生活廢水處理（sbr工藝）畢業(yè)論文

1、<p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　我國(guó)淡水資源量人均約2300m3,相當(dāng)于世界人均水平的1/4，居世界第110位。1997年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)稱：長(zhǎng)江32%的河段已成為超Ⅲ類水域，淮河52%的河段已成為超Ⅴ類水域。據(jù)估計(jì)，1999年全國(guó)近80%的生活污水未經(jīng)處理直

2、排江河湖海，年排污量達(dá)400億m3，造成全國(guó)1/3以上的水域受到污染。在全國(guó)684 個(gè)城市中，僅有200余座在建和建成的污水處理廠，且集中在七八十個(gè)大中城市里，全國(guó)污水處理率僅為20%左右。而美國(guó)的污水治理率為71%，英國(guó)已達(dá)87%[1]。隨著工業(yè)的高速發(fā)展和人口的膨脹，水環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重地威脅著人類的生存環(huán)境，制約著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。</p><p>　　生活污水是經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的產(chǎn)物，隨著城市化和工業(yè)

3、化進(jìn)程的加快，其產(chǎn)生量不斷增大，污染日益嚴(yán)重。生活污水產(chǎn)量近似于用量，來源多，分布廣，其糞尿污水中含有多種有機(jī)物、腸道致病菌、病毒和寄生蟲卵等。我國(guó)目前污水處理率低，可以說生活污水是一個(gè)較大的水體污染源。由于水體污染引起的傳染病暴發(fā)和生態(tài)平衡破壞引起的危害并不少見。如1998年初上海市29萬多人甲型肝炎大流行就是由于貝殼水生動(dòng)物養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)水體受污染，人們吃了生的或者半生不熟毛蚶所致。又如每年進(jìn)入太湖水體的污水總量約40×108

4、m3，生活污水占50%，其中COD 40×104 m3,總氮 9.6×104 m3，總磷 0.86×104 m3，以至于無錫北端境內(nèi)幾十平方公里的袋狀湖灣水體稀釋能力和自凈能力下降，水體富營(yíng)養(yǎng)化，水質(zhì)達(dá)Ⅴ級(jí)以下，太湖流域每年因水污染所造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)50多億[2]。因此，治理廢水，保護(hù)世界上水資源免受污染已成為全球矚目的問題。</p><p><b>　　1.2選題意義&l

5、t;/b></p><p>　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市人口的不斷增加，生活用水和排水量越來越大，相應(yīng)的污水處理廠跟不上發(fā)展的需要，致使大量的污水未得到完全處理就排入水體，水體水質(zhì)惡化及富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象日益嚴(yán)重。因此我國(guó)迫切需要經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能、技術(shù)先進(jìn)可靠的污水處理工藝，來解決城鎮(zhèn)生活污水碳、氮、磷的達(dá)標(biāo)排放問題[3]。</p><p>　　生活污水中的主要污染物有動(dòng)植物油、懸浮物

6、、碳水化合物、蛋白質(zhì)、表面活性劑、氮和磷的化合物、微生物和無機(jī)鹽等。生活污水中的有機(jī)污染物一般都比較容易生物降解，而且污水的BOD/COD值達(dá)到0.5～0.6。污水中含有氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[4]，因此，典型的生活污水的可生化性較好。</p><p>　　生物化學(xué)處理法是一類最常用的污水處理方法，其主要功能是利用微生物的代謝作用，使污水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無害物質(zhì)。它的優(yōu)點(diǎn)是有機(jī)物去除率高、運(yùn)行

7、成本低，不僅去除了有機(jī)物、病原體、有毒物質(zhì)，還能去除臭味、提高透明度、降低色度等[5]。在城市污水和可生物降解的工業(yè)廢水處理中尚沒有與之相媲美的方法。 </p><p>　　SBR工藝是好氧活性污泥法的一個(gè)變形，其污染物去除機(jī)理和傳統(tǒng)的活性污泥法基本相同，都是依靠在曝氣池內(nèi)呈懸浮、流動(dòng)狀態(tài)的微生物群體的凝聚、吸附、氧化分解等作用來去除污水中的有機(jī)物[6]，僅運(yùn)行操作不一樣。傳統(tǒng)活性污泥法是從空間上進(jìn)行這一過程的，

8、污水首先進(jìn)入反應(yīng)池（曝氣池），然后進(jìn)入沉淀池對(duì)混合液進(jìn)行沉淀，與微生物分離后的上清液外排。而SBR工藝則是通過時(shí)間上的交替實(shí)現(xiàn)這一過程，它在流程上只設(shè)一個(gè)池子，將曝氣池和二沉池的功能集中在該池子上，兼行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、微生物降解有機(jī)物和固液分離等功能[7]。與傳統(tǒng)的活性污泥法相比，SBR工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：流程短、裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；不需污泥回流，運(yùn)行費(fèi)用低；生化反應(yīng)推力大、效率高；運(yùn)行方式靈活、脫氮除磷效果好；能充分防止污泥膨脹；耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)等

9、。因此，成為近年來引起國(guó)內(nèi)外廣泛重視、研究和應(yīng)用日趨增多的好氧生化處理工藝之一。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要研究在適當(dāng)?shù)臈l件下，SBR工藝中好氧曝氣時(shí)間及厭氧攪拌時(shí)間對(duì)處理效果的影響，找到COD去除規(guī)律，從而確定最佳運(yùn)行程序。</p><p><b>　　第2章 文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　2.1生活廢水的性質(zhì)和成分<

10、/p><p>　　水是人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)中不可缺少的物質(zhì)資源。水資源在使用過程中由于喪失了使用價(jià)值而被廢棄外排，并以各種形式使受納水體受到影響，這種水就成為廢水。</p><p>　　根據(jù)來源不同，廢水可分為生活污水和工業(yè)廢水兩大類。生活污水是人們?nèi)粘Ｉ钸^程中排出的污水。它是從住戶、公共設(shè)施（飯店、賓館、影劇院、體育場(chǎng)、機(jī)關(guān)、學(xué)校、商店等）和工廠的廚房、衛(wèi)生間、浴室及洗衣房等生活設(shè)施中排出的

11、水[8]。</p><p>　　2.1.1生活廢水的感官特征</p><p>　　生活污水呈現(xiàn)出一定的顏色、氣味，已喪失使用價(jià)值，也使人在感官上產(chǎn)生不愉快的感覺。溫度升高也是水體污染的一種形式，會(huì)使水中溶解氧含量降低，所含毒物的毒性加強(qiáng)，破壞魚類正常生活環(huán)境。生活污水的衛(wèi)生指標(biāo)十分惡劣，一般含有大量細(xì)菌、病毒、致病菌和蟲卵。</p><p>　　水溫。由于生活污水下

12、水道一般都埋設(shè)在地下，所以污水的水溫具有相對(duì)穩(wěn)定的特征，一般在10～20℃。</p><p>　　顏色。生活污水由于無氧分解，有機(jī)物中的硫元素被轉(zhuǎn)化為硫化氫，和某些金屬元素結(jié)合成硫化物，因此污水大都為灰褐色。 </p><p>　　氣味。一般生活污水具有霉臭味，而大面積管網(wǎng)系統(tǒng)的污水會(huì)有臭雞蛋味，這表明污水在下水道中已經(jīng)厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生硫化氫和其他產(chǎn)物。</p><p&g

13、t;　　2.1.2生活廢水的污染指標(biāo)</p><p>　　污水的污染物可分為無機(jī)性和有機(jī)性兩大類。無機(jī)性的污染物有礦粒、酸、堿、無機(jī)鹽類、氮磷營(yíng)養(yǎng)物及氰化物、砷化物和重金屬離子等。有機(jī)性的污染物有碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪及農(nóng)藥、芳香族化合物、高分子聚合物等。污水的污染指標(biāo)是用來衡量水在使用過程中被污染的程度，也稱污水的水質(zhì)指標(biāo)。</p><p>　　生化需氧量（BOD）。生化需氧量（BOD

14、）是一個(gè)反映水中可生物降解的含碳有機(jī)物的含量及排到水體后所產(chǎn)生的耗氧影響的指標(biāo)。污水中可降解有機(jī)物的轉(zhuǎn)化與溫度、時(shí)間有關(guān)。為便于比較，一般以20℃時(shí)經(jīng)過5天時(shí)間，有機(jī)物分解前后水中溶解氧的差值稱為5天20℃的生化需氧量，即BOD5，單位通常為mg/l。BOD越高，表示污水中可生物降解的有機(jī)物越多。生活污水的BOD5一般在70～250 mg/l之間。</p><p>　　化學(xué)需氧量（COD）。BOD只能表示水中可生

