1 引言

　　水污染現(xiàn)象嚴(yán)重是我國面臨的重要的環(huán)境問題之一。我國排放的污水主要為工業(yè)污水，工業(yè)污水排放量可達(dá)到總污水排放量的 70% 以上，而大部分的工業(yè)污水為高濃度有機(jī)污水，其 COD 的含量一般在 2000 mg·L - 1 以上。COD 是判斷處理后污水能否達(dá)標(biāo)排放的重要指標(biāo)之一，COD 越高，表示污水的有機(jī)物污染現(xiàn)象越嚴(yán)重，如果污水中的 COD 沒有得到有效處理或未經(jīng)處理排入水體，污染物會(huì)被水體底部的污泥吸附而沉積，對(duì)水生植物和動(dòng)物造成不同程度的毒害作用，人類若食用此類有毒的植物或動(dòng)物會(huì)導(dǎo)致慢性中毒等疾病。因此，高濃度有機(jī)污水的有效處理對(duì)人類身體健康尤為重要。

　　高濃度有機(jī)污水處理難度高，對(duì)工藝的要求較為嚴(yán)格，一直是國內(nèi)外環(huán)保研究領(lǐng)域的難題之一，有些工廠在原有污水處理流程的基礎(chǔ)上增加預(yù)處理階段或中間處理階段來提高 COD的去除效果。SBR 是序批式活性污泥法的簡稱，該工藝具有工藝簡單和耐沖擊負(fù)荷高的特點(diǎn)，但目前國內(nèi)對(duì) SBR 參與高濃度有機(jī)污水處理的研究相對(duì)較少。因此采用 SBR 反應(yīng)器處理模擬高濃度有機(jī)污水，探究不同曝氣時(shí)間和曝氣量對(duì) SBR 反應(yīng)器的 COD 去除效果的影響，為我國高濃度有機(jī)污水的有效處理提供有價(jià)值的參考。

　　1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

　　2. 1 原水水質(zhì)與接種污泥

　　該實(shí)驗(yàn)采用紅糖配置高濃度有機(jī)污水，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測得，不同濃度的紅糖溶液對(duì)應(yīng)的 COD 含量詳見表 1。為使實(shí)驗(yàn)中模擬污水的 COD 維持在 2500 mg·L - 1 左右，確定該實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬污水的紅糖濃度為 4. 46 g·L - 1 。模擬污水中其他微量元素濃度詳見表 2。摸擬污水的氨氮濃度為( 120 ± 10) mg·L - 1 ，模擬污水中的總磷濃度為( 30 ± 5 ) mg · L - 1 。同時(shí)加入適量的NaHCO3 溶液，使模擬污水的 pH 維持在 6 ～ 8 之間。

　　活性污泥取自七格污水處理廠，取回的污泥盛放至廣口容器，通過持續(xù)曝氣的方法對(duì)污泥進(jìn)行馴化，馴化時(shí)間為兩個(gè)星期左右，當(dāng)污泥呈現(xiàn)黃褐色時(shí)表示馴化完成，接種污泥 MLSS為 4g·L - 1 。實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)前對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行清理以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。清理結(jié)束后取馴化好的污泥180 g，將配置好的模擬污水和污泥定容至 90 L 并倒入進(jìn)水箱中，同時(shí)設(shè)定系統(tǒng)的進(jìn)水流量為 3 L·min - 1 。

