间歇曝气和连续曝气对生物脱氮除磷效果的比较

潘 敏，黄晓鸣

(厦门理工学院环境科学与工程学院,福建厦门361024)

间歇曝气和连续曝气对生物脱氮除磷效果的比较

潘 敏，黄晓鸣

(厦门理工学院环境科学与工程学院,福建厦门361024)

采用序批式生物反应器SBR系统，考察反应阶段的间歇曝气和连续曝气对模拟生活废水中氮和磷的去除效果.研究表明：IASBR和SBR对NH－N的去除率分别为99.30%和98.73%；对PO－P的去除率分别为97.02%和67.47%.间歇曝气SBR对氨氮和磷酸根的去除率比连续曝气SBR高，有利于实现强化生物脱磷过程.间歇曝气SBR出水中氮、磷和COD浓度均达到了我国城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB 18918—2002）一级标准.

间歇曝气；连续曝气；氨氮；磷

近年来,水体的富营养化问题已经成为我国乃至全球面临的严峻的水污染问题之一.水体富营养化主要表现为水体中氮和磷尤其是磷的浓度过高造成的水体污染［1］.目前,氮磷的污染控制是热点更是难点问题.为了经济有效地去除污染水体中的氮和磷,序批式生物反应器 (SBR)工艺因操作灵活、对氮和磷的去除效果好等原因得到了广泛的应用［2－3］.SBR法的运行工况是以间歇操作为主要特征,一个运行周期可按运行次序分为5个阶段,即进水、反应、沉淀、排水和闲置阶段.传统的SBR系统,反应阶段的曝气过程为连续曝气过程.近年来,间歇曝气因节省能源且出水水质更好等原因,将传统的连续曝气变成间歇曝气日益引起研究者的关注［4－7］.然而,国内外对比较连续曝气和间隙曝气对脱氮除磷的影响的研究甚少.本文以模拟生活废水为处理对象,利用SBR比较反应阶段的连续曝气和间歇曝气对污水处理过程中脱氮除磷的影响,为水体富营养化防治提供一种新的思路和方法.

1 材料与方法

1.1 试验装置

试验中采用2个完全相同的聚乙烯玻璃柱作为SBR反应器,所示2个反应器的内径均为120 mm,高0.3 m,有效容积为2.5 L.一个作为间歇曝气式SBR反应器 (IASBR),一个作为传统的连续曝气式SBR反应器.试验采用2个蠕动泵(分别带2个泵头)分别用于2个反应器的进水和出水.小型的鼓风机接砂头进行曝气,停止曝气后采用搅拌器进行搅拌.曝气/不曝气的时间控制由时间控制器实现.试验装置运行如图1所示.

图1 试验装置运行图Fig.1 Schematic diagram of the laboratory-scale SBR systems

1.2 试验用水

人工模拟生活污水作为试验用水.水质质量浓度为500 mg·L－1COD(醋酸钠),18 mg·L－1酵母提取物,31.4 mg NH－N/L(NH4Cl),17.8 mg PO－P/L(K2HPO4),130 mg·L－1MgSO4·7H2O,18 mg·L－1CaCl2.6H2O；微量元素溶液包括：CuSO4·6H2O(0.06 mg·L－1),FeCl3·6H2O (3.00 mg·L－1),ZnSO4.7H2O(0.24 mg·L－1),KI(0.06 mg·L－1),H3BO4(0.3 mg·L－1), MnCl2·4H2O(0.24 mg·L－1),Na2MoO4·2H2O(0.12 mg·L－1)和CoCl2·6H2O(0.30 mg·L－1).每升的人工配置模拟生活废水中加入1 mL微量元素溶液.实验所需其他试剂均为分析纯,购于国药集团化学试剂有限公司 (上海).

1.3 反应器运行

活性污泥取自厦门市杏林污水处理厂. 2个反应器均加入2 L的活性污泥,污泥的悬浮颗粒物质量浓度SS为2.8 g·L－1. 2个反应器的运行周期均为6 h.其中IASBR的运行时间分布：进水 15 min, 3个不曝气 (35 min)/曝气 (60 min)循环,沉淀 40 min,出水 15 min,闲置5 min；连续曝气SBR运行时间分布：进水15min,不曝气 105min,曝气180 min,出水15 min,闲置5 min.间歇曝气SBR和连续曝气SBR在不爆气阶段和曝气阶段的时间总和相等,试验周期时间结构如图2所示.2个反应器曝气阶段的曝气率均控制在200 ml·min－1.两个反应器均在每一个循环的开始进水750 ml,水力停留时间HRT为16 h.每天在沉淀阶段开始前排出275 ml的混合液,污泥停留时间为7.2 d.

图2 试验周期时间结构图Fig.2 Operation cycle of IASBR and SBR

1.4 水质分析方法

2 结果与讨论

2.1 IASBR和SBR系统在脱氮过程中的比较

2.2 IASBR和SBR系统在除磷过程中的比较

图3 IASBR和SBR出水中NH-N质量浓度Fig.3 Profile of effluent NH-N concentrations in IASBR and SBR

图4 IASBR和SBR出水中NO-N质量浓度Fig.4 Profile of effluent NO-N concentrations in IASBR and SBR

图5 IASBR和SBR出水中NO?-N质量浓度Fig.5 Profile of effluent NO-N concentrations in IASBR and SBR

图6 IASBR和SBR出水中PO-P质量浓度Fig.6 Profile of effluent PO-P concentrations in IASBR and SBR

3 结论

1)与连续曝气SBR相比,间歇曝气SBR系统缩短了系统运行稳定的时间；间歇曝气SBR对氨氮和磷酸根的去除率更高.

2)间歇曝气有利于聚磷菌PAOs的生长,可以很好的实现强化生物脱磷过程.

3)间歇曝气SBR出水中氮、磷和COD浓度均达到了中国城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918－2002)一级标准.

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Biological Nitrogen and Phosphorus Removal Efficiency by Intermittent Aeration and Continues Aeration Compared

PAN Min，HUANG Xiao-ming
（School of Environmental Science and Technology，Xiamen University of Technology，Xiamen 361024，China）

Biological nitrogen and phosphorus removal was investigated by an intermittently aerated sequencing batch reactor（IASBR）and a sequencing batch reactor（SBR）.The removal efficiencies of ammonium-nitrogen（NH-N）were 99.30% and 98.73%，respectively in IASBR and SBR in steady operation，while phosphorus（PO-P）removal efficiencies were 97.02%and 67.47%in IASBR and SBR respectively.The intermittent aeration pattern has better effect for biological phosphorus removal.Effluent NH-N，PO-P and COD concentrations in the IASBR meets ChinaⅠEmission Standards.

intermittent aeration；continuous aeration；ammonium；phosphorus

X703

A

1673－4432（2015）05－0101－04

（责任编辑 李 宁）

2015－05－26

2015－09－29

教育部留学回国人员科研启动基金 (教外司留 ［2015］311号)；厦门理工学院高层次人才项目(YKJ14037R)；厦门理工学院对外科技合作交流专项 (E201401200)

潘敏(1982－),女,讲师,博士,研究方向为废水生物处理.E-mail：panmin＠xmut.edu.cn