15、物降解的有機(jī)物，并易受水質(zhì)的影響，所以，為表示一定條件下化學(xué)方法所能氧化有機(jī)物的量，采用化學(xué)需氧量（COD）——即高溫、有催化劑及強(qiáng)酸環(huán)境下，強(qiáng)氧化劑氧化有機(jī)物所消耗的氧量，單位為mg/l。對(duì)于同類污水，化學(xué)需氧量一般高于生化需氧量。生活污水的COD一般大于BOD5，兩者的差值可反映廢水中存在難以被微生物降解的有機(jī)物。在生活污水處理分析中，常用BOD5/COD的比值來分析污水的可生化性?？缮院玫奈鬯瓸OD5/COD≥0.3；小于此值

16、的污水應(yīng)考慮采用生物技術(shù)以外的污水處理技術(shù)。</p><p>　　懸浮固體（SS）。懸浮固體是水中未溶解的非膠態(tài)的固體物質(zhì)，在條件適宜時(shí)可以沉淀。懸浮固體可分為有機(jī)性和無機(jī)性兩類，反映污水匯入水體后將發(fā)生的淤積情況，其含量的單位為mg/l。因懸浮固體在污水中肉眼可見，能使水渾濁，屬于感官性指標(biāo)。</p><p>　　pH值。酸度和堿度是污水的重要污染指標(biāo)，用pH值來表示。它對(duì)保護(hù)環(huán)境、污水

17、處理及水工構(gòu)筑物都有影響，一般生活污水呈中性或弱堿性。</p><p>　　氮和磷。氮和磷是植物性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致湖泊、海灣、水庫等緩流水體富營(yíng)養(yǎng)化，而使水體加速老化。生活污水中含有豐富的氮、磷。</p><p>　　有毒化合物和重金屬。這類物質(zhì)對(duì)人體和污水處理中的生物都有一定的毒害作用，屬于這一類污染物質(zhì)的主要有非重金屬的氰化物和砷化物，重金屬中的汞、鎘、鉻、鉛等，即國(guó)際上公認(rèn)的六大毒性

18、物質(zhì)。</p><p>　　2.2 生活廢水處理方法</p><p>　　所謂污水處理就是采用各種方法將污水中所含有的污染物分離出來，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害和穩(wěn)定的物質(zhì)，從而使污水得到凈化。</p><p>　　現(xiàn)代的污水處理技術(shù)，按其作用原理，大致可分為物理法、化學(xué)法和生物法等幾類。物理法主要用于去除水中懸浮物質(zhì)；化學(xué)法主要用于去除溶解性及膠體狀態(tài)的物質(zhì)；生物法主要用于

19、去除溶解性有機(jī)物[9]。</p><p>　　污水的物理處理法，就是利用物理作用分離污水中主要呈懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)，在處理過程中不改變其化學(xué)性質(zhì)。屬于物理法的處理技術(shù)有以下幾種：沉淀（重力分離）、氣浮、篩濾（截留）、蒸發(fā)濃縮、離心分離、萃取、超濾和反滲透等。</p><p>　　污水的化學(xué)處理法，就是通過投加化學(xué)物質(zhì)，利用化學(xué)反應(yīng)作用來分離、回收污水中的污染物，或使其轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。屬于

20、化學(xué)處理法的有以下幾種：中和法、混凝法、氧化還原法、電解法、汽提法、吹脫法、吸附法、離子交換法和電滲析法等。</p><p>　　污水的生物處理法，就是利用微生物的新陳代謝功能，使污水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物被降解并轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，使污水得以凈化。從微生物需氧程度看，生物處理法可分為好氧法（O法）與厭氧法（A法）兩大類。從工藝過程又可分為懸浮生長(zhǎng)系統(tǒng)（活性污泥法，簡(jiǎn)稱泥法）和附著生長(zhǎng)系統(tǒng)（生物膜法，簡(jiǎn)稱膜

21、法）。</p><p>　　下面重點(diǎn)介紹一下活性污泥法。</p><p>　　活性污泥法是利用懸浮生長(zhǎng)的微生物絮體處理有機(jī)廢水的一種好氧生物處理方法。這是目前使用很廣泛的一種生物處理法。其基本流程是這樣的：流程中的主體構(gòu)筑物是曝氣池，廢水經(jīng)過適當(dāng)預(yù)處理（如初沉）后，進(jìn)入曝氣池與池內(nèi)活性污泥混合成混合液，并在池內(nèi)充分曝氣，一方面使活性污泥處于懸浮狀態(tài)，廢水與活性污泥充分接觸；另一方面，通過曝

22、氣，向活性污泥供氧，保持好氧條件，保證微生物的正常生長(zhǎng)與繁殖。廢水中有機(jī)物在曝氣池內(nèi)被活性污泥吸附、吸收和氧化分解后，混合液進(jìn)入二沉池，進(jìn)行固液分離，凈化的廢水排出。大部分二沉池的沉淀污泥回流入曝氣池進(jìn)口，與進(jìn)入曝氣池的廢水混合。污泥回流的目的是使曝氣池內(nèi)保持足夠數(shù)量的活性污泥。</p><p>　　活性污泥法自出現(xiàn)以來，經(jīng)過80多年演變，出現(xiàn)了各種活性污泥的變法，但其原理和工藝過程沒有根本性的改變。</p

23、><p>　　普通曝氣法。這種曝氣池是活性污泥法的原始工業(yè)形式，故亦稱為傳統(tǒng)曝氣法。廢水與回流污泥從長(zhǎng)方形池的一段進(jìn)入，另一端流出，全池呈推流型。在曝氣池內(nèi)，廢水有機(jī)物濃度和需氧量沿池長(zhǎng)逐步下降，而供氧量沿池長(zhǎng)均勻分布，可能出現(xiàn)前段供氧不足，后段供氧過剩的現(xiàn)象。這種活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)是因曝氣時(shí)間長(zhǎng)而處理效率高，此法適于處理要求高、水質(zhì)較穩(wěn)定的污水，但對(duì)負(fù)荷的變動(dòng)適應(yīng)性較弱。后來在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了一些改良形式。</p

24、><p>　　階段曝氣法。這種方式是針對(duì)普通曝氣法進(jìn)口負(fù)荷過大而改進(jìn)的。廢水沿池長(zhǎng)分多點(diǎn)進(jìn)入（一般進(jìn)口為3～4個(gè)），以均衡池內(nèi)有機(jī)負(fù)荷，克服池前段供氧不足，后段供氧過剩的缺點(diǎn)，單位池容積的處理能力提高。</p><p>　　吸附再生（接觸穩(wěn)定）法。使接觸槽內(nèi)活化的活性污泥吸附污染物質(zhì)，污泥與水分離后，在再曝氣槽內(nèi)把吸附的污染物質(zhì)進(jìn)行氧化。吸附再生法的主要優(yōu)點(diǎn)是可以大大節(jié)省基建投資，最適于處理含

25、懸浮物和膠體物質(zhì)較多的廢水，但由于吸附時(shí)間較短，處理效率不及傳統(tǒng)法的高。</p><p>　　延時(shí)曝氣法。延長(zhǎng)曝氣時(shí)間，有利于完全氧化，污泥產(chǎn)量少，始于小型污水處理廠。</p><p>　　氧化溝法。氧化溝是延時(shí)曝氣法的一種特殊形式。氧化溝為連續(xù)環(huán)形曝氣池，其池體較長(zhǎng)，深度較淺。與普通曝氣法相比，氧化溝具有基建投資省，維護(hù)管理容易，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，污泥產(chǎn)量少，適應(yīng)負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)等

26、優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　AB法。該法是吸附降解工藝的簡(jiǎn)稱，屬超高負(fù)荷活性污泥法，它是兩個(gè)活性污泥系統(tǒng)的串聯(lián)系統(tǒng)，兩者各有獨(dú)立的二次沉淀池。該法抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，有利于除磷脫氮，特別適于處理濃度較高、水質(zhì)水量變化大的污水[10]。</p><p>　　厭氧-好氧活性污泥法。為了在去除有機(jī)物質(zhì)（BOD）的同時(shí)有效地去除氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，人們把厭氧狀況組合到活性污泥法中，使厭氧和好氧狀況在反

