果比较接近，实际上，根据BSBR池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。

3 结语

3.1 BSBR法处理生活污水效果优于常规SBR法。当反应器的运行模式为进水1.5h、曝气0.5h、静置沉淀1h、排水1h、闲置0.5h时，BSBR系统对COD、氨氮的去除率分别达到了90%、95%以上。出水中COD、氨氮含量均达到了国家《生活杂用水水质标准》。

3.2 BSBR对COD的抗冲击负荷能力更强，不会发生污泥膨胀，处理效果更稳定。

3.3 处理生活污水时曝气时间可控制在2h以内，超过2h后，曝气时间的长短对处理效果没有很大的影响。

3.4 对有机物浓度不高、易于生物降解的生活污水，BSBR的进水方式宜采用限制曝气或渐减曝气，处理效果好且经济节约。

[1] 肖大松.SBR法处理城市生活污水的研究[J].重庆环境科学,1996;(18)5:68-70.

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[3] 梅晓明.SBR在城市污水处理中的发展与应用[J].环境科学导刊,2007;26（3）：54- 57.

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[8] 崔延瑞, 崔凤灵。进水方式对SBR系统处理废水的影响[J].水处理技术,2006,32（8）：50-53.

[9] 王洪臣.城市污水处理厂运行控制与维护管理[M]. 北京:科学出版社,1997.

Experimental Study on Treatment of sewage by BSBR

The experimenotns the BSBR and SBR treatment of sewage effect and the runningp attern of BSBR were studied. Experimentrael sults show that, using the BSBR treatmenot f sewaget, he COD removarl ate reached 95%, the ammo nia nitrogenr emovarl ate reached 97%, process ing effect is better than that of conventionSaBl R.Using BSBR treatment of Biodegradabsele wag e,by restricting aerated water inlet, and the aerationt ime is not more than2 hourst o get the best treatment effect.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.12.006

刘红丽（1975-），女，湖北荆门人，硕士研究生，武汉长江工商学院工学院环境科学系讲师。主要研究方向：水污染控制。

孙育平（1980~），男，硕士研究生，环境保护工程师，研究方向主要为有机废水的处理研究工作。