　　2. 2 實(shí)驗(yàn)裝置和方法

　　SBR 反應(yīng)器的構(gòu)成以及運(yùn)行流程詳見圖 1。該裝置在原本SBR 反應(yīng)器的基礎(chǔ)上安裝了五個(gè)儀表，用于人工設(shè)定各階段的運(yùn)行時(shí)間，使整個(gè)系統(tǒng)的控制更為簡捷，并能夠有效節(jié)省人力和時(shí)間。該反應(yīng)器的有效容積為 90 L。反應(yīng)器在啟動(dòng)后持續(xù)進(jìn)水，當(dāng)實(shí)際水位達(dá)到感應(yīng)位置后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止進(jìn)水。進(jìn)水結(jié)束后進(jìn)入曝氣階段，曝氣可以使污泥和氧氣充分的接觸，同時(shí)利用攪拌器對(duì)混合液進(jìn)行攪拌，使曝氣階段發(fā)生的反應(yīng)更加充分。曝氣停止后，反應(yīng)器進(jìn)入沉淀階段，通過靜止使污泥和污水進(jìn)行分離，靜止時(shí)間設(shè)為 30min。沉淀后利用潷水器將上清液排出，反應(yīng)器出水流量設(shè)為 100 mL·s - 1 。出水完成后系統(tǒng)進(jìn)入閑置階段，開啟攪拌器，對(duì)污泥進(jìn)行攪拌，使污泥中微生物的活性得到恢復(fù)，閑置時(shí)間設(shè)定為 25min。具體聯(lián)系污水寶或參見http://szhmdq.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　實(shí)驗(yàn)分兩次進(jìn)行，第一次實(shí)驗(yàn)分為十組，采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式來探究曝氣時(shí)間對(duì)污水中 COD 去除效果的影響; 第二次實(shí)驗(yàn)分為五組，在第一次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上探究曝氣量對(duì)污水中 COD去除效果的影響。兩次實(shí)驗(yàn)的沉淀時(shí)間均設(shè)定為 30 min，出水流量設(shè)為 100 mL · s - 1 ，第一組實(shí)驗(yàn)設(shè)定曝氣量為 5. 5 L ·min - 1 ，曝氣時(shí)間分別設(shè)為 8 h 和 10 h。并對(duì)處理后的污水中COD 進(jìn)行檢測。第二次實(shí)驗(yàn)將曝氣量調(diào)整為 10 L·min - 1 ，曝氣時(shí)間調(diào)整為 10 h，其他參數(shù)與第一組實(shí)驗(yàn)相同，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)出水 COD 以及 COD 的平均去除率進(jìn)行檢測和計(jì)算，并對(duì)最后的結(jié)果進(jìn)行整理分析。

　　2. 3 分析項(xiàng)目與方法

　　實(shí)驗(yàn)中 COD 采用快速密閉催化消解法測定; pH 采用玻璃電極法進(jìn)行測定; 氨氮采用納氏試劑分光光度法測定; 總磷采用鉬酸鹽分光光度法測定。曝氣量采用 LZB - 6WB 玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量。

　　3 結(jié)果與討論

　　3. 1 曝氣時(shí)間對(duì) SBR 反應(yīng)器效果影響

　　曝氣階段是影響 SBR 反應(yīng)器處理效果的重要階段，本次實(shí)驗(yàn)取曝氣量為 5. 5 L·min - 1 ，曝氣時(shí)間分別設(shè)定為 8 h 和 10 h，每個(gè)曝氣時(shí)間做 5 組實(shí)驗(yàn)，共 10 組實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)取 3 個(gè)樣本。曝氣結(jié)束后對(duì)水樣中的 COD 進(jìn)行檢測，實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳見表 2。當(dāng)曝氣時(shí)間為 8 h 時(shí)，出水 COD 的平均值為 706. 2 mg·L - 1 。當(dāng)曝氣時(shí)間為 10 h 時(shí)，出水 COD 的平均值為 675 mg·L - 1 ，COD處理效果優(yōu)于曝氣時(shí)間為 8 h 的 COD 處理效果。不同曝氣時(shí)間下的 COD 平均去除率詳見圖 2，曝氣時(shí)間為 8h 時(shí)，COD 平均去除率為 69. 4% ，曝氣時(shí)間為 10 h 時(shí)，COD 的平均去除率為71% 。在曝氣量相同的情況下，曝氣時(shí)間越長，COD 去除效果越好。這是因?yàn)楫?dāng)曝氣時(shí)間增加，延長了污泥在好氧狀態(tài)的時(shí)間，為污泥去除有機(jī)物提供了充足的時(shí)間，使 COD 去除更加充分，而相對(duì)較短的曝氣時(shí)間不能為污泥提供充足的作用時(shí)間，所以曝氣時(shí)間為 8 h 的 COD 去除率要低于曝氣時(shí)間為 10 h 的COD 去除率。楊紅薇等研究 SBR 法處理高鹽肝素廢水的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)進(jìn)水 pH 為 7. 5、反應(yīng)溫度在 26 ～ 29℃ 時(shí)，控制曝氣時(shí)間在10 h，COD 的去除率能穩(wěn)定在 85% 以上，當(dāng)曝氣時(shí)間大于 10 h 時(shí)，COD 的去除率會(huì)隨著曝氣時(shí)間的增加而下降，這是因?yàn)槲鬯�中的剩余有機(jī)物很難降解，部分微生物因缺乏營養(yǎng)物質(zhì)和曝氣過量而進(jìn)行內(nèi)源呼吸，從而使出水水質(zhì)變差，COD 的去除率變低。

