生活污水中的氮磷超標(biāo)排放很大程度上導(dǎo)致了水體污染和富營養(yǎng)化。因此，尋求高效、經(jīng)濟(jì)、簡易的生活污水處理方法成為國內(nèi)外學(xué)者研究的方向。SBR 工藝因具有工藝簡單、節(jié)省費(fèi)用及用地、運(yùn)行靈活、脫氮除磷效果好等優(yōu)點(diǎn)成為人們研究的熱點(diǎn)。在目前的實(shí)際應(yīng)用中，SBR 工藝大多以基本運(yùn)行方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，如A/O、A2/O、UCT、五段Bardenpho、Phostrip 等，但由于聚磷菌和反硝化細(xì)菌對碳源的競爭，導(dǎo)致這些傳統(tǒng)處理工藝脫氮除磷的效率都不是很高。筆者考察了采用A/O/A 模式的SBR 工藝對生活污水的處理效果。

1 材料和方法

1.1 SBR反應(yīng)器的運(yùn)行

實(shí)驗(yàn)用水采取人工配水，其中葡萄糖0.4 g/L（微生物生長所需碳源），NH4Cl 0.153 g/L（微生物生長所需氮源），K2HPO4 0.129 g/L 為磷源，以MgSO4、CaCl2及FeSO4等作為微量元素來源（50 L水中微量元素的添加量分別為MgSO4 3 g、CaCl2 18 g、FeSO40.06 g）。模擬廢水的進(jìn)水COD控制在400mg/L 左右，NH4+-N控制在40mg/L 左右，PO43--P 控制在5mg/L 左右。

反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成，尺寸為20 cm×20 cm×30 cm，有效容積為7 L。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行參數(shù)：瞬時(shí)進(jìn)水，厭氧60min，好氧240min，缺氧120min，靜置沉淀30min，閑置30min。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1 所示，好氧采用空氣壓縮機(jī)通過微孔曝氣頭曝氣，厭氧和缺氧均采用華夏D-8401 型多功能攪拌器攪拌，攪拌速度設(shè)有10個(gè)檔位，各檔位的攪拌速度依次遞增。實(shí)驗(yàn)過程中采用第一檔位，攪拌速度約為50 r/min。攪拌棒為不銹鋼材質(zhì)，直徑為6mm，長43 cm，每隔10 cm設(shè)有葉片，共設(shè)3個(gè)。曝氣及攪拌時(shí)間通過微電腦時(shí)間控制器控制。

實(shí)驗(yàn)所用污泥取自太原市河西北中部污水 處理廠的回流污泥，污泥取回后先悶曝1d，設(shè)定溫度25℃左右，pH 為6.5～8.5，按照“瞬時(shí)進(jìn)水—厭氧（2 h）—曝氣（5 h）—攪拌（3 h）—沉淀（2 h）—出水”的工況周期進(jìn)行污泥活性恢復(fù)，1d兩個(gè)周期，每個(gè)周期12 h，每個(gè)周期進(jìn)出水均為3.5 L。采用COD、NH4+-N逐漸遞增的方式運(yùn)行培養(yǎng)，其中COD從200～400mg/L，NH4+-N從20～40mg/L，2 天提高一次，每次提高幅度10%～20%。以污泥的MLSS 及COD、NH4+-N去除率來確定培養(yǎng)馴化的終點(diǎn)。最終MLSS 保持在4 000mg/L 左右，MLVSS/MLSS 為0.8左右，COD、NH4+-N的去除率達(dá)到90%左右。正常運(yùn)行后設(shè)計(jì)為1d三個(gè)周期，每個(gè)周期排水比為0.5。

 1.2 實(shí)驗(yàn)方法

通過改變SBR 系統(tǒng)的污泥齡SRT、溫度、曝氣量等探討不同實(shí)驗(yàn)條件對A/O/A 模式SBR 工藝處理生活污水的影響，并研究了運(yùn)行中缺氧段的反硝化聚磷現(xiàn)象。

水質(zhì)監(jiān)測方法采用國家環(huán)�？偩诸C布的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測定，見表1。

