ＡＢＲ反應器是在ＵＡＳＢ反應器的基礎上發(fā)展起來(lái)的，具有運行方式簡(jiǎn)單、管理方便、經(jīng)濟投入低及對生物量具有優(yōu)良的截留能力和運行性能可靠等優(yōu)點(diǎn)[1，2]。采用ＡＢＲ反應器對生活污水進(jìn)行處理，使污水中大部分有機物得到降解，但是對氮和磷的去除效果較差，難以達到越來(lái)越嚴格的排放標準。為了脫氮除磷并進(jìn)一步去除有機物，筆者采用ＳＢＲ作為后續處理，確定了最佳運行參數和對生活污水的處理效果。

1　試驗裝置與方法

1．1　試驗裝置

ＡＢＲ反應器和ＳＢＲ裝置均采用有機玻璃加工制作。ＡＢＲ反應器由3個(gè)隔室組成，有效容積為30Ｌ，反應器上流室和下流室的水平寬度比為3∶1。設計折流板底部折角為45°，這樣可以使底物和生物量更好的接觸[3，4]。進(jìn)水采用蠕動(dòng)泵加壓，產(chǎn)生的沼氣由反應器頂部排出。ＳＢＲ反應器有效容積為20Ｌ，工藝流程如圖1所示。

圖1　工藝流程

1．2　原水水質(zhì)

試驗原水為河北工程大學(xué)校內生活污水，水質(zhì)指標見(jiàn)表1。

表1　原水水質(zhì) ｍｇ/Ｌ

1．3　分析項目及方法

ＣＯＤ：重鉻酸鉀法；ＳＳ：重量法；氨氮：納氏試劑分光光度法；ＴＰ：鉬酸銨分光光度法；ＴＮ：過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法[5]。

2　結果與討論

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2．1．1　水力停留時(shí)間對處理效果的影響

通過(guò)改變進(jìn)水流量來(lái)調節水力停留時(shí)間，當水力停留時(shí)間分別為36、30、24、20、15、12、10、8、6ｈ時(shí)，系統對有機物的去除效果如圖2所示。

圖2　水力停留時(shí)間對ＣＯＤ去除效果的影響

從圖2可見(jiàn)，在ＨＲＴ由30ｈ縮短至12ｈ過(guò)程中，對ＣＯＤ去除率和ＣＯＤ出水濃度影響不大；當ＨＲＴ降至10ｈ以下時(shí)，對ＣＯＤ去除率和ＣＯＤ出水濃度開(kāi)始下降，因為停留時(shí)間太短，微生物完成對有機物的有效降解時(shí)間達不到；但當ＨＲＴ為36ｈ時(shí)，出水水質(zhì)較差，主要原因是水力停留時(shí)間太長(cháng)，上升流速超出一定范圍后，反應器中的污泥可能會(huì )被過(guò)大的水力沖擊作用而帶出反應器，使得反應器內不能保持足夠多的生物量，從而影響去除效果。在實(shí)際工程運用中，當反應器的容積已經(jīng)確定，水力停留時(shí)間越小，單位時(shí)間處理的廢水量越大，因此選擇水力停留時(shí)間(ＨＲＴ)的參數為12ｈ，且在該參數條件下出水ＣＯＤ均小于100ｍｇ/Ｌ，且ＣＯＤ去除效果良好。

2．1．2　溫度對處理效果的影響

固定ＨＴＲ為12ｈ，研究在不同溫度下ＡＢＲ反應器對ＣＯＤ的去除效果，如表2所示。

表2　溫度對ＣＯＤ去除效果的影響

從表2可以看出，隨著(zhù)水溫的升高，ＣＯＤ去除率隨之增加，溫度的升高可以加快厭氧消化菌對有機污染物的分解速率，并能降低厭氧污泥混合液的黏度，這使污泥的沉降性能發(fā)生了變化，從而影響了出水的水質(zhì)。溫度大于16．0℃，ＣＯＤ去除效率大于70％，出水ＣＯＤ小于100ｍｇ/Ｌ；當水溫小于13℃時(shí)ＣＯＤ出水大于100ｍｇ/Ｌ，但是仍有50％的去除率，是因為系統內保持了最大的生物量，在一定程度上抵消了溫度下降所帶來(lái)的不利影響。說(shuō)明反應器在短ＨＲＴ及中低溫下處理生活污水是可行的，但在北方冬季當水溫過(guò)低時(shí)可采取一定的措施提高ＣＯＤ的去除率，如：延長(cháng)ＨＲＴ、增加外循環(huán)或對反應器進(jìn)行保溫等。

2．1．3　容積負荷對處理效果的影響

在厭氧生物處理中，容積負荷是一個(gè)重要的工藝參數，它集中反映了進(jìn)水濃度和水力停留時(shí)間對厭氧生物處理過(guò)程的綜合影響。進(jìn)水容積負荷與ＣＯＤ去除率之間的關(guān)系見(jiàn)圖3。