　　3. 2 曝氣量對(duì) SBR 反應(yīng)器效果影響

　　COD 效果的影響，實(shí)驗(yàn)共 5 組，每組實(shí)驗(yàn)取 3 個(gè)樣品，曝氣量設(shè)定為 10 L·min - 1 ，曝氣時(shí)間設(shè)為 10 h，實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳見表 4。第二次實(shí)驗(yàn)的COD 平均去除率與第一次實(shí)驗(yàn)中曝氣時(shí)間為 10 h，曝氣量為 5. 5 L·min - 1 的 COD 平均去除率詳見圖 3。當(dāng)曝氣量升為 10 L·min - 1 時(shí)，出水 COD 的平均值為 484. 6 mg·L - 1 ，COD 的平均去除率為 78. 5% ，明顯高于曝氣時(shí)間為 10 h 時(shí)的COD 平均去除率 71% 。這可能是因?yàn)槲勰嘣谄貧怆A段具有較強(qiáng)的吸附能力，但曝氣會(huì)沖刷污泥表層存在的 COD，導(dǎo)致 COD去除率會(huì)有顯著的升高，當(dāng)曝氣量增加，沖刷作用也隨之增強(qiáng)，所以導(dǎo)致曝氣量為 10 L·min - 1 的COD 去除效果更好。也可能是因?yàn)樵谙嗤�的曝氣時(shí)間內(nèi)，曝氣量越大，污泥和污水的混合越充分，微生物和有機(jī)物的接觸也越充分，從而導(dǎo)致在相同的曝氣時(shí)間內(nèi)，曝氣量越大，COD 的去除效果也就越明顯。

　　4 總結(jié)

　　( 1) 當(dāng)曝氣量均為 5. 5 L· min - 1 時(shí)，曝氣時(shí)間為 8 h 的COD 平均去除率為 69. 4% ，曝氣量為 10 h 的 COD 平均去除率為 71% 。表明在曝氣時(shí)間小于 10 h 時(shí)，曝氣時(shí)間越長，COD 處理效果越好。

　　( 2) 當(dāng)曝氣時(shí)間均為 10 h 時(shí)，曝氣量為 10 L· min - 1 的COD 平均去除率為 78. 5% 。表明當(dāng)曝氣時(shí)間相同的情況下，曝氣量越大，COD 的去除效果越好。

　　( 3) SBR 反應(yīng)器具有良好的 COD 去除效果，可以根據(jù)實(shí)際情況，通過改變曝氣時(shí)間和曝氣量等參數(shù)，提高 COD 的去除率。可應(yīng)用于高濃度有機(jī)污水處理中的預(yù)處理階段或中間處理階段，有利于我國高濃度有機(jī)污水的達(dá)標(biāo)排放。(來源：東北林業(yè)大學(xué))