 2 結(jié)果與討論

2.1 SRT 對處理效果的影響

實(shí)驗(yàn)進(jìn)水COD為400mg/L，NH4+-N為40mg/L，PO43--P 為5mg/L，通過改變每日排泥量控制SRT分別為15、20、25、30d。研究了不同泥齡條件下該系統(tǒng)對COD、氮磷的去除效果，結(jié)果見圖2。

由圖2 可見，SRT 的變化對系統(tǒng)中COD的去除影響不大，4個(gè)SRT 條件下COD的去除率均達(dá)到93%以上，出水COD都符合GB 18918—2002一級A標(biāo)準(zhǔn)。這是由于在DO 充足且溫度適宜的條件下，系統(tǒng)中微生物生長良好，代謝速度較快，污泥活性較高，因此COD這種易于被微生物降解的有機(jī)物去除效果較好，受SRT 的影響不大。

隨著SRT 的增大，NH4+-N去除率明顯升高。這是因?yàn)橐匀コ齆H4+-N占主導(dǎo)作用的微生物為硝化細(xì)菌，而硝化細(xì)菌世代時(shí)間長，較長的SRT 對硝化細(xì)菌的生長繁殖及代謝過程有促進(jìn)作用，故NH4+-N去除率提高。由圖2 可知，SRT≤25d時(shí)，TN去除率隨著泥齡的增加而增大，這與該條件下NH4+-N去除率升高的原因一致。然而當(dāng)SRT 繼續(xù)增大，TN去除率下降，則是由于NO3--N的積累所致。

TP 的去除率隨著SRT 的增大而增加，這與聚磷菌世代時(shí)間較短相矛盾。這是由于實(shí)驗(yàn)采用的是A/O/A 運(yùn)行模式，系統(tǒng)中反硝化聚磷菌占有一定優(yōu)勢。而反硝化聚磷菌能在缺氧條件下利用NO3-作電子受體氧化細(xì)胞內(nèi)儲存的PHB，從而去除廢水中的氮，在除磷的同時(shí)進(jìn)行反硝化脫氮。據(jù)此，隨著SRT 的延長，硝化細(xì)菌產(chǎn)生的NO3-增多，可更好地被反硝化聚磷菌用來反硝化除磷，因此磷的去除率有一定的提高。所以，SRT 宜控制在25d左右。

2.2 溫度對處理效果的影響

溫度是微生物生長的重要生態(tài)因子。而污水的生物處理實(shí)質(zhì)是利用微生物體內(nèi)的酶促生化反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的代謝過程，因此酶本身所具有的蛋白質(zhì)特性就決定了污水生物處理反應(yīng)器必須在一定溫度范圍內(nèi)運(yùn)行才能取得良好的處理效果�？刂茰囟葹�15、20、25、30℃，研究溫度對SBR 系統(tǒng)污水處理效果的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3 可以看出，在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，COD、NH4+-N、TN、TP 的去除率均增大；當(dāng)溫度達(dá)到25℃時(shí)去除率分別高達(dá)98.3%、96%、83.6%、97.5%。此后隨著溫度繼續(xù)升高，出水的COD和NH4+-N均略有上升，去除率相應(yīng)有所下降，這是由于系統(tǒng)中參與各種酶促反應(yīng)的細(xì)菌只有在適宜的溫度條件下才可以正常代謝反應(yīng)，過高和過低的溫度都對其不利。綜上所述，實(shí)驗(yàn)最終選定25℃為系統(tǒng)最適溫度。

  2.3 曝氣量對處理效果的影響

SBR 系統(tǒng)的曝氣量大小、強(qiáng)度直接影響系統(tǒng)中的溶解氧以及活性污泥產(chǎn)率等。如曝氣量參數(shù)確定不當(dāng)，很容易引起污泥膨脹，影響最終的處理效果。

通過調(diào)節(jié)氣體流量計(jì)將曝氣量分別設(shè)定為32、48、64、80 L/h，研究曝氣量對處理效果的影響，結(jié)果見圖4。

 由圖4 可見：COD去除率受曝氣量的影響不大。當(dāng)曝氣量為32 L/h 時(shí)，系統(tǒng)中溶解氧＜2mg/L，活性污泥絮體內(nèi)的多數(shù)微生物處于缺氧狀態(tài)，抑制了微生物消耗降解有機(jī)物的生化過程，從而影響了處理效果。而當(dāng)曝氣量＞32 L/h 時(shí)，曝氣量對于處理效果的影響不再顯著，這說明只要給系統(tǒng)充分供氧，污泥中豐富的微生物對有機(jī)物的去除受DO 影響不大。另外，系統(tǒng)經(jīng)過充分的閑置期后，污泥的吸附能力較強(qiáng)也是去除COD的重要原因。

