污水處理磁粉投加SBR工藝

　　現(xiàn)今應(yīng)用最普遍的生物水處理方法為活性污泥法?。但該方法中二沉池內(nèi)污泥的沉降分離能力較弱，給管理維護(hù)造成了許多問題。近年來，許多學(xué)者利用磁化作用和生物的磁效應(yīng)來改善傳統(tǒng)活性污泥法的缺點(diǎn)可提升污泥沉降性能，增加活性污泥濃度，加強(qiáng)污水處理能力，改善絮體結(jié)構(gòu)，減少污泥膨脹問題。但不同的處理工藝、污水種類和磁粉投加量也會(huì)產(chǎn)生不同的效果。張密林等利用納米磁粉磁化微生物處理屠宰廢水，COD、SS、氨氮的平均去除率分別達(dá)到96%、91%、86%。王祥三等的研究表明，磁化處理增強(qiáng)了微生物的活性，同時(shí)磁化處理具有滅菌效應(yīng)。謝敏等研究發(fā)現(xiàn)，磁化污泥粒徑有所增加，污泥比阻有所下降，污泥脫水性得到了改善。楊基先等網(wǎng)發(fā)現(xiàn)磁粉是通過影響好氧反硝化細(xì)菌T13的酶活性，從而提高了T13對(duì)硝態(tài)氮的去除率，并得出最佳磁粉投加量為2.0g/L。孫水裕等利用磁粉強(qiáng)化活性污泥法(MPIAS)處理餐飲污水，磁粉適宜加入量為0.75g/L，磁粉粒度最好小于10pm。本研究針對(duì)城市生活污水，采用磁化技術(shù)改善SBR污水處理工藝，并尋找最佳磁粉投加量。

　　一、材料與方法

　　1.1實(shí)驗(yàn)裝置

　　BR反應(yīng)器的直徑為20cm，高度為50cm，總?cè)莘e為10L。在SBR反應(yīng)器側(cè)壁上設(shè)計(jì)3個(gè)等距的出水口。SBR底部設(shè)置排泥口。SBR運(yùn)用底部鼓風(fēng)曝氣方式，具體為：在SBR底端放置兩個(gè)微孔曝氣頭，連接在氣泵上，采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來調(diào)節(jié)曝氣速率，從而控制DO濃度。反應(yīng)裝置見圖1。

　　1.2實(shí)驗(yàn)材料

　　SBR反應(yīng)器所接種的活性污泥取自桂林某污水處理廠SBR曝氣池。向反應(yīng)器中投加的磁粉是微米級(jí)磁化Fe3O4o馴化階段污水配制方法如下：GHqO。作為碳源，氯化鍍作氮源，磷酸二氫鉀作磷源，碳：氮：磷質(zhì)量比為100：5：1，并加入硫酸猛、氯化鈣等微量元素，利用碳酸氫鈉調(diào)節(jié)配制污水的酸堿度。人工配水的指標(biāo)：COD為110?420mg/L;p(NH4+-N)為25?40mg/L;p(TP)為5―10mg/L;pH為6.5?8。實(shí)際生活污水取自桂林某污水站的進(jìn)水，其水質(zhì)特征為：COD為300-400mg/L，氨氮質(zhì)量濃度為30?35mg/L，總氮質(zhì)量濃度為30?40mg/L，總磷質(zhì)量濃度為6~8mg/L，pH為6?8。

　　1.3實(shí)驗(yàn)方法

　　1.3.1實(shí)驗(yàn)運(yùn)行階段

　　接種前對(duì)污泥進(jìn)行悶曝1?2d，去掉原水中可能含有的有毒物質(zhì)，之后采用有機(jī)負(fù)荷漸增法對(duì)污泥進(jìn)行15d的馴化。最終在進(jìn)水COD約為400mg/L，氨氮約為40mg/L的條件下，去除率分別達(dá)到80%和70%以上，認(rèn)為污泥馴化成功，可以開始進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)。磁粉先在500Gs的磁場(chǎng)中磁化15分鐘，再投加到污泥中。在實(shí)驗(yàn)過程中反應(yīng)器按照進(jìn)水曝氣-沉淀-排水-閑置的工況運(yùn)行，整個(gè)周期的反應(yīng)時(shí)間為曝氣4h，沉淀1h和排水閑置1h=實(shí)驗(yàn)設(shè)6個(gè)平行裝置，磁粉投加量分別為0、0.1、0.3、0.5、0.7、1.0g/L。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中溶解氧在曝氣階段維持在2?4mg/L，沉淀階段維持在0?0.5mg/L，MLSS大約為3000-4000mg/L。