圖3　容積負荷對ＣＯＤ去除效果的影響

從圖3中可看出，進(jìn)水容積負荷在0．37～1．042ｋｇ/(ｍ3·ｄ)變化，隨著(zhù)容積負荷的增加，ＣＯＤ去除率逐漸增加，當容積負荷增加到0．69ｋｇ/(ｍ3·ｄ)時(shí)，ＣＯＤ去除率增加到80％，繼續增加容積負荷ＣＯＤ的去除率變化不大，都在80％以上。說(shuō)明當容積負荷在0．69～1．042ｋｇ/(ｍ3·ｄ)時(shí)，ＡＢＲ厭氧反應系統對容積負荷的沖擊具有較好的適應性。

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2．2．1　厭氧時(shí)間對處理效果的影響

厭氧時(shí)間是影響磷去除效果的重要因素。磷的去除是通過(guò)聚磷菌在厭氧時(shí)釋磷，在好氧時(shí)過(guò)量吸磷來(lái)實(shí)現的。磷的厭氧釋放是好氧吸磷和除磷的前提條件，吸磷能力的大小取決于磷的厭氧釋放情況。厭氧釋磷越充分，聚磷菌貯存的能量就越多，到了好氧階段吸磷效果就越好，出水的磷濃度就越低，處理效果就越好。污水中總磷濃度隨時(shí)間的變化趨勢見(jiàn)圖4。

圖4　厭氧時(shí)間對ＴＰ去除效果的影響

從圖4可以看出，厭氧2ｈ聚磷菌放磷基本完畢，總磷濃度從6．12升至10．34ｍｇ/Ｌ。若再增加厭氧時(shí)間，放磷速度相當緩慢，因此確定厭氧時(shí)間為2ｈ。

2．2．2　曝氣時(shí)間對處理效果的影響
曝氣時(shí)間是影響處理效果最主要的因素。污水中ＣＯＤ和氨氮濃度隨時(shí)間的變化趨勢見(jiàn)圖5和圖6。

圖5　曝氣時(shí)間對ＣＯＤ去除效果的影響

圖6　曝氣時(shí)間對氨氮去除效果的影響

從圖5可以看出，在曝氣1ｈ后ＣＯＤ降到50ｍｇ/Ｌ，已經(jīng)能夠滿(mǎn)足城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準(ＧＢ18918-2002)中一級Ａ標準；曝氣2ｈ后ＣＯＤ降到25．7ｍｇ/Ｌ；繼續增加曝氣時(shí)間對ＣＯＤ的去除效果基本不再增加。事實(shí)上由于ＡＢＲ工藝已去除大部分的有機物，所以ＳＢＲ在較短的時(shí)間內出水的ＣＯＤ就能達到排放的標準。從圖6可以看出，曝氣1ｈ，氨氮從23．5ｍｇ/Ｌ降低到19．7ｍｇ/Ｌ，去除率只有16．2％；當曝氣時(shí)間在3．5ｈ以上時(shí)，氨氮濃度小于5．5ｍｇ/Ｌ。綜合曝氣時(shí)間對ＣＯＤ和氨氮去除效果的影響，確定曝氣時(shí)間為3．5ｈ。

以前面確定的最佳厭氧、曝氣時(shí)間確定ＳＢＲ的運行周期為10ｈ，進(jìn)水2ｈ，曝氣3．5ｈ，停曝攪拌2ｈ，沉淀1ｈ，排水0．5ｈ，靜置1ｈ。

2．3?。粒拢?ＳＢＲ對生活污水的處理效果

ＡＢＲ-ＳＢＲ工藝對生活污水的處理效果見(jiàn)表3。

表3　對生活污水的處理效果ｍｇ/Ｌ

從表3可以看出，ＡＢＲ反應器對ＣＯＤ處理效果較好，出水ＣＯＤ<100ｍｇ/Ｌ，對ＳＳ也有一定的去除，去除率在70％以上；但是對氮、磷的處理效果較差，有時(shí)出水的氨氮和磷比進(jìn)水的還高。采用ＳＢＲ進(jìn)行后續處理，出水ＣＯＤ和ＳＳ達到城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準(ＧＢ18918-2002)中一級Ａ標準；出水的氨氮、ＴＮ和ＴＰ優(yōu)于ＧＢ18918-2002的一級Ｂ標準。

3　結　論

(1)ＡＢＲ反應器在短ＨＲＴ及中低溫下處理生活污水是可行的，并且對容積負荷的沖擊具有較好的適應性。

(2)在水力停留時(shí)間12ｈ下，ＡＢＲ反應器對ＣＯＤ處理效果較好，出水ＣＯＤ<100ｍｇ/Ｌ，對ＳＳ也有一定的去除，去除率在70％以上。

(3)采用ＡＢＲ-ＳＢＲ工藝處理生活污水，出水ＣＯＤ和ＳＳ達到城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準(ＧＢ18918-2002)中一級Ａ標準；出水的氨氮、ＴＮ和ＴＰ優(yōu)于ＧＢ18918-2002的一級Ｂ標準