SBR法處理模擬淀粉廢水參數優化的研究

何 宏，郭盛楠，程國玲，焦 亮，韓 偉,3，方 俊,3，李永峰*

(1.杭州電子科技大學 科學技術研究院，浙江 杭州 310018；2.東北林業大學 林學院，黑龍江 哈爾濱 150040；3.浙江金環寶生物技術有限公司，浙江 湖州 313399)

淀粉廢水含有大量的有機物，主要為溶解性淀粉和少量蛋白質[1]。目前國內外主要采用生物濾池、傳統活性污泥法、厭氧濾池、氧化塘等生物處理法處理淀粉廢水，雖然達到了良好的處理效果，但這些方法存在著成本相對較高、運行條件比較嚴格和操作復雜等問題[2]。許多中小型淀粉廠由于經濟條件和技術管理等原因未能對淀粉廢水進行有效處理，甚至直接排入水體，導致水體發黑發臭，加重了我國環境事業的壓力。SBR

工藝又稱序批式活性污泥法，具有工藝簡單、管理方便和節省費用等優點[3]，尤其適用于許多中小型企業間歇排放的高濃度廢水。本文采用SBR工藝，以實驗室配置的模擬淀粉廢水為研究對象，通過對比實驗探究不同的曝氣時間和曝氣量對COD處理效果的影響。

1 實驗裝置與模擬廢水

1.1 實驗裝置

圖1 SBR設備工藝流程圖

SBR設備工藝流程詳見圖1，所有反應階段均在一個反應器里完成。本實驗設備在原本的SBR設備基礎上安裝了五個儀表來自動化控制每一個階段的運行時間，如曝氣時間、沉淀時間等，使得整個系統的控制更為方便，有效節省了人力并提高了實驗的準確性。反應器啟動后進水，當水位達到感應器所在水位時停止進水，否則將一直進水。當進水箱缺水時，相應的指示燈會亮起提示，且整個系統將自動關閉，以免損壞儀器。曝氣階段將在進水完成后自動開啟，根據不同的水質設定不同的曝氣量和曝氣時間，曝氣時間一般設置為4～8 h。曝氣結束后進入沉淀階段，一般靜止沉淀時間設定在20～30 min，潷水時間一般在20 s至3 min之間。在SBR工藝的閑置期，自動開啟攪拌器對活性污泥進行攪拌，使污泥恢復活性，閑置期時間一般設定為10～30 min。

1.2 模擬淀粉廢水

本實驗采用紅糖配置模擬淀粉廢水[4-5]，紅糖濃度與對應COD的濃度詳見表1，并確定模擬廢水的淀粉濃度為3.33 g/L，維持廢水中的COD濃度2000 mg/L左右。模擬廢水中添加的其他微量元素及濃度詳見表2。并投加適量的NaHCO3控制模擬廢水的pH值在6.0～8.0。

表1 紅糖濃度與COD的關系

表2 模擬廢水微量元素及用量

2 實驗部分

2.1 實驗啟動

實驗使用的污泥來自實驗室附近的污水處理廠，取污水處理廠中二沉池的回流污泥作為接種污泥，將污泥盛裝在廣口容器中，并采取連續曝氣的方式對污泥進行馴化培養，當污泥變為黃褐色時代表馴化完成，馴化時間一般為兩周左右。實驗啟動前，對實驗裝置進行相應的清理以保證實驗的準確性，并按質量濃度配置模擬廢水，并定容至90 L，倒入進水水箱。

2.2 試驗方法

曝氣時間是影響處理效果的主要因素。在該階段，污水通過微生物的降解作用，去除污水中的COD。本實驗采取控制變量法探究不同的曝氣量和曝氣時間對COD去除效果的影響，共設兩組實驗，每組實驗共做五次，一次取三組樣。第一組實驗沉淀時間設為為30 min，攪拌時間為30 min，出水時間為30 s。曝氣量設為6 L/min，曝氣時間分別設為6 h和10 h。第二組實驗將曝氣時間設為10 h，曝氣量設為9 L/min，其他參數與第一組實驗相同，與第一組實驗數據形成對比。

3 結果與討論

3.1 曝氣時間對SBR反應器效果的影響

曝氣階段是SBR工藝處理廢水的關鍵步驟，該組試驗采取曝氣量為6 L/min，曝氣時間分別取6 h和10 h，每組實驗做五次，每次取樣三組，具體實驗結果詳見表3。當曝氣時間為6 h時，出水COD的平均值為987.8 mg/L，當曝氣時間為10 h時，出水COD的平均值為641.9 mg/L，COD的處理效果明顯優于曝氣時間為6 h的COD處理效果。兩組實驗的COD去除率的對比圖詳見圖2。曝氣時間為6 h時，COD的平均去除率最高為64.09%，曝氣時間為10 h時，COD的平均去除率最高為75.98%。結果表明，在曝氣量相同的情況下，曝氣時間越長COD的去除效果越好，分析原因為，曝氣作用可以有效為微生物提供氧氣，創造微生物適應的生存環境，因此當曝氣量相同，曝氣時間越長，曝氣作用也會越明顯，微生物越容易生存，大量的微生物消耗COD，從而導致COD的下降[6]。

表3 不同曝氣時間的出水進水COD濃度值

圖2 不同曝氣時間的COD平均去除率對比圖

3.2 曝氣量對SBR反應器效果的影響

表4 曝氣量為10L/min的進出水COD

第二組實驗為探究不同的曝氣量對SBR反應器的處理效果的影響，將曝氣量設定為9 L/min，曝氣時間設為10 h，其他參數與第一組實驗相同。該組試驗共做5次，每次試驗取3個樣品，實驗結果詳見表4。COD去除率與上組試驗中曝氣時間為10 h，曝氣量為9 L/min的COD去除率的對比圖詳見圖3。當曝氣時間設定為10 h，曝氣量為9 L/min時，出水COD的平均值為518.5 mg/L，COD平均去除率最高為81.63%，明顯高于上一組實驗中曝氣時間為10 h，曝氣量6 L/min的COD去除率。彭趙旭[7]等在研究曝氣量對SBR工藝處理模擬生活污水的研究結果表明，采用SBR法處理模擬生活污水，當曝氣量分別為16、28、40 L/h時，COD的平均去除率分別為77.62%、80.88%和73.05%，表明在一定的曝氣范圍內，COD的去除效果會隨著曝氣量的增加而增加，但當曝氣量過大的時候COD的去除效效率反而會降低。

圖3 不同曝氣量的COD平均去除率對比圖

4 結論

(1) 在曝氣量均為6 L/min時，曝氣時間為6 h的COD平均去除率最高為64.09%，曝氣量為10 h的COD平均去除率最高為75.98%。在一定的范圍內，曝氣時間越長，COD處理效果越好。

(2)在曝氣時間都為10 h時，曝氣量為9 L/min時，系統的COD平均去除率最高為81.63%。表明相同的曝氣時間的情況下，曝氣量越大，COD的去除效果也越好。

(3)SBR法針對模擬淀粉廢水的去除效果較好，同時具有工藝流程簡單、管理方便、占地面積小等優點[12]，在實際的淀粉廢水的去除具有很高的應用價值。