27、應(yīng)池內(nèi)同時(shí)存在或反復(fù)周期地實(shí)現(xiàn)，形成了厭氧-好氧活性污泥法（A/O）法，甚至絕氧-厭氧-好氧活性污泥（A2/O）法。</p><p>　　間歇式活性污泥法。間歇活性污泥法也稱序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor—SBR），污水不是順次流經(jīng)各處理單元，而是放流到單一反應(yīng)池中，按時(shí)間通過程序控制各過程。在反應(yīng)池的一個(gè)工作周期內(nèi)，運(yùn)行程序依次為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置。該法適于中小水量

28、和出水要求較高的場(chǎng)合，有利于自動(dòng)化控制，通過對(duì)運(yùn)行的調(diào)整，該池可進(jìn)行除磷脫氮及化學(xué)處理，有利污水回用。</p><p>　　近年來，SBR工藝發(fā)展很快，尤其隨著儀表、自動(dòng)控制技術(shù)與裝備的發(fā)展，間歇式活性污泥法新工藝不斷涌現(xiàn)，如CAST 工藝、IDEA工藝、MSBR工藝、UNITANK工藝等。</p><p>　　2.3序批式活性污泥法（SBR工藝）簡(jiǎn)介</p><p&g

29、t;　　2.3.1 SBR發(fā)展概況</p><p>　　序批式活性污泥法，英文簡(jiǎn)稱SBR（Sequencing Batch Reactor）工藝，是從Fill&Draw（充排式）反應(yīng)器發(fā)展而來的，其工作過程是：在較短的時(shí)間內(nèi)把污水加入到反應(yīng)器中，并在反應(yīng)器充滿水后開始曝氣，污水中的有機(jī)物通過生物降解達(dá)到排放要求后停止曝氣，沉淀一定時(shí)間將上清液排出。上述過程可概括為：短時(shí)間進(jìn)水→曝氣反應(yīng)→沉淀→短時(shí)間排水→

30、進(jìn)入下一個(gè)工作周期。</p><p>　　從SBR工藝的發(fā)展過程來看，作為該工藝的最初形式，F(xiàn)ill&Draw（充排式）反應(yīng)器比連續(xù)流活性污泥法產(chǎn)生的還早，主要用于間歇排放的工廠或農(nóng)村的污水處理，它具有工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)20年代末，隨著工業(yè)化的迅猛發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，生活污水和工業(yè)廢水排放量劇增，采用Fill&Draw污水處理系統(tǒng)常需要多個(gè)反應(yīng)池交替運(yùn)行，當(dāng)時(shí)的自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備

31、還比較落后，進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水等操作都依靠人工完成，運(yùn)行操作十分繁瑣，使得序批式活性污泥法逐漸被連續(xù)式活性污泥法所代替。因此，SBR工藝在一段時(shí)間內(nèi)未能得到推廣應(yīng)用。</p><p>　　為了解決連續(xù)流式活性污泥法（Continuous Flow System Activated Sludge Process，簡(jiǎn)稱CFS）所固有的一些問題，美國(guó)Natre Dame大學(xué)的Robert Irvine教授首先發(fā)起，

32、對(duì)序批式活性污泥法重新進(jìn)行了研究和評(píng)價(jià)，并于1979年發(fā)表了第一篇關(guān)于采用SBR工藝進(jìn)行污水處理的論著。其后日本、澳大利亞等國(guó)都對(duì)該工藝進(jìn)行了應(yīng)用研究。隨著研究的不斷深入，人們對(duì)該工藝的機(jī)理和優(yōu)越性有了全新的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　此后出現(xiàn)了不易堵塞的曝氣器和浮動(dòng)式出水堰（潷水器、撇水器），監(jiān)控技術(shù)的自動(dòng)化程度也大幅度提高，使SBR工藝的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，并迅速應(yīng)用于工程實(shí)踐。1980年在美國(guó)國(guó)家環(huán)保局的資助

33、下，印第安納州Culver城投建了世界上第一個(gè)SBR工藝的污水處理廠。1984年美國(guó)國(guó)家環(huán)保局通過了SBR技術(shù)評(píng)價(jià)，此后，由于聯(lián)邦政府的資助，SBR工藝成為美國(guó)中小型污水處理廠的首選工藝。1985年日本下水道理事會(huì)公布對(duì)序批式活性污泥法的技術(shù)評(píng)價(jià)報(bào)告書，充分肯定了該工藝的優(yōu)點(diǎn)。至今，日本采用SBR工藝的小型污水處理廠數(shù)量仍保持著世界第一的紀(jì)錄。在澳大利亞，公用事業(yè)部引入SBR工藝用于城市污水處理，SBR法已成為城市污水處理的主導(dǎo)工藝，近

34、10年來已建成SBR污水處理廠近600座。我國(guó)自1985年在上海建成首座處理肉類加工污水的SBR系統(tǒng)后，陸續(xù)在城市污水及工業(yè)廢水處理領(lǐng)域得以推廣應(yīng)用，同時(shí)，在全國(guó)也掀起了研究SBR的熱潮[11]。 </p><p><b>　　2.3.2工作原理</b></p><p>　　SBR法作為廢水的生化處理方法，屬于活性污泥法的范疇，經(jīng)典的CFS的反應(yīng)原理、污染物去除機(jī)理

35、、BOD負(fù)荷等參數(shù)均適合于SBR。但是，SBR與傳統(tǒng)的CFS又有明顯的區(qū)別，直觀地表現(xiàn)為設(shè)備的設(shè)置及運(yùn)行方式有很大的不同。SBR的運(yùn)行是在一個(gè)水池內(nèi)按時(shí)間順序的不同完成CFS中多個(gè)反應(yīng)裝置所進(jìn)行的過程。</p><p>　　SBR的運(yùn)行工況以間歇式操作為主要特征，所謂序列間歇有兩種含義：一是運(yùn)行操作在空間上是按序排列、間歇進(jìn)行，由于污水是連續(xù)按序列進(jìn)入每個(gè)反應(yīng)器，它們運(yùn)行時(shí)的相對(duì)關(guān)系是序列、間歇的；二是每個(gè)SBR

36、的運(yùn)行操作在時(shí)間上也是按序排列、間歇進(jìn)行，一般按運(yùn)行機(jī)理及次序分為五個(gè)階段，即進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置（或缺），這五個(gè)階段組成一個(gè)周期，這樣SBR就把單一反應(yīng)池在時(shí)間上進(jìn)行分割，各部分獨(dú)立完成連續(xù)穩(wěn)定的處理過程。</p><p>　　進(jìn)水階段。進(jìn)水階段是污水進(jìn)入反應(yīng)池的過程，緊接上一周期的排水或閑置狀態(tài)，反應(yīng)池內(nèi)留有活性污泥，且池內(nèi)水位很低。進(jìn)水階段所用時(shí)間需根據(jù)實(shí)際排水情況和設(shè)備條件所確定。在進(jìn)水階段，由于

37、排水關(guān)閉，水位不斷上升，反應(yīng)池一直接納污水，因此，池內(nèi)可能發(fā)生厭氧反應(yīng)及好氧反應(yīng)。為控制反應(yīng)，可將池子設(shè)置為曝氣、攪拌及靜置三種狀態(tài)，以充分利用SBR裝置固定、穩(wěn)定、能自由改變運(yùn)行管理的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　反應(yīng)階段。反應(yīng)階段是SBR最主要的階段，污染物在此階段通過微生物的降解作用得以去除。反應(yīng)的目的是在反應(yīng)器內(nèi)最大水量的情況下完成進(jìn)水期已開始的反應(yīng)。根據(jù)反應(yīng)的目的決定進(jìn)行曝氣或攪拌，即進(jìn)行好氧反應(yīng)或厭氧反

38、應(yīng)，此時(shí)其機(jī)理及規(guī)律完全遵從好氧活性污泥法。在反應(yīng)階段通過改變反應(yīng)條件，不僅可以達(dá)到有機(jī)物降解的目的，而且可以取得脫氮、除磷的效果。例如為達(dá)到脫氮的目的，通過好氧反應(yīng)（曝氣）進(jìn)行氧化、硝化，然后通過厭氧反應(yīng)（攪拌）而脫氮。有的為了沉淀工序效果效果好，在最后工序短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行曝氣，去除附著污泥上的氮?dú)狻?lt;/p><p>　　沉淀階段。沉淀的目的是固液分離，本工序相當(dāng)于二沉池，停止曝氣和攪拌，污泥絮體和上清液分離。由于

