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1、SBR工艺中短程硝化反硝化的过程控制活性污泥的沉降性能与剩余污泥量对活性污泥法污水处理工艺的运 行和运行费用有重要影响.影响活性污泥的沉降性能（SVI）和剩余 污泥量的因素有很多，一般认为SVI、剩余污泥量主要与污水类型、 污泥负荷、反应器类型有关12。在为某厂解决 SBR 系统曝气反 应初期溶氧低的问题时，笔者发现在SBR中，SVI、剩余污泥量还与 反应器的进水时间和曝气方式有关，并做了相应的研究。1 实验装置与方法 1.1 实验装置 两个直径为 19 cm 高 40 cm 的 透明有机玻璃容器作为实验SBR反应器。有效水深30 cm，因此有 效容积为8.5 L。实验的活性污泥来源于城市污水
2、处理厂的剩余污 泥， 经半个月左右的驯化后用于正式实验. 反应器内平均活性污泥 浓度3000mg/L左右。两个反应器平行工作，用以比较。曝气系统由 一组设在反应器底部的微孔曝气头、空气管道、可调式气体流量计、 电磁阀和气源组成。电磁阀用以切换气源（见图 1）。各反应器设 置一小型搅拌器， 以 47 转/分的慢速在反应器的进水阶段及反应阶 段对混合液进行搅拌。 1.2 实验方法 本实验是在运行周期均为 6 小时、反应时间为3小时，污泥负荷为Li =0.2 （d-1）和供气总量 相同的条件下，对四种运行方式进行比较：（I）短时进水（以下缩 写为 IF）；（II） 30 分钟缺氧进水（以下缩写为 F
3、30）；（III） 30 分钟曝气进水（以下缩写为A-F30）； （IV） 30分钟缺氧进水及分级 反应曝气（以下缩写为分级-A）。供气总量为234升。四种运行方 式的内容与时间分配为，IF： 2分钟缺氧进水，3小时曝气反应（曝 气强度为1.3 l/min），沉淀3/4小时，撇水0.5小时；F30：缺氧 进水30分钟，反应3小时（曝气强度同IF的），沉淀1小时，撇水0.5小时；A-F30：曝气进水30分钟(进水、反应的曝气强度均匀一 致，为l.ll/min)，其余各阶段同F30的；分级-A：曝气反应共3 小时，反应阶段前0.5小时，曝气强度为2.5l/min,其后减小为 0.90l/min；其
4、余各阶段同F30的。1.3废水本实验用醋酸和氨盐、 磷酸盐、微量元素配置成人造废水进行实验。废水 BOD5 =303mg/l. 2.实验结果与讨论 在本实验条件下， 四种运行方式的实验数据经统 计整理， 按下列式子计算产泥率: Yobs =式中: Yobs- 污泥显产率So-进水基质浓度 (mg/l)Se-出水基质浓度 (mg/l) -每个周期排泥体积 ( l ) X排泥时的污泥浓度(mg/l) 出 水 污 泥 浓度 (mg/l)Vf-进水体积 ( l ); 本实验为2.8l.结果为， IF 方式下活性污泥的产泥率为 0.53，F30 为 0.48，A-F30 为 0.47，分级-A 为 0.