　　1.3.2監(jiān)測(cè)指標(biāo)及分析方法

　　運(yùn)行期間，對(duì)反應(yīng)器的進(jìn)、出水COD、氨氮、TN、TP進(jìn)行分析，取樣頻率為每天一次。其中，COD：重鋸酸鉀法(GB/T11914-1989)：氨氮：納氏試劑光度法(HJ535-2009);TP：鈕酸錢分光光度法(GB11893-1989);TN：堿性過硫酸鉀消解紫外光度法(HJ636-2012)。

　　二、結(jié)果與討論

　　2.1磁粉投加量對(duì)生活污水COD去除效果的影響

　　由圖2和圖3可知，平均進(jìn)水COD為354.8mg/L，普通污泥的平均出水COD為32.60mg/L，平均去除率為90.80%，磁化污泥的COD去除率比普通污泥去除率高。原因可能是磁粉可通過物理刺激改善微量元素的溶解性能，促進(jìn)有機(jī)物降解成為小分子物質(zhì)，有利于微生物的吸收，同時(shí)提升了微生物的代謝能力。磁粉投加量為0.5g/L和0.7g/L時(shí)，平均出水COD分別為16.6mg/L和16.4mg/L，平均去除率分別為95.30%和95.35%，去除效果明顯優(yōu)于其他投加量的磁化污泥。

　　2.2磁粉投加量對(duì)生活污水氨氮去除效果的影響

　　由圖4和圖5可知，平均進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為32.2mg/L，普通污泥的平均氨氮出水質(zhì)量濃度為6.88mg/L，平均去除率為78.58%，而磁化污泥的氨氮出水質(zhì)量濃度都低于5mg/L，處理效果顯著提升。這是因?yàn)榇欧鄣募尤胧剐躞w顆粒均勻，增大了污泥的比表面積，有利于污染物的吸附，水體在磁場(chǎng)作用下，表面張力降低，滲透壓升高，從而增加微生物、污染物和DO之間的接觸，提高DO和污染物進(jìn)入細(xì)胞膜的擴(kuò)散速率。當(dāng)磁粉投加量為0.5g/L和0.7g/L時(shí)，COD平均去除率為分別為91.48%和92.52%，平均出水分別為2.74mg/L和2.42mg/L，去除效果明顯優(yōu)于其他投加量的磁化污泥。后隨著磁粉投加量的增加，微生物活性開始受到抑制，氨氮去除率開始下降。

　　2.3磁粉投加量對(duì)生活污水總氮去除效果的影響

　　由圖6和圖7可知，平均總氮進(jìn)水質(zhì)量濃度為34.4mg/L，普通污泥的平均總氮出水質(zhì)量濃度為16.8mg/L，平均去除率為51.04%，隨著磁粉投加量的增加，總氮去除率有明顯提升，后略有下降，當(dāng)磁粉投加量為0.7g/L時(shí)，總氮去除率達(dá)到最大，平均?水濃度為&32mg/L，平均去除率為75.70%。相鄰磁粉投加量之間的總氮出水濃度具有較大差別，可能因?yàn)橥都哟欧酆蟮拇呕勰嘟Y(jié)構(gòu)更加密實(shí)，即使在曝氣階段，磁性污泥的內(nèi)部也會(huì)形成厭氧區(qū)，不斷進(jìn)行反硝化過程，同時(shí)反硝化菌相比其他微生物對(duì)磁場(chǎng)更加敏感并具有更高的耐受性。

　　2.4磁粉投加量對(duì)生活污水總磷去除效果的影響

　　由圖8和圖9可知，總磷平均進(jìn)水質(zhì)量濃度為7.41mg/L，出水質(zhì)量濃度都低于1mg/L，普通污泥的平均磷出水質(zhì)量濃度為0.72mg/L，平均去除率為87.84%，由于進(jìn)水質(zhì)量濃度較低，投加不同磁粉后出水總磷質(zhì)量濃度相差不大，隨著磁粉投加量的增加，總磷去除率先上升再平緩降低，當(dāng)磁粉投加量為0.5g/L時(shí)，總磷平均去除率達(dá)到最大為92.8%，平均出水質(zhì)量濃度為0.53mg/L。

　　三、結(jié)論

　　投加磁粉可以改善SBR反應(yīng)器的處理效果。在本文試驗(yàn)條件下，最佳的磁粉投加量為0.5-0.7g/L，但是從經(jīng)濟(jì)和處理效果兩方面綜合考慮，選擇磁粉投加量0.5g/L較為合適。磁粉投加量為0.5g/L的條件下，平均出水COD為16.60mg/L，氨氮、總氮和總磷的平均出水質(zhì)量濃度分別為2.74、10.01>0.53mg/L，平均去除率分別為95.30%、91.48%、70.83%和92.80%，可達(dá)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB1891-2002)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。（來源：桂林理工大學(xué)）