39、在沉淀時(shí)反應(yīng)器內(nèi)是完全靜止的，在SBR系統(tǒng)中這個(gè)過程比在CFS法中效率更高。沉淀過程一般是有時(shí)間控制的，沉淀時(shí)間在0.5～1.0h之間，甚至可能達(dá)到2h，以便于下一個(gè)排水工序。</p><p>　　排水階段。排水的目的是從反應(yīng)器中排除污泥的澄清液，一直恢復(fù)到循環(huán)開始時(shí)的最低水位，該水位離污泥層還要有一定的保護(hù)高度。反應(yīng)器底部沉降下來的污泥大部分作為下一個(gè)周期的回流污泥，過剩的污泥可在排水階段排除，也可在閑置階段排

40、除。</p><p>　　閑置階段。沉淀之后到下一個(gè)周期開始的期間稱為閑置工序。可視污水的性質(zhì)選擇設(shè)置，并可根據(jù)需要進(jìn)行攪拌或曝氣。閑置不是一個(gè)必需的步驟，可以去掉。閑置期的長(zhǎng)短由原水流量決定。</p><p>　　2.3.3 SBR技術(shù)的特點(diǎn)</p><p>　　與連續(xù)流活性污泥法相比，SBR法有如下優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　1 工藝簡(jiǎn)

41、單，節(jié)省費(fèi)用</p><p>　　原則上SBR法的主體設(shè)備只有一個(gè)SBR反應(yīng)池，與普通活性污泥法相比不需要二沉池、污泥回流及其設(shè)備，一般情況下不必設(shè)置調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池。有統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在美國(guó)及澳大利亞，利用SBR法處理小城鎮(zhèn)污水，要比普通活性污泥法節(jié)省基建投資30%多。此外，采用簡(jiǎn)潔的SBR工藝的污水處理系統(tǒng)還有布置緊湊、節(jié)省占地面積的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　2 理想的

42、推流過程使生化反應(yīng)推力大、效率高</p><p>　　在不同的周期中，SBR法反應(yīng)器中的底物（BOD）和微生物（MLSS）濃度是變化的，而且不連續(xù)，因此，它的運(yùn)行是典型的非穩(wěn)定狀態(tài)，并且在其連續(xù)曝氣的反應(yīng)階段也屬于非穩(wěn)定狀態(tài)，但在同一周期中，其底物和微生物的變化卻是連續(xù)的。這期間，雖然反應(yīng)器內(nèi)的混合液呈完全混合狀態(tài)，但是其底物與微生物濃度的變化在時(shí)間上是一個(gè)推流（Plug flow）過程，并且呈現(xiàn)出理想的推流狀態(tài)

43、。</p><p>　　根據(jù)活性污泥法反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，在理想的推流式曝氣池中，污泥與回流污泥形成的混合液從池首段進(jìn)入，呈推流狀態(tài)沿曝氣池流動(dòng)，至池末端流出，此間在曝氣池的各斷面上只有橫向混合，不存在縱向的“返混”。作為生化反應(yīng)推動(dòng)力底物濃度，從進(jìn)水的最高逐漸降解至出水時(shí)的最低，整個(gè)反應(yīng)過程底物濃度沒有被稀釋，盡可能地保持了最大的推動(dòng)力。</p><p>　　3 運(yùn)行方式靈活、脫氮除磷效果好&

44、lt;/p><p>　　SBR法為了不同的凈化目的，可以通過不同的控制手段靈活地運(yùn)行。由于在時(shí)間上的靈活控制，為其實(shí)現(xiàn)脫氮除磷提供了極有利的條件。它不僅很容易實(shí)現(xiàn)好氧、缺氧（DO≈0，NOx=0）與厭氧（DO≈0，NOx≈0）狀態(tài)交替的環(huán)境條件，而且很容易在好氧條件下增大曝氣量、反應(yīng)時(shí)間與污泥齡，來強(qiáng)化硝化反應(yīng)與脫磷菌過量攝取磷過程的順利完成；也可以在缺氧條件下方便地投加原污水或提高污泥濃度，以提供有機(jī)碳源作為電子供

45、體使反硝化過程更快地完成；還可以在進(jìn)水階段通過攪拌維持厭氧狀態(tài)，促進(jìn)脫磷菌充分地釋放磷[12]。</p><p>　　4 能充分防止污泥膨脹</p><p>　?、?底物濃度梯度大（也是F/M梯度），是控制膨脹的重要因素，SBR法反應(yīng)階段在時(shí)間上的理想推流狀態(tài)，使F/M梯度也達(dá)到理想的最大，因此，它比普通推流式還不易膨脹。研究進(jìn)一步證實(shí)，縮短SBR法的進(jìn)水時(shí)間，反應(yīng)前底物濃度更高，其后的

46、梯度更大，SVI值更低，更不易膨脹。</p><p>　?、?缺氧好氧狀態(tài)并存。絕大多數(shù)絲狀菌，如球衣菌屬等都是專性好氧菌，而活性污泥中的細(xì)菌有半數(shù)以上是兼性菌。與普通活性污泥法不同的是，SBR法中進(jìn)水與反應(yīng)階段的缺氧（或厭氧）與好氧狀態(tài)的交替，能抑制專性好氧絲狀菌的過量繁殖，而對(duì)多數(shù)微生物不會(huì)產(chǎn)生不利影響。正因?yàn)槿绱?，SBR法中限制曝氣比非限制曝氣更不易膨脹。</p><p>　?、?反

47、應(yīng)器中底物濃度較大，絲狀菌比絮凝團(tuán)的比表面積更大，攝取低濃度底物的能力強(qiáng)，所以，在低底物濃度的環(huán)境中（如完全混合式曝氣池）往往占優(yōu)勢(shì)。在SBR法的整個(gè)反應(yīng)階段，不僅底物濃度高，梯度也大，而且，只有在反應(yīng)進(jìn)入沉淀階段前夕，其底物濃度才與完全混合式曝氣池的相同。因此，可以說SBR法沒有利于絲狀菌競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境。</p><p>　?、?泥齡短，比增長(zhǎng)速率大。一般絲狀菌的增長(zhǎng)速率比其他細(xì)菌小，在穩(wěn)定狀態(tài)下，污泥齡的倒數(shù)值等

48、于污泥比增長(zhǎng)速率，故污泥齡長(zhǎng)的完全混合法易于繁殖絲狀菌。由于SBR法具有理想推流狀態(tài)與快速降解有機(jī)物的特點(diǎn)，使它在污泥齡短的條件下，就能滿足出水質(zhì)量要求，而污泥齡短又使剩余污泥的排放速率大于絲狀菌的增長(zhǎng)速率，絲狀菌無法大量繁殖[13]。</p><p>　　5 耐沖擊負(fù)荷，處理能力強(qiáng)</p><p>　　完全混合式曝氣池比推流式曝氣池的耐沖擊負(fù)荷及處理能力要強(qiáng)。SBR法雖然對(duì)于時(shí)間來說是

49、一個(gè)理想的推流過程，但是，就反應(yīng)器本身的混合狀態(tài)仍屬典型的完全混合式，因此，具有耐沖擊負(fù)荷和反應(yīng)推動(dòng)力大的優(yōu)點(diǎn)。而且，由于SBR法在沉淀階段屬于靜止沉淀，加之污泥沉淀性能好和不需要污泥回流，進(jìn)而使反應(yīng)器中維持較高的MLSS濃度。在同樣條件下，較高的MLSS濃度能降低F/M值，顯然，具有更強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷和處理有毒或高濃度有機(jī)廢水的能力。</p><p>　　2.3.4 SBR法的應(yīng)用</p><

50、p>　　在國(guó)外，SBR法自1971年廣泛地應(yīng)用于生活污水、城市污水、醫(yī)院污水、肉類加工、食品、化工和紡織等工業(yè)廢水的處理中[14]。我國(guó)于20世紀(jì)80年代中期開始對(duì)SBR進(jìn)行系統(tǒng)研究與應(yīng)用。1985年虞壽樞等為上海市吳凇肉聯(lián)廠設(shè)計(jì)并投產(chǎn)了我國(guó)第一座SBR廢水處理設(shè)施。目前，SBR工藝在我國(guó)工業(yè)廢水處理領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛，已經(jīng)建立的SBR工藝處理的污水包括：屠宰廢水、苯胺廢水、剿絲廢水、含酚廢水、啤酒廢水、化工廢水、淀粉廢水等。北京、

51、上海、廣州無錫、揚(yáng)州、山西、福州、昆明等地已有多座SBR處理設(shè)施投入運(yùn)行?？梢钥闯?，SBR是一種高效、經(jīng)濟(jì)、管理方便，適用于中、小水量污水處理的工藝，具有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　2.3.5幾種新型SBR工藝</p><p>　　傳統(tǒng)或經(jīng)典的SBR工藝形式在工程中存在一定的局限性。譬如，若進(jìn)水流量大，則需調(diào)節(jié)反應(yīng)系統(tǒng)，從而增大投資；而對(duì)出水水質(zhì)有特殊要求，如脫氮除磷等，則還需對(duì)

