膜法SBR工藝處理皮革廢水
SBR法是一種間歇運行的廢水處理工藝，兼均化、初沉、生物降解、終沉等功能于一池，無污泥回流系統。運行時，廢水分批進入池中，在活性污泥的作用下得到降解凈化。沉降后，凈化水排出池外。根據SBR的運行功能，可把整個運行過程分為進水期、反應期、沉降期、排水期和閑置期，各個運行期在時間上是按序排列的，稱為一個運行周期。
在一個運行周期中，各個階段的運行時間、反應器內混合液體積的變化以及運行狀態等都可以根據具體廢水性質、出水質量與運行功能要求等靈活掌握，如在進水階段，可按只進水不曝氣的限制曝氣方式運行，也可按邊進水邊曝氣的非限制性曝氣方式運行；在反應階段，可以始終曝氣，為了生物脫氮也可曝氣后攪拌，或者曝氣攪拌交替進行；其剩余污泥量可以在閑置階段排放，也可在排水階段或反應階段后期排放。可見，對于某單一SBR來說，不存在空間上控制的障礙，只要在時間上進行有效地控制與變換，即能達到多種功能的要求，非常靈活。
SBR具有工藝簡單、經濟、去除有機物速率高、靜止沉淀效率高、耐沖擊負荷、占地面積少、運行方式靈活和不易發生污泥膨脹等特點，是處理中、小水量廢水，特別是間歇排放廢水的理想工藝。
1 試驗部分
1.1 廢水的來源和特征
制革廢水來源于海寧富邦皮革有限公司制革車間排放的廢水，取自調節池。廢水中主要含有可溶性蛋白質、皮屑、無機鹽類、油類、表面活性劑、助劑及各種染料、樹脂等。該廢水的COD為1500～2400mg/L, BOD5/CODCr為0.30～0.50左右，偏酸性，色度較高。
1.2 試驗裝置
① 反應器：18cm×12cm×60cm的有機玻璃槽2只，有效體積10L。一只掛填料(BSBR)，一只無填料。
② 填料：采用YDT彈性立體填料，上下固定，填料層高度50cm。
③ 曝氣裝置：采用砂頭曝氣，Z-0.036空氣壓縮機，轉子流量計控制空氣流量。
1.3 生物膜法和污泥馴化
取富邦公司氧化溝內活性污泥，沉降后棄去上清液，以沉淀污泥作為菌種，加入一定量皮革廢水和生活廢水。為了滿足微生物生長的需要，以5∶1的氮磷比投加氯化銨和磷酸二氫鉀。以小氣量曝氣1d，停止曝氣，澄清，棄上清液，補充培養液繼續曝氣。以后逐漸加大皮革廢水的加入量。一周后，填料上有稀薄的菌膠團和大量的游離細菌，但結合比較疏松；無填料的池內污泥顏色顯黃褐色，污泥濃度增加，絮凝狀態良好，沉降速率大。之后，正常進水，即每日棄去5L上清液，加入5L原水進一步培養馴化。2周后，出水清澈，BSBR出水COD為425mg/L,SBR出水COD為608mg/L，COD去除率＞70%，這表明馴化成功，即投入正常運行。
2 運行結果
SBR運行周期中沉淀、排水、排泥時間一般都變化不大，因此，試驗中取曝氣時間為運行參數。正常運行條件下達到穩定時試驗結果如表1。
表1 BSBR運行結果
運行周期曝氣時間（h） 進水COD（mg/L） 出水COD（mg/L）
COD去除率（）
BSBR SBR BSBR SBR
6（2） 2000 361 678 81.9 66.1
7（3） 1940 300 595 84.5 70.3
9（5） 1950 249 460 87.2 76.5
12（8） 1010 236 400 88.3 80
24（12） 1980 200 344 90.1 83.6
3.1 填料的選擇
軟性填料雖然比較經濟，但掛膜慢，運行一段時間后很容易結成球團，使球心深度厭氧，處理效果隨之下降。選用高強、輕質、比表面積大、空隙率亦大的YDT型彈性立體填料，具有掛膜快、膜更新速率高、充氧轉換率高等優點。
3.2 曝氣方式的選擇