曝氣量為32、48、64、80 L/h 時(shí)NH4+-N去除率分別達(dá)到47.1%、66%、90.8%、84.7%。這是因?yàn)檫^低的DO 不利于硝化細(xì)菌進(jìn)行硝化反應(yīng)，導(dǎo)致處理效果差。曝氣量提高到64 L/h 時(shí)，DO 的提高使硝化反應(yīng)進(jìn)行得比較徹底，NH4+-N去除率達(dá)到最大。曝氣量繼續(xù)增大去除率下降是由于曝氣池內(nèi)過高的溶解氧使有機(jī)污染物分解過快，導(dǎo)致微生物缺乏營養(yǎng)，活性污泥易于老化。同理，TN的去除率亦隨著曝氣量的增加而增大，最終趨于平衡。

曝氣量為32 L/h 時(shí)，系統(tǒng)對TP 的去除率僅為40.5%。這是由于DO 過低使好氧聚磷菌的活性受到抑制，從而影響磷的去除。隨著曝氣量的提高，DO濃度上升，這一現(xiàn)象得到緩解，好氧聚磷菌的活性逐漸恢復(fù)，磷的去除率呈上升趨勢。當(dāng)曝氣量提高到80 L/h 時(shí)，TP 去除率由97.8%下降到86.6%，原因是好氧段曝氣量過大會使聚磷菌消耗過多的PHA，從而影響對磷的吸收。

綜上所述，該系統(tǒng)的最佳曝氣量應(yīng)確定64 L/h較為合理。

2.4 缺氧段的反硝化除磷現(xiàn)象

T. Kuba 等研究表明：當(dāng)微生物依次經(jīng)過厭氧、缺氧和好氧3個(gè)階段后，有一部分聚磷菌既能利用氧氣又可利用NO3-作為電子受體來聚磷。D. S.Lee 等證實(shí)了NO2-可以像NO3-一樣作為電子受體進(jìn)行反硝化除磷。

實(shí)驗(yàn)在25℃、SRT 為25d、曝氣量為64 L/h 的條件下，對系統(tǒng)缺氧階段的NO3-、NO2-和磷酸鹽進(jìn)行跟蹤測定，研究A/O/A 模式SBR 反應(yīng)器中缺氧段的反硝化除磷現(xiàn)象（見圖5）。

 由圖5 可見：缺氧階段一開始NO3-濃度下降，磷酸鹽隨之下降，說明該過程中反硝化聚磷菌利用NO3-作電子受體進(jìn)行了反硝化聚磷。當(dāng)NO3-＜2mg/L時(shí)，系統(tǒng)中的NO2-開始被消耗，表明反硝化聚磷菌開始利用NO2-進(jìn)行缺氧吸磷。這里認(rèn)為：當(dāng)系統(tǒng)中NO3-和NO2-共存時(shí)，NO3-首先被消耗，但當(dāng)NO3-濃度下降到一定程度時(shí)，NO2-隨之被消耗。通過計(jì)算可知缺氧段的反硝化除磷占整個(gè)除磷過程的9.3%。具體參見http://szhmdq.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論

（1）實(shí)驗(yàn)確定該系統(tǒng)的SRT 為25d，溫度為25℃，曝氣量為64 L/h 為最佳條件，經(jīng)過一段時(shí)間的連續(xù)運(yùn)行，對COD、NH4+-N、TN、TP 的去除率分別達(dá)到92.9%、90.8%、82.9%、97.8%。生活污水經(jīng)該系統(tǒng)處理后可以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 18918—2002 的一級A 標(biāo)準(zhǔn)。

（2）實(shí)驗(yàn)采用A/O/A 模式的SBR 工藝，通過連續(xù)培養(yǎng)，系統(tǒng)中出現(xiàn)了一定程度的反硝化聚磷現(xiàn)象，雖然缺氧段對磷酸鹽的去除僅占9.3%，但可為今后的研究提供一定理論依據(jù)和技術(shù)支持。