52、工藝進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。因而在工程應(yīng)用實(shí)踐中，SBR傳統(tǒng)工藝逐漸產(chǎn)生了各種新的變型，以下分別介紹幾種主要的形式。</p><p>　　2.3.5.1 ICEAS工藝</p><p>　　ICEAS（Intermittent Cyclic Extended Aeration System）工藝的全稱為間歇循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥工藝。它于20世紀(jì)80年代初在澳大利亞興起，是變形的SBR工藝。<

53、/p><p>　　ICEAS與傳統(tǒng)的SBR相比，最大的特點(diǎn)是：在反應(yīng)器的進(jìn)水端增加了一個(gè)預(yù)反應(yīng)區(qū)，運(yùn)行方式為連續(xù)進(jìn)水（沉淀期和排水期仍保持進(jìn)水），間歇排水，沒有明顯的反應(yīng)階段和閑置階段。這種系統(tǒng)在處理市政污水和工業(yè)廢水方面比傳統(tǒng)的SBR系統(tǒng)費(fèi)用更省、管理更方便。但是由于進(jìn)水貫穿于整個(gè)運(yùn)行周期的每個(gè)階段，沉淀期進(jìn)水在主反應(yīng)區(qū)底部造成水力紊動(dòng)而影響泥水分離時(shí)間，因而，進(jìn)水量受到了一定限制。通常水力停留時(shí)間較長(zhǎng)。</

54、p><p>　　2.3.5.2 CASS（CAST,CASP）工藝</p><p>　　CASS （Cyclic Actiavated Sludge System）或CAST （—Technology ）或CASP （—Process）工藝是一種循環(huán)式活性污泥法。該工藝的前身為ICEAS工藝，由Goronszy開發(fā)并在美國(guó)和加拿大獲得專利。</p><p>　　與IC

55、EAS工藝相比，預(yù)反應(yīng)區(qū)容積較小，是設(shè)計(jì)更加優(yōu)化合理的生物反應(yīng)器。該工藝將主反應(yīng)區(qū)中部分剩余污泥回流至選擇器中，在運(yùn)作方式上沉淀階段不進(jìn)水，使排水的穩(wěn)定性得到保障。CASS工藝適用于含有較多工業(yè)廢水的城市污水及要求脫氮除磷的處理。</p><p>　　2.3.5.3 IDEA工藝</p><p>　　間歇排水延時(shí)曝氣工藝（IDEA）基本保持了CAST工藝的優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)行方式采用連續(xù)進(jìn)水、間歇

56、曝氣、周期排水的形式。與CAST相比，預(yù)反應(yīng)區(qū)（生物選擇器）改為與SBR主體構(gòu)筑物分立的預(yù)混合池，部分剩余污泥回流入預(yù)混合池，且采用反應(yīng)器中部進(jìn)水。預(yù)混合池的設(shè)立可以使污水在高絮體負(fù)荷下有較長(zhǎng)的停留時(shí)間，保證高絮凝性細(xì)菌的選擇。</p><p>　　2.3.5.4 DAT-IAT工藝</p><p>　　DAT-IAT工藝是利用單一SBR池實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行的新型工藝，介于傳統(tǒng)活性污泥法與典型

57、的SBR工藝之間，既有傳統(tǒng)活性污泥法的連續(xù)性和高效性，又具有SBR法的靈活性，適用于水質(zhì)水量大的情況。</p><p>　　DAT-IAT工藝主體構(gòu)筑物由需氧池（DAT）和間歇曝氣池（IAT）組成，一般情況下DAT連續(xù)進(jìn)水，連續(xù)曝氣，其出水進(jìn)入IAT，在此可完成曝氣、沉淀、潷水和排出剩余污泥工序，是SBR的又一變型。</p><p>　　2.3.5.5 UNITANK工藝</p&g

58、t;<p>　　典型的UNITANK系統(tǒng)，其主體為三格池結(jié)構(gòu)，三池之間為連通形式，每池設(shè)有曝氣系統(tǒng)，既可采用鼓風(fēng)曝氣，也可采用機(jī)械表面曝氣，并配有攪拌，外側(cè)兩池設(shè)出水堰以及污泥排放裝置，兩池交替作為曝氣和沉淀池，污水可進(jìn)入三池中的任何一個(gè)。</p><p>　　在一個(gè)周期內(nèi)，原水連續(xù)不斷進(jìn)入反應(yīng)器，通過時(shí)間和空間的控制，形成好氧、厭氧或缺氧的狀態(tài)。UNITANK系統(tǒng)除保持原有的自控以外，還具有潷水、

59、池子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，出水穩(wěn)定，不需回流等特點(diǎn)，而通過進(jìn)水點(diǎn)的變化可達(dá)到回流和脫氮、磷等目的[15]。</p><p><b>　　2.3.6小結(jié)</b></p><p>　　SBR工藝是一種理想的間歇式活性污泥處理工藝，它具有工藝流程簡(jiǎn)單、處理效果穩(wěn)定、占地面積小、耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)及具有脫氮除磷能力等優(yōu)點(diǎn)，是目前正在深入研究之中的一項(xiàng)污水生物處理新技術(shù)。 在現(xiàn)有的自動(dòng)控制技術(shù)水

60、平下，SBR已能夠穩(wěn)定地運(yùn)行，并且在各種污水處理中取得了良好的處理效果。從國(guó)外SBR投入運(yùn)行的數(shù)量和速度來看，在常規(guī)的污水處理領(lǐng)域，SBR的普及使用將是必然的趨勢(shì)。</p><p>　　第3章 實(shí)驗(yàn)原理及方法</p><p><b>　　3.1實(shí)驗(yàn)基本原理</b></p><p>　　SBR工藝是傳統(tǒng)活性污泥法的一個(gè)變形，它的污染物去除機(jī)理和傳

61、統(tǒng)的活性污泥法基本相同，僅運(yùn)行操作不一樣?；钚晕勰喾ㄊ菑U水好氧生物處理常用的方法之一，該法依靠在曝氣池內(nèi)呈懸浮、流動(dòng)狀態(tài)的微生物群體的凝聚、吸附、氧化分解等作用來去除污水中的有機(jī)物，一般包括下述三個(gè)主要過程。</p><p><b>　　3.1.1吸附作用</b></p><p>　　吸附作用是發(fā)生在微小粒子表面的一種物理化學(xué)的作用過程。微生物個(gè)體很小，并且細(xì)菌也具有

62、膠體粒子所具有的許多特性，如細(xì)菌表面一般帶有負(fù)電荷，而污水中有機(jī)物顆粒帶正電荷，所以它們之間有很大的吸引作用?；钚晕勰啾砻娓接械恼承晕镔|(zhì)對(duì)污水中的有機(jī)物顆粒、膠體物質(zhì)有較強(qiáng)的吸附能力，而對(duì)溶解性有機(jī)物的吸附能力很小。對(duì)于懸浮固體和膠體含量較高的污水，吸附作用可使污水中的有機(jī)物含量減少70～80%左右。污水中的重金屬離子，鐵、銅、鉻、鎘、鉛等也可被活性污泥吸附，污水中大約有30～90%的重金屬離子可通過吸附作用去除。</p>

63、<p>　　吸附作用是一種物理化學(xué)作用，所以它的總吸附量有一個(gè)極限，達(dá)到此極限后，吸附作用就基本結(jié)束。吸附的速度在初期最大，隨著時(shí)間的推移，吸附速度越來越小。根據(jù)活性污泥法的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在充分混合曝氣的條件下，大約經(jīng)過20～40分鐘，即可完成這個(gè)吸附過程。從污水處理的角度看，顆粒的和膠體的有機(jī)污染物一旦粘附于活性污泥，即可通過固液分離的方法，將這些污染物從廢水中清除出去。 </p><p>　　3.1.