SBR法可分為限制曝氣、非限制曝氣和半限制曝氣三種。限制曝氣是在廢水進曝氣池時只作混合而在進水完畢后曝氣；非限制曝氣是在廢水進水同時開始曝氣；半限制曝氣是在廢水進水的中期開始曝氣。采用限制曝氣運行方式時，進水階段的厭氧狀態有利于難降解有機物的分解，無氧或低氧狀態促進了世代時間短、生長繁殖快的酸化細菌的大量增殖，對提高系統的有機物降解能力起了決定性作用。皮革廢水的成分復雜，含有多種難降解有機物，按照傳統的生物處理方法出水COD只能達到600mg/L左右，因此在這里采用完全限制曝氣運行方式
3.3 pH的影響
皮革廢水pH值變化很大，常為10～12。試驗證明，BSBR法能處理pH值較高的皮革廢水，出水pH能符合排放的要求。
表2 PH影響 進水 出水 COD去除率（）
PH COD（mg/L) PH COD（mg/L)
12.32 2000 7.84 361 81.9
12.34 1940 7.35 300 84.5
11.57 1950 8.09 249 87.2
11.45 2010 7.58 236 88.3
11.65 1980 8.14 200 90.1
由表2可見，在進水pH值介于11.45～12.34條件下，通過BSBR法處理后，出水pH值可降為7.35～8.14，而且COD的去除率均＞80%，因此可認為pH不影響處理效果。
3.4 曝氣時間的影響
反應前反應器中底物濃度大，梯度大，因此氧利用率高。反應階段的前段時間COD去除快。從圖1可見，前段曲線坡度大，但到某一時刻起曲線變得平緩，去除率增加緩慢，考慮到能耗的因素，曝氣時間取5 h比較適宜。
3.5 運行周期
工業廢水運行周期一般8～12 h，此時處理水COD值穩定在200mg/L左右。運行周期可根據原廢水性質和出水值要求靈活確定。
3.6 BSBR與SBR比較
試驗數據可知，膜法SBR處理效果好于普通SBR法。這是因為BSBR法結合了生物接觸氧化法和SBR法的優點：
① 生物膜法附著在固體填料表面，微生物沿固體表面生長，即使增殖速度較慢的微生物也能在此生息。因此，微生物數量多，種類亦多。除一般細菌外，還有大量絲狀菌存在(絲狀菌對有機物具有較大的氧化分解能力)，并穿插于菌膠團之間。另外在生物膜上還有多種種屬的原生動物和后生動物，形成了穩定的生態系統。
② 具有較高的氧利用率。由于空氣泡在填料中曲折穿過，產生氣泡切割，縮小了氣泡體積，增加了停留時間，從而提高了氧從氣相向液相的轉移效率。
③ 生物膜附著在填料表面，更加分散，從而擴大了微生物與廢水中有機質的接觸面，使有機質更易被吸附、降解。
④ 生物膜附著在固體表面，不易流失，微生物量高。在填料之間空隙中，還有大量懸浮生長的微生物，所以微生物濃度高于活性污泥SBR，有利于有機質的降解。
⑤ BSBR法周期比SBR短，如圖2所示，曝氣剛運行時，COD下降很快，在很短時間內就能達到較高的去除率，隨著時間的延長，下降速率減慢，相對于普通SBR，BSBR法的降解速率大。要達到同樣的出水標準，BSBR的曝氣時間比普通SBR法短。所以BSBR法能縮短周期，節約能耗。
4 結論
① 傳統活性污泥法處理皮革廢水，出水COD為600mg/L左右，普通SBR法出水COD為400mg/L左右。而BSBR法可降到200mg/L左右，且降解速率快。
② BSBR法中，大部分污泥以生物膜形式附著在填料上，生物膜有豐富的生物相，其中高營養級的微生物較多，故相對于普通SBR法而言，BSBR法產生的剩余污泥量少。
③ 生物膜上形成了穩定的生態系統，生物種類多，數量多，因此使BSBR系統具有更強的耐沖擊負荷能力。
④ 投產期短，啟動快，投資少，能耗低，適合于皮革廢水處理，亦可推廣于其他廢水處理。
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