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

1　試驗(yàn)裝置與方法

1．1　試驗(yàn)裝置

ＡＢＲ反應(yīng)器和ＳＢＲ裝置均采用有機(jī)玻璃加工制作。ＡＢＲ反應(yīng)器由3個(gè)隔室組成，有效容積為30Ｌ，反應(yīng)器上流室和下流室的水平寬度比為3∶1。設(shè)計(jì)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(yīng)器頂部排出。ＳＢＲ反應(yīng)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(yàn)原水為河北工程大學(xué)校內(nèi)生活污水，水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1　原水水質(zhì) ｍｇ/Ｌ

1．3　分析項(xiàng)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：過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法[5]。

2　結(jié)果與討論

2．1　ＡＢＲ反應(yīng)器處理效果的影響因素

2．1．1　水力停留時(shí)間對處理效果的影響

通過改變進(jìn)水流量來調(diào)節(jié)水力停留時(shí)間，當(dāng)水力停留時(shí)間分別為36、30、24、20、15、12、10、8、6ｈ時(shí)，系統(tǒng)對有機(jī)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，在ＨＲＴ由30ｈ縮短至12ｈ過程中，對ＣＯＤ去除率和ＣＯＤ出水濃度影響不大；當(dāng)ＨＲＴ降至10ｈ以下時(shí)，對ＣＯＤ去除率和ＣＯＤ出水濃度開始下降，因?yàn)橥Ａ魰r(shí)間太短，微生物完成對有機(jī)物的有效降解時(shí)間達(dá)不到；但當(dāng)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，上升流速超出一定范圍后，反應(yīng)器中的污泥可能會(huì)被過大的水力沖擊作用而帶出反應(yīng)器，使得反應(yīng)器內(nèi)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(yùn)用中，當(dāng)反應(yīng)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(shù)為12ｈ，且在該參數(shù)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(yīng)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(jī)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(dāng)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?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)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的不利影響。說明反應(yīng)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(dāng)水溫過低時(shí)可采取一定的措施提高ＣＯＤ的去除率，如：延長ＨＲＴ、增加外循環(huán)或?qū)Ψ磻?yīng)器進(jìn)行保溫等。

2．1．3　容積負(fù)荷對處理效果的影響

在厭氧生物處理中，容積負(fù)荷是一個(gè)重要的工藝參數(shù)，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程的綜合影響。進(jìn)水容積負(fù)荷與ＣＯＤ去除率之間的關(guān)系見圖3。

圖3　容積負(fù)荷對ＣＯＤ去除效果的影響

從圖3中可看出，進(jìn)水容積負(fù)荷在0．37～1．042ｋｇ/(ｍ3·ｄ)變化，隨著容積負(fù)荷的增加，ＣＯＤ去除率逐漸增加，當(dāng)容積負(fù)荷增加到0．69ｋｇ/(ｍ3·ｄ)時(shí)，ＣＯＤ去除率增加到80％，繼續(xù)增加容積負(fù)荷ＣＯＤ的去除率變化不大，都在80％以上。說明當(dāng)容積負(fù)荷在0．69～1．042ｋｇ/(ｍ3·ｄ)時(shí)，ＡＢＲ厭氧反應(yīng)系統(tǒng)對容積負(fù)荷的沖擊具有較好的適應(yīng)性。

2．2　ＳＢＲ反應(yīng)器處理效果的影響因素

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。磷的去除是通過聚磷菌在厭氧時(shí)釋磷，在好氧時(shí)過量吸磷來實(shí)現(xiàn)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(dāng)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)能夠滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(ＧＢ18918-2002)中一級Ａ標(biāo)準(zhǔn)；曝氣2ｈ后ＣＯＤ降到25．7ｍｇ/Ｌ；繼續(xù)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(jī)物，所以ＳＢＲ在較短的時(shí)間內(nèi)出水的ＣＯＤ就能達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)。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(dāng)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(yùn)行周期為10ｈ，進(jìn)水2ｈ，曝氣3．5ｈ，停曝?cái)嚢?ｈ，沉淀1ｈ，排水0．5ｈ，靜置1ｈ。

2．3　ＡＢＲ-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(yīng)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(xù)處理，出水ＣＯＤ和ＳＳ達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(ＧＢ18918-2002)中一級Ａ標(biāo)準(zhǔn)；出水的氨氮、ＴＮ和ＴＰ優(yōu)于ＧＢ18918-2002的一級Ｂ標(biāo)準(zhǔn)。

3　結(jié)　論

(1)ＡＢＲ反應(yīng)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(fù)荷的沖擊具有較好的適應(yīng)性。

(2)在水力停留時(shí)間12ｈ下，ＡＢＲ反應(yīng)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(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(ＧＢ18918-2002)中一級Ａ標(biāo)準(zhǔn)；出水的氨氮、ＴＮ和ＴＰ優(yōu)于ＧＢ18918-2002的一級Ｂ標(biāo)準(zhǔn)