64、2微生物的代謝</p><p>　　微生物在生命活動(dòng)中，不斷從外界環(huán)境中攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并通過復(fù)雜的酶催化反應(yīng)將其加以利用，提供能量并合成新的生物體，同時(shí)又不斷向外界環(huán)境排泄廢物。這種為了維持生命活動(dòng)過程與繁殖下代而進(jìn)行的各種化學(xué)變化稱為微生物的新陳代謝，簡(jiǎn)稱代謝。</p><p>　　根據(jù)能量的釋放和吸收，可將代謝分為分解代謝和合成代謝。①分解代謝。高能化合物分解為低能化合物，物質(zhì)由繁到簡(jiǎn)

65、并逐級(jí)釋放能量的過程叫做分解代謝，或稱異化作用。活性污泥法的好氧分解代謝是好氧微生物和兼性微生物參與，在有溶解氧的條件下，將有機(jī)物分解為CO2和H2O，并釋放出能量的代謝過程。在有機(jī)物氧化過程中脫出的氫是以氧作為受氫體。如葡萄糖（C6H12O6）在有氧情況下完全氧化，如式所示：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2880kJ。②合成代謝。微生物從外界獲得能量，將低能化合物合成生物體的過程叫合成代謝，或稱同化作用。簡(jiǎn)言之，是微生物

66、機(jī)體自身物質(zhì)制造的過程。在此過程中，微生物體合成所需要的能量和物質(zhì)可由分解代謝提供。</p><p>　　在分解代謝過程中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子有機(jī)物或高能化合物分解成簡(jiǎn)單的低分子物質(zhì)或低能化合物，逐級(jí)釋放出其固有的自由能，微生物將這些能量轉(zhuǎn)變?yōu)槿姿嵯佘眨ˋTP），以結(jié)合能的形式儲(chǔ)存起來。在合成代謝中，微生物把從外界環(huán)境中攝取的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通過一系列生化反應(yīng)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，生物體合成所需的能量從ATP的磷酸鹽鍵能中

67、獲得。在微生物的生命活動(dòng)過程中，這兩種代謝過程不是單獨(dú)進(jìn)行的，而是相互依賴，共同進(jìn)行的，分解代謝為合成代謝提供物質(zhì)基礎(chǔ)和能量來源，通過合成代謝又使生物體不斷增加，兩者的密切配合推動(dòng)了一切生物的生命活動(dòng)。</p><p>　　在活性污泥法處理廢水的過程中，被活性污泥吸附的大分子有機(jī)物質(zhì)在微生物胞外酶的作用下，水解為可溶性的有機(jī)小分子物質(zhì)，然后透過細(xì)胞膜進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)。這些被吸收到細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)，作為微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

68、，經(jīng)過一系列生化反應(yīng)途徑，被氧化為無機(jī)物CO2和H2O等，并釋放出能量；與此同時(shí)，微生物利用氧化過程中產(chǎn)生的一些中間產(chǎn)物和呼吸作用釋放的能量，合成細(xì)胞物質(zhì)。在此過程中微生物不斷生長(zhǎng)繁殖，有機(jī)物也就不斷的被氧化分解。</p><p>　　微生物對(duì)吸附的有機(jī)物氧化分解需要較長(zhǎng)的時(shí)間，有的需要幾小時(shí)甚至十幾個(gè)小時(shí)才能完成。在微生物吸附有機(jī)物的同時(shí)，盡管氧化分解作用以相當(dāng)高的速率進(jìn)行著，但由于吸附時(shí)期較短，氧化分解掉的有

69、機(jī)物僅占總吸附量的一小部分，大部分被吸附的有機(jī)物需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能全部氧化分解。</p><p>　　3.1.3絮凝和沉淀</p><p>　　絮凝體是活性污泥的基本結(jié)構(gòu)，它能夠防止微型動(dòng)物對(duì)游離細(xì)菌的吞噬，并承受曝氣等外界不利因素的影響，更有利于與處理水分離。水中能形成絮凝體的微生物很多，動(dòng)膠菌屬（Zoogloea）、埃希氏大腸桿菌（E.coli）、產(chǎn)堿桿菌屬（Alcaligenes）、

70、假單胞菌屬（Pseudomonas）、芽孢桿菌屬（Bacillus）、黃桿菌屬（Flavobacterium）等，都具有凝聚性能，可形成大塊菌膠團(tuán)。凝聚的原因主要是：細(xì)菌體內(nèi)積累的聚β-羥基丁酸釋放到液相，促使細(xì)菌間相互凝聚，結(jié)成絨粒；微生物攝食過程釋放的粘性物質(zhì)促進(jìn)凝聚；在不同的條件下，細(xì)菌內(nèi)部的能量不同，當(dāng)外界營(yíng)養(yǎng)不足時(shí)，細(xì)菌內(nèi)部能量降低，表面電荷減少，細(xì)菌顆粒間的結(jié)合力大于排斥力，形成絨粒；而當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物充足(廢水與活性污泥混合初期，

71、F/M較大)時(shí)，細(xì)菌內(nèi)部能量大，表面電荷增大，形成的絨粒重新分散。</p><p>　　沉淀是混合液中固相活性污泥顆粒同廢水分離的過程。固液分離的好壞，直接影響出水水質(zhì)?；钚晕勰嗑哂辛己玫某两敌阅?，使泥水分離，澄清水排走，污泥沉降至池底，這是污水生化處理必須經(jīng)過的步驟，也是非常重要的步驟。若活性污泥與水不能分離，則生化處理技術(shù)就不能實(shí)現(xiàn)，若泥水不經(jīng)分離或分離效果不好，由于活性污泥本身是有機(jī)體，進(jìn)入自然水體后會(huì)造成

72、二次污染。</p><p><b>　　3.2實(shí)驗(yàn)儀器</b></p><p>　　3.2.1關(guān)于SBR系統(tǒng)</p><p>　　生產(chǎn)廠家：武漢科林公司</p><p>　　設(shè)備型號(hào)：KL—1型SBR反應(yīng)器</p><p>　　系統(tǒng)組成：SBR反應(yīng)器 一臺(tái) </p><

73、;p>　　控制器 一臺(tái) </p><p>　　個(gè)人計(jì)算機(jī) 一臺(tái)</p><p>　　系統(tǒng)說明：本系統(tǒng)可由計(jì)算機(jī)控制并通過工藝模擬圖顯示設(shè)備各部的運(yùn)行狀態(tài)，也可人工手動(dòng)操作。整套裝置緊湊小巧，自動(dòng)化程度高。</p><p>　　性能參數(shù)：批處理污水量：24L～30L</p><p>　　供電電壓：220V交流</p&

74、gt;<p>　　總用電功率：<500W</p><p>　　總占面積/體積：0.7m2/0.43m3</p><p>　　反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度（MLSS）：3000mg/l～5000mg/l</p><p>　　污泥負(fù)荷率：0.06kgBOD5/(kgMLSS?d)</p><p>　　水力停留時(shí)間：自行設(shè)定</p

75、><p>　　污泥齡：15～30d</p><p>　　圖3-1 SBR實(shí)驗(yàn)裝置圖</p><p>　　3.2.2化學(xué)耗氧量測(cè)定儀</p><p>　　生產(chǎn)廠家：江蘇江分電分析儀器有限公司</p><p>　　設(shè)備型號(hào)：HH-6型化學(xué)耗氧量測(cè)定儀 </p><p>　　儀器組成：儀器主要由操作面板

76、、比色計(jì)、加熱爐和打印機(jī)等部分組成。</p><p>　　儀器簡(jiǎn)介：本儀器是在江蘇江分電分析儀器有限公司原有COD測(cè)定儀系列的基礎(chǔ)上，以密封消解法為依托，采用先進(jìn)的冷光源窄帶干涉技術(shù)、單片機(jī)數(shù)字處理技術(shù)和全密封閉管專用技術(shù)研制而成，用于測(cè)定各種水樣化學(xué)耗氧量的新一代智能儀器。</p><p>　　工作原理：HH-6型化學(xué)耗氧量測(cè)定儀采用密封催化消解法測(cè)定COD值，在強(qiáng)酸性溶液中，加入一定量

77、重鉻酸鉀作氧化劑，在專用復(fù)合催化劑存在下，于165℃恒溫加熱消解水樣10min，重鉻酸鉀被水中有機(jī)物還原為三價(jià)格，在波長(zhǎng)610nm處測(cè)定三價(jià)鉻離子的量換算出消耗氧的質(zhì)量濃度。此方法具有準(zhǔn)、快、省、簡(jiǎn)等優(yōu)點(diǎn)，作為通用分析方法被各級(jí)環(huán)境監(jiān)測(cè)部門廣泛使用。</p><p>　　3.2.3實(shí)驗(yàn)藥品及其它儀器</p><p>　　3.2.3.1 實(shí)驗(yàn)藥品</p><p>　

78、?、?濃硫酸：分析純，H2SO4含量為95～98%</p><p><b>　　⑵ 硫酸汞：分析純</b></p><p>　?、?專用氧化劑：隨化學(xué)耗氧量測(cè)定儀配備，由江蘇江分電分析儀器有限公司提供</p><p>　?、?專用催化劑：隨化學(xué)耗氧量測(cè)定儀配備，由江蘇江分電分析儀器有限公司提供 </p><p>　　3