5、33.分级-A 方 式下的产泥率明显低于运行方式IF和F30的。2.1从一个周期基 质量的变化分析运行方式对产泥率的影响图 2.一周内水中残余 COD 变化情况图2显示的是按四种运行方式运行的各反应器一个周期内 水中残余COD的变化情况。实验发现，在IF的反应初期，COD有明 显的、速率较快的下降; 这是生物吸附引起的3. 类似的现象在 F30 的进水阶段也被测得， 只是由于进水较缓、有利吸附的条件持 续时间较长，下降速率较小.IF反应初期及F30进水后阶段，COD 在下降之后的上升， 可分别认为是曝气反应促使部分被吸附基质释 放和基质被吸附饱和之后浓度在混合液中增加的结果。 A-F30 的进
6、 水阶段， 由于曝气， 类似的吸附现象不明显. 比较可见， 由于进水 阶段的吸附和少量生化反应（缺氧或好氧）, 一个周期内, F30 和 A- F30的平均COD水平低于IF的；而这三个方式下混合液中平均COD 水平均高于分级-A的，尤其是IF和F30反应的前半阶段COD水平 约是分级-A同期COD的2倍；这主要是在分级-A方式下，生化降解 反应比较强烈的缘故 （原因分析后叙） 。所以， 由于 COD 平均水平 较低，分级-A方式下微生物的内源分解大于合成，活性污泥的产率 较低；而IF的情况则相反.2.2 从生物活动的角度理解运行方式对产泥率的影响 四种方式 下生化反应强度的不同可由一个周期内
7、SOUR随时间的变化得到验证。 SOUR 反映了生物活动强度4。从本实验测得的数据（图 3）发现， SOUR与基质浓度、曝气强度有关.F30和分级-A的进水阶段，SOUR 随基质量的增加而上升. 实际上在缺氧的情况下， 好氧生物的活动 很低，而 OUR 是在混合液先充氧况下测得的5， 这一阶段的 SOUR 值反映的是一种潜在生物活动能量。在反应阶段的前50分钟， 所有 这四种运行方式的SOUR曲线均呈现一近似水平段.这是在基质浓度 饱和情况下，SOUR的最大值（记作SOURmax）.实验表明SOURmax亦 与曝气强度有关。F30、IF方式曝气强度为1.3l/min, SOURmax为 3.1
8、 10-4mgO2/l-min-mgMLVSS;.分级-A 第一阶段曝气强度为 2.6l/min, SOURmax 高达近 4.010-4mgO2/l-min-mgMLVSS; A-F30 曝气强度为 l.ll/min, SOURmax 约为 2.810-4mgO2/l-min-mgMLVSS。 从图4中可见，在A-F30、F30、IF方式的曝气阶段初期，DO接近 于零。这是因为，反应器在平均值的曝气强度下，供氧速率跟不上 因强烈的生物活动引起的需氧速率。因而微生物活动受到抑制 . 而 分级-A的第一阶段曝气中，DO形成一突跃。这可认为在高于标准平 均值的曝气强度下， 供氧速率可超过因强烈的生
9、物活动引起的需氧速率。因此，微生物活动强烈，SOUR值较高.由此可见，在分级-A 方式下的反应初期，较高的溶氧水平、因较大曝气强度而加强的混 合液搅拌和物质传递，加快了基质的生物降解，使微生物较早地进 入内源呼吸状态，因此污泥产率较低。而在其它三种方式下，溶氧 不足抑制了生物活动， 生物降解相对较慢，推迟了微生物进入内源 呼吸状态，即微生物处于内源呼吸状态的时间较短，污泥产率较高。 图3. 周内SOUR变化情况图4. 一周内溶氧变化 2.3 运行方式对污泥性质的影响及其分析 实验显示， 四种方式下活性污泥的性质也不尽相同。图 5 是根据实 测数据绘制的四种方式下活性污泥的沉降曲线。曲线前半段的
10、斜率 可表示污泥的沉降速率，而后半段的纵坐标值和斜率则反映了污泥 的压缩性能。图中可见，图5.四种方式下活性污泥的沉降曲线IF、A-F30与分级-A方式 下污泥的沉降性、压缩性均优于F30,其中IF方式下污泥的沉降性、 压缩性最好，A-F30与分级-A的相近，居次。沉降性好，在沉淀阶 段有利于固液分离， 而压缩性好则有利于污泥浓缩与脱水。从浓度 梯度角度看，按IF方式运行，废水瞬时进入SBR，混合液中的基质 降解过程类似某一时刻进入连续、推流式反应器的一批混合液中的 基质降解过程，浓度梯度大， 因而污泥性能好6。进水时间越长， 反应器的 f : r 比（进水:反应比）增大， 混合液中基质浓度梯度越 接近完全混合反应器7， 有利于丝状菌生长， 污泥性能越差. 因而 F30、A-F30与分级-A方式下的污泥性能要逊于IF方式下的.图6为按分级-A方式运行的反应器（左）与按F30方式运行的反应器沉淀10分钟时污泥的状态。图6.分级-A方式下与F30方式下污泥的 沉淀状态结论SBR 进水阶段的长短、是否曝气, 反应阶段曝气强度的分布都会 影响活性污泥的产率与性质。较长时间进水和反应初期高强度曝气, 可使反应器污泥产率较低; 其中反应初期能克服需氧量的高强度曝 气对降低污泥产率作用明显。快速进水方式下活性污泥的性能最佳。
