SBBR处理高氨氮城市污水运行模式探究

倪宝云 李帅 杨云龙 太原理工大学环境科学与工程学院 030024

SBBR处理高氨氮城市污水运行模式探究

倪宝云 李帅 杨云龙 太原理工大学环境科学与工程学院 030024

为了提高高氨氮含量的城市污水脱氮效率，对SBBR工艺处理该类污水运行模式进行了研究，比较三种运行模式,得出好氧（1h）—缺氧（2h）间歇曝气运行模式脱氮效果最好，可以满足脱氮要求。

高氨氮；SBBR；运行模式；城市污水

序批式生物膜反应器(Sequencing Batch Biofilm Reactor，SBBR)是在序批式反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR)中引入生物膜而开发出来的一种新型复合式生物膜反应器,是目前国内外正在研究、应用的一种污水生物处理新工艺。SBBR兼有活性污泥法和生物膜法的优点，本身是厌氧—好氧交替过程，具有更好的脱氮除磷效果。SBBR工艺简单，基建、运行费用低，适合于城市污水处理。但是，城市污水存在碳源偏低，导致C、N、P比例失衡，成为高效脱氮除磷的关键和难点。

本实验针对氨氮偏高的城市污水（NH3-N含量50～70mg/L，C/N为3～6左右）研究SBBR工艺处理该类城市污水的运行模式对脱氮效果的影响，以期对今后的工程应用有所指导。

1 材料与方法

1.1 试验装置及材料

实验装置：如图1所示，该实验装置为有机玻璃制成，内径为18.8cm，有效容积13L，其中下部3L为沉淀区。本实验挂膜采用立体弹性填料，这种填料在实际工程中应用较多，具有一定的代表性。填料的填充比为20%（填料、生物膜之和与反应区体积之比）。

实验材料：实验用水取自太原市河西北中部污水处理厂细格栅之前的城市污水;弹性立体填料由河南省巩义市龙洋净水材料有限公司提供。

图1 SBBR实验装置示意图

1.2 实验水质

实验采用取自太原市河西北中部污水处理厂细格栅之前的城市污水，该污水的特点是氨氮偏高，达50～70mg/L，C/N为3～6左右，具体的水质指标见表1。

1.3 测定指标及方法

COD：重铬酸钾法；NH4+-N：纳氏试剂分光光度法；NO-N：N－（1—萘基）—乙二胺分光光度法；NO-N：酚二磺酸分光光度法；TP：过硫酸钾消解—钼锑抗分光光度法；pH：电极法。

2 结果与讨论

2.1 连续曝气运行模式对脱氮效果的影响

按照进水→曝气→沉淀→排水的周期运行，其中进水、沉淀、排水共计1h，曝气7h，每个周期8h，一天只运行两个周期，在每个周期后面（排水之前）加上一个闲置阶段。在DO=3.5～4.5mg/L，回流比1∶1，水温22℃的条件下，连续稳定运行一个月。图2显示了一个典型周期内各污染物指标随曝气时间的变化曲线。

图2 SBBR连续曝气运行稳定后各污染指标在一个周期内的变化情况

由图2可知，整个SBBR连续曝气运行方式下，COD、NH3-N的去除效果一直都很好，COD可以稳定维持在50mg/L以下，出水NH3-N已达到1mg/L以下。NO-N值在前期随着NH3-N值的降低而逐渐升高，在系统内尚含有一定浓度NH3-N（2.55mg/L）时，NO-N值即开始缓慢减小，随着曝气时间的延长，NO-N值继续降低，直至为零。主要原因在于，NO-N很不稳定，在有氧的条件下很容易被转化为NO-N。而NO-N值在曝气反应期间不断增加，整个过程中含量都超过NO-N值，表明反应器内的NH3-N更多的经历了全程硝化，被转化为NO-N。在该运行模式下，没有缺氧过程，所以认为在该过程中TN的降低是由于部分氨氮被同化合成细胞物质引起的。稳定后出水TN（NOX--N与NH3-N之和）维持在30mg/L左右，去除率在37.5%左右。

表1 原水水质主要参数

2.2 好氧（1h）—缺氧（1h）高频间歇曝气运行模式对脱氮效果的影响

运行模式为好氧（1h）—缺氧（1h）—好氧（1h）—缺氧（1h）—好氧（1h）—缺氧（1h）—好氧（1h），反应时间共计7h，控制参数与连续曝气运行模式一致，反应阶段的运行方式为曝气55min，停止曝气5min（取样），缺氧搅拌60min（取样），顺序循环进行。由于停止曝气后DO需经过几分钟才能降到1.0mg/L以下，所以将停止曝气后的5min归入好氧段。这样，反应过程中，好氧段共计为4h，缺氧段共计为3h。图3为相应的各污染物指标随反应时间的变化曲线。

由图3可知，COD的变化曲线基本与连续曝气运行模式一样，高频间歇曝气方式几乎对COD的降解没有影响，只是在缺氧段COD降解速率慢了一些。NH3-N值的变化呈现出明显的“台阶”状，这是因为NH3-N在好氧段被快速转化为NO-N或NO-N，缺氧段基本不变，这是由于没有分子态氧，硝化活动受到抑制，缺氧段有机氮的转化甚至还有可能导致NH3-N的增加。NH3-N在这4h好氧段被转化速率可达9.77mg/(L·h)。NO-N 和NO-N的变化趋势基本相同，呈“波浪”状，但他们之和呈增长的趋势，只是NO-N在反应后期由于被转化为NO-N，所以出现下降。TN随反应时间的变化下降，但下降的速度和下降的幅度都要比前者小，系统出水TN维持在35mg/L左右，去除率在25%左右，效果较差。

2.3 好氧（1h）—缺氧（2h）间歇曝气运行方式脱氮效果的影响

反应阶段的运行方式为好氧（1h）—缺氧（2h）—好氧（1h）—缺氧（2h）—好氧（1h），反应时间共计7h。好氧时间共计3h，缺氧搅拌时间共计4h。试验控制参数同前。图4为相应的各污染物指标随曝气时间的变化曲线。

3 结论

（1）连续曝气运行模式TN出水效果一般，TN维持在30mg/L左右，去除率在37.5%左右，整个脱氮过程，氨氮大部分转化为硝态氮，存在硝态氮积累问题，脱氮不彻底。

（2）好氧（1h）—缺氧（1h）高频间歇曝气运行模式TN出水效果较差，TN维持在35mg/L左右，去除率在25%左右，硝态氮积累严重，说明脱氮过程中反硝化过程受到一定程度的抑制。

（3）好氧（1h）—缺氧（2h）间歇曝气运行方式对TN的去除效果最好。从试验结果可知，出水TN在15～30mg/L之间，去除率达50%。今后实验过程中可以调整适当的回流比和溶解氧浓度，以期使出水TN达到污染物排放标准（GB18918-2002）的一级A（≤15mg/L）标准。

图3 好氧（1h）—缺氧（1h）间歇曝气运行方式下各指标在一个周期内变化情况

图4 好氧（1h）—缺氧（2h）间歇曝气运行各指标在一个周期内的变化情况

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