79、.2.3.2 玻璃器皿</p><p>　　燒杯(500ml,250ml)；容量瓶（500ml,100 ml）；移液管（1 ml，2 ml，5 ml）；量筒（100 ml）等。</p><p>　　3.2.3.3 其它</p><p><b>　　⑴ 電子分析天平</b></p><p>　　生產(chǎn)廠家：上海奧豪斯公司

80、</p><p>　　型號(hào)：AR1140∕C</p><p><b>　　量程范圍：110g</b></p><p><b>　　可讀性：0.1mg</b></p><p>　　檢定標(biāo)尺分度值：0.001 g</p><p>　?、?pH試紙：廣泛試紙，天津塘沽化學(xué)試劑廠&l

81、t;/p><p><b>　　3.3實(shí)驗(yàn)方法</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要考察在適宜條件下不同運(yùn)行方式和曝氣時(shí)間與處理效果的關(guān)系，從而確定SBR工藝處理生活污水的最佳運(yùn)行方式。實(shí)驗(yàn)分兩個(gè)階段進(jìn)行：第一階段主要研究曝氣時(shí)間與生活廢水的COD去除規(guī)律，第二階段主要研究厭氧攪拌對(duì)COD去除的影響[16]。</p><p><b>　

82、　3.3.1準(zhǔn)備工作</b></p><p>　　3.3.1.1污泥的馴化</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)所用污泥取自秦皇島市北戴河?xùn)|部污水處理廠，馴化的具體過程為：將取回的新鮮污泥（20L）放入SBR反應(yīng)器中，加入生活污水2L，然后進(jìn)行連續(xù)曝氣1.5天，過后通過觀察發(fā)現(xiàn)污泥外觀呈黃褐色，污泥絮粒大，結(jié)構(gòu)緊密，泥、水界面清晰，吸附及沉降性能良好，根據(jù)有關(guān)資料知道通過馴化污泥已經(jīng)基本

83、成熟，可進(jìn)入正式實(shí)驗(yàn)階段。</p><p>　　3.3.1.2廢水的預(yù)處理</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)所用原水取自燕山大學(xué)居民區(qū)生活廢水。污水中常含有一些不溶性的固體懸浮物，因此本實(shí)驗(yàn)在進(jìn)水之前對(duì)廢水進(jìn)行了簡(jiǎn)單的過濾，即用篩網(wǎng)濾去固體懸浮物，基本上去除了大的懸浮物。另外，由于活性污泥在中性條件下處理效果較好，我們還測(cè)定并調(diào)整了廢水的pH值，使其在6～8范圍內(nèi)。在這之后，我們測(cè)定了廢水的CO

84、D值。</p><p>　　3.3.2曝氣時(shí)間與COD去除規(guī)律的研究</p><p>　　在這一階段我們主要想考察曝氣時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)廢水中的COD去除效果的影響。參考前人經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)其運(yùn)行程序如下：進(jìn)水→曝氣→沉淀→排水→閑置。其實(shí)驗(yàn)過程如下：</p><p>　　1 打開電源。漸次將SBR控制器的總電源開關(guān)、主機(jī)電源開關(guān)、CPU電源開關(guān)打向“開”位置，此時(shí)各相應(yīng)的指示

85、燈亮，將手動(dòng)─自動(dòng)開關(guān)打到“手動(dòng)”位置，將控制器前板面程序開關(guān)打到“開”位置。</p><p>　　2 瞬時(shí)進(jìn)水。將已過濾好的生活廢水（25L）加入已裝好活性污泥的SBR反應(yīng)器中。</p><p>　　3 曝氣。瞬時(shí)進(jìn)水完畢后，將控制器面板前的曝氣開關(guān)打到“開”位置，對(duì)廢水進(jìn)行好氧曝氣一段時(shí)間，并每隔一定時(shí)間用燒杯從SBR反應(yīng)器中取得水樣（約150ml泥水）。</p><

86、;p>　　4 測(cè)得水樣的COD值。將取得的水樣沉淀1小時(shí)后，取其上清液，測(cè)定并記錄其COD值。</p><p>　　從實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程看來，水樣的COD測(cè)定過程是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜、且又比較麻煩的過程。在這里，我簡(jiǎn)要敘述一下，其操作過程是這樣的：</p><p><b>　　1 準(zhǔn)備工作</b></p><p>　　⑴ 專用氧化劑的配制。取隨機(jī)配

87、備的固體試劑，放入500ml燒杯（清洗干凈），先加入200ml蒸餾水，再加入100ml濃硫酸（分析純），冷卻后置于500ml容量瓶中，以蒸餾水定容至標(biāo)線，搖勻備用。（★三條工作曲線配有三種不同的氧化劑）</p><p>　?、?專用催化劑的配制。取隨機(jī)配備的整瓶固體試劑，溶于500ml濃硫酸中，搖勻放置1～2天，使其完全溶解。 取上述溶液100ml再加入400ml濃硫酸，搖勻備用。</p><

88、p>　　⑶ 掩蔽劑的配制。準(zhǔn)確稱取硫酸汞（分析純）20g于100ml容量瓶中，加入約80ml蒸餾水，再加入濃硫酸10ml使其溶解，用蒸餾水定容至標(biāo)線，搖勻備用。</p><p>　?、?清洗反應(yīng)管（用洗滌液清洗后，用自來水沖凈，用稀硫酸浸泡5～12小時(shí)取出，用蒸餾水清洗，烘干）。</p><p><b>　　2 水樣的測(cè)定</b></p><

89、p>　?、?接通電源。插上HH-6型化學(xué)耗氧量測(cè)定儀的電源，儀器在開機(jī)通電半小時(shí)后可連續(xù)使用。</p><p>　　⑵ 加入水樣。分別吸取3ml蒸餾水（作空白）或混合均勻的水樣置于已清洗干凈的反應(yīng)管中（其中，一支裝蒸餾水，其余三支裝水樣）。</p><p>　　⑶ 加入掩蔽劑。向每支反應(yīng)管加入掩蔽劑硫酸汞1ml。（為掩蔽氯離子）</p><p>　?、?加入氧

90、化劑。向每支反應(yīng)管加入專用氧化劑1ml。（估計(jì)待測(cè)樣的COD值，決定采用哪條標(biāo)準(zhǔn)曲線，加入哪種氧化劑）</p><p>　?、?加入催化劑。向每支反應(yīng)管加入專用催化劑5ml，具塞搖勻。（★蓋子必須旋緊，不得漏氣，否則，加熱后試液會(huì)溢出，腐蝕儀器并造成危險(xiǎn)）</p><p>　?、?消解。將反應(yīng)管依次插入爐孔內(nèi)，設(shè)置消解溫度為165℃，消解時(shí)間為10分鐘，待溫度降至低于設(shè)定值后按[消解]，儀

91、器自動(dòng)定時(shí)消解，消解完畢蜂鳴報(bào)警。</p><p>　?、?冷卻。取出反應(yīng)管至試管架，自然冷卻2分鐘，再水冷至室溫。（★冷卻時(shí)仔細(xì)操作，防止冷卻水進(jìn)入反應(yīng)管或沾污管口管塞，影響測(cè)定結(jié)果。）</p><p>　?、?加入蒸餾水。向每支反應(yīng)管內(nèi)加入相應(yīng)蒸餾水，具塞搖勻，如有沉淀，應(yīng)靜置后取上層清液，待測(cè)。（使用5～100mg/l的標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)樣，消解后直接測(cè)量，不得加入蒸餾水；使用100～120

92、0mg/l的標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)樣，消解后須向反應(yīng)管內(nèi)加入2 ml的蒸餾水；使用1000～2000mg/l的標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)樣，消解后須向反應(yīng)管內(nèi)加入7ml的蒸餾水。）</p><p>　?、?選取標(biāo)準(zhǔn)曲線。依次按[功能]、[2]鍵，然后選取標(biāo)準(zhǔn)曲線，其中1為5～100mg/l工作曲線，2為100～1200mg/l工作曲線，3為1000～2000mg/l工作曲線，選擇完標(biāo)準(zhǔn)曲線后，按[輸入]鍵，儀器進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。</p&g

93、t;<p>　?、?調(diào)零。加入消解好的空白水樣，儀器測(cè)出其吸光度A值，待A值穩(wěn)定后按[輸入]鍵，調(diào)零結(jié)束。</p><p>　?、?測(cè)量。加入1#水樣，儀器自動(dòng)測(cè)量其吸光度A值，并根據(jù)所選的曲線計(jì)算出相應(yīng)的COD值，待A值穩(wěn)定后按[輸入]鍵確認(rèn)，打印機(jī)打印出該水樣的吸光度和COD值。同時(shí)，儀器進(jìn)入2#水樣測(cè)試狀態(tài)，重復(fù)上述操作，繼續(xù)完成其余水樣的測(cè)量。</p><p>　?、?/p>

94、 結(jié)束測(cè)定。待所有水樣均測(cè)量完后，按[·]鍵將結(jié)束測(cè)定，儀器返回到初始狀態(tài)。</p><p>　?、?記錄并計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。測(cè)得的這三個(gè)COD值的平均值即為所求。</p><p>　　3.3.3厭氧攪拌時(shí)間與COD去除規(guī)律的研究</p><p>　　這一階段的實(shí)驗(yàn)過程大體上與第一階段是很相似的，僅僅是在好氧曝氣之前要先進(jìn)行一段時(shí)間的厭氧攪拌。參考前人經(jīng)驗(yàn)，我

95、們?cè)O(shè)計(jì)運(yùn)行程序如下：進(jìn)水→攪拌→曝氣→沉淀→排水→閑置。因?yàn)?，我們想考察一下厭氧攪拌?duì)COD的去除是否有影響，影響有多大。當(dāng)然，在攪拌的過程中，我們也每隔一定時(shí)間就取得水樣，也是將取得的水樣先沉淀1小時(shí)后，取得上清液，測(cè)定并記錄其COD值。其中，COD的測(cè)定過程如第一階段所述，這里不再贅述。</p><p>　　第4章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論</p><p>　　4.1曝氣時(shí)間對(duì)COD去除的影響&

96、lt;/p><p>　　4.1.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理</p><p>　　這一實(shí)驗(yàn)階段主要考察好氧曝氣時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)生活廢水中的COD去除效果的影響。我們?cè)诓煌钠貧鈺r(shí)間下，測(cè)得廢水的COD值，并列表如下：</p><p>　　第一組數(shù)據(jù)：原水COD值為498.5mg/l，BOD值為231.0 mg/l；出水COD值為64.3mg/l，BOD值為22.0 mg/l</p

97、><p>　　表4-1 不同曝氣時(shí)間的COD值及COD去除率</p><p>　　注：前三個(gè)COD值為測(cè)量值，后一個(gè)值為前三個(gè)的平均值。</p><p>　　第二組數(shù)據(jù)：原水COD值為447.2 mg/l，BOD值為212.0 mg/l；出水COD值為65.3mg/l，BOD值為20.0 mg/l</p><p>　　表4-2 不同曝氣時(shí)間的

98、COD值及COD去除率</p><p>　　注：前三個(gè)COD值為測(cè)量值，后一個(gè)值為前三個(gè)的平均值。</p><p>　　第三組數(shù)據(jù)：原水COD值為402.3 mg/l ，BOD值為202.0 mg/l；出水COD值為56.3mg/l，BOD值為19.0 mg/l</p><p>　　表4-3 不同曝氣時(shí)間的COD值及COD去除率</p><p&

99、gt;　　注：前三個(gè)COD值為測(cè)量值，后一個(gè)值為前三個(gè)的平均值。 </p><p>　　4.1.2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及解釋</p><p>　　由以上幾組圖表可以看出：COD值在曝氣階段初期，下降很快，去除率提升也很快。尤其是在最初30min之內(nèi)，SBR反應(yīng)器內(nèi)的活性污泥能去除廢水中大于30%的COD；在短短的2小時(shí)之內(nèi)，活性污泥能去除廢水中大于55%的COD。在以后的曝氣過程中，COD降解比較緩慢

100、，COD去除率提升得也較緩慢。</p><p>　　聯(lián)系活性污泥法凈化廢水的基本原理，便不難理解這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。活性污泥法凈化廢水包括下述三個(gè)主要過程：①吸附。廢水與活性污泥微生物充分接觸，形成懸濁混合液。廢水中的懸浮固體和膠體物質(zhì)等非溶解性有機(jī)物首先被微生物所吸附，再轉(zhuǎn)化為可溶解性有機(jī)物，而后再被代謝和利用。初期吸附作用進(jìn)行的十分迅速，在這一過程中，對(duì)于含懸浮狀態(tài)和膠體狀態(tài)有機(jī)物較多的廢水，有機(jī)物的去除率是相當(dāng)高

101、的。②微生物的代謝。吸收進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)的污染物通過微生物的代謝反應(yīng)而被降解，一部分經(jīng)過一系列中間狀態(tài)氧化為最終產(chǎn)物CO2和H2O等，另一部分則轉(zhuǎn)化為新的有機(jī)體，使細(xì)胞增殖。一般說來，自然界中的有機(jī)物都可以被某些微生物所分解，多數(shù)合成有機(jī)物也可以被經(jīng)過馴化的微生物分解。不同的微生物對(duì)不同的有機(jī)物其代謝途徑各不相同，對(duì)同一種有機(jī)物也可能有幾條代謝途徑?；钚晕勰喾ㄊ嵌嗟孜锒嗑N的混合培養(yǎng)系統(tǒng)，其中存在錯(cuò)綜復(fù)雜的代謝方式和途徑，它們相互聯(lián)系，相互

102、影響。③絮凝和沉淀。絮凝體是活性污泥的基本結(jié)構(gòu)，它能夠防止微型動(dòng)物對(duì)游離細(xì)菌的吞噬，并承受曝氣等外界不利因素的影響，更有利于與處理水分離。沉淀是混合液中固相活性污泥顆粒同廢水分離的過程。固液分離的</p><p>　　由以上原理可知，在SBR工藝處理生活廢水的實(shí)驗(yàn)中，曝氣階段初期，COD降解速度很快，是由于SBR反應(yīng)器中的微生物對(duì)廢水中的懸浮固體和膠體物質(zhì)的生物吸附作用。而且，由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖表可以看出，SBR

103、工藝在短短的2小時(shí)之內(nèi)，就可以去除廢水中大于55%的COD，這說明SBR工藝能在較短的曝氣時(shí)間內(nèi)去除大量的有機(jī)物。</p><p>　　4.2厭氧攪拌對(duì)COD去除的影響 </p><p>　　考慮到厭氧攪拌有利于釋氮脫磷,將大分子的有機(jī)物分解,易于好氧降解，我們?cè)诤醚跗貧庵斑M(jìn)行了一段時(shí)間的厭氧攪拌過程，其運(yùn)行程序如下：進(jìn)水（瞬時(shí)）→攪拌 →曝氣→沉淀（1小時(shí)）→排水→閑置。通過幾組實(shí)驗(yàn)

104、，結(jié)合前人經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)，厭氧攪拌2小時(shí)，然后再曝氣4小時(shí)時(shí)，效果最好。</p><p>　　4.2.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理</p><p>　　在實(shí)驗(yàn)過程中，我們每隔一定時(shí)間，取樣，測(cè)得廢水的COD值，記錄如下：</p><p>　　原水COD值為445.2 mg/l ，BOD值為218.0 mg/l；出水COD值為45.2mg/l，BOD值為17.0 mg/l<

105、/p><p>　　表4-4 不同曝氣時(shí)間的COD值及COD去除率</p><p>　　注：前三個(gè)COD值為測(cè)量值，后一個(gè)值為前三個(gè)的平均值。</p><p>　　圖4-8 反應(yīng)時(shí)間對(duì)COD去除率的影響</p><p>　　4.2.2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及解釋</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)及圖表可以看出：在進(jìn)水COD值在400～50

106、0mg/l之間,pH值為6～8時(shí)，好氧曝氣之前先進(jìn)行一段時(shí)間（2小時(shí)）的厭氧攪拌過程，反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)的時(shí)候，COD去除率為89.8%；而前三個(gè)采用只曝氣不攪拌的運(yùn)行程序時(shí)，曝氣時(shí)間為6小時(shí)的時(shí)候，COD去除率分別為87.1%、85.4%和86.0%。這說明適量的攪拌過程有助于大分子有機(jī)物的好氧降解，有利于有機(jī)物的去除，從而提高出水水質(zhì)，提高處理效果。但攪拌時(shí)間也不宜過長(zhǎng)，因?yàn)槟菢硬粌H會(huì)延長(zhǎng)運(yùn)行周期時(shí)間，而且時(shí)間太長(zhǎng)也會(huì)抑制好氧生物的生