生活污水中的氮磷超標排放很大程度上導致了水體污染和富營養(yǎng)化。因此，尋求高效、經(jīng)濟、簡易的生活污水處理方法成為國內(nèi)外學者研究的方向。SBR 工藝因具有工藝簡單、節(jié)省費用及用地、運行靈活、脫氮除磷效果好等優(yōu)點成為人們研究的熱點。在目前的實際應用中，SBR 工藝大多以基本運行方式進行設計，如A/O、A2/O、UCT、五段Bardenpho、Phostrip 等，但由于聚磷菌和反硝化細菌對碳源的競爭，導致這些傳統(tǒng)處理工藝脫氮除磷的效率都不是很高。筆者考察了采用A/O/A 模式的SBR 工藝對生活污水的處理效果。

1 材料和方法

1.1 SBR反應器的運行

實驗用水采取人工配水，其中葡萄糖0.4 g/L（微生物生長所需碳源），NH4Cl 0.153 g/L（微生物生長所需氮源），K2HPO4 0.129 g/L 為磷源，以MgSO4、CaCl2及FeSO4等作為微量元素來源（50 L水中微量元素的添加量分別為MgSO4 3 g、CaCl2 18 g、FeSO40.06 g）。模擬廢水的進水COD控制在400mg/L 左右，NH4+-N控制在40mg/L 左右，PO43--P 控制在5mg/L 左右。

反應器由有機玻璃制成，尺寸為20 cm×20 cm×30 cm，有效容積為7 L。實驗運行參數(shù)：瞬時進水，厭氧60min，好氧240min，缺氧120min，靜置沉淀30min，閑置30min。實驗裝置如圖1 所示，好氧采用空氣壓縮機通過微孔曝氣頭曝氣，厭氧和缺氧均采用華夏D-8401 型多功能攪拌器攪拌，攪拌速度設有10個檔位，各檔位的攪拌速度依次遞增。實驗過程中采用第一檔位，攪拌速度約為50 r/min。攪拌棒為不銹鋼材質，直徑為6mm，長43 cm，每隔10 cm設有葉片，共設3個。曝氣及攪拌時間通過微電腦時間控制器控制。

實驗所用污泥取自太原市河西北中部污水 處理廠的回流污泥，污泥取回后先悶曝1d，設定溫度25℃左右，pH 為6.5～8.5，按照“瞬時進水—厭氧（2 h）—曝氣（5 h）—攪拌（3 h）—沉淀（2 h）—出水”的工況周期進行污泥活性恢復，1d兩個周期，每個周期12 h，每個周期進出水均為3.5 L。采用COD、NH4+-N逐漸遞增的方式運行培養(yǎng)，其中COD從200～400mg/L，NH4+-N從20～40mg/L，2 天提高一次，每次提高幅度10%～20%。以污泥的MLSS 及COD、NH4+-N去除率來確定培養(yǎng)馴化的終點。最終MLSS 保持在4 000mg/L 左右，MLVSS/MLSS 為0.8左右，COD、NH4+-N的去除率達到90%左右。正常運行后設計為1d三個周期，每個周期排水比為0.5。

 1.2 實驗方法

通過改變SBR 系統(tǒng)的污泥齡SRT、溫度、曝氣量等探討不同實驗條件對A/O/A 模式SBR 工藝處理生活污水的影響，并研究了運行中缺氧段的反硝化聚磷現(xiàn)象。

水質監(jiān)測方法采用國家環(huán)�？偩诸C布的標準方法進行測定，見表1。

 2 結果與討論

2.1 SRT 對處理效果的影響

實驗進水COD為400mg/L，NH4+-N為40mg/L，PO43--P 為5mg/L，通過改變每日排泥量控制SRT分別為15、20、25、30d。研究了不同泥齡條件下該系統(tǒng)對COD、氮磷的去除效果，結果見圖2。

由圖2 可見，SRT 的變化對系統(tǒng)中COD的去除影響不大，4個SRT 條件下COD的去除率均達到93%以上，出水COD都符合GB 18918—2002一級A標準。這是由于在DO 充足且溫度適宜的條件下，系統(tǒng)中微生物生長良好，代謝速度較快，污泥活性較高，因此COD這種易于被微生物降解的有機物去除效果較好，受SRT 的影響不大。

隨著SRT 的增大，NH4+-N去除率明顯升高。這是因為以去除NH4+-N占主導作用的微生物為硝化細菌，而硝化細菌世代時間長，較長的SRT 對硝化細菌的生長繁殖及代謝過程有促進作用，故NH4+-N去除率提高。由圖2 可知，SRT≤25d時，TN去除率隨著泥齡的增加而增大，這與該條件下NH4+-N去除率升高的原因一致。然而當SRT 繼續(xù)增大，TN去除率下降，則是由于NO3--N的積累所致。

TP 的去除率隨著SRT 的增大而增加，這與聚磷菌世代時間較短相矛盾。這是由于實驗采用的是A/O/A 運行模式，系統(tǒng)中反硝化聚磷菌占有一定優(yōu)勢。而反硝化聚磷菌能在缺氧條件下利用NO3-作電子受體氧化細胞內(nèi)儲存的PHB，從而去除廢水中的氮，在除磷的同時進行反硝化脫氮。據(jù)此，隨著SRT 的延長，硝化細菌產(chǎn)生的NO3-增多，可更好地被反硝化聚磷菌用來反硝化除磷，因此磷的去除率有一定的提高。所以，SRT 宜控制在25d左右。

2.2 溫度對處理效果的影響

溫度是微生物生長的重要生態(tài)因子。而污水的生物處理實質是利用微生物體內(nèi)的酶促生化反應來實現(xiàn)的代謝過程，因此酶本身所具有的蛋白質特性就決定了污水生物處理反應器必須在一定溫度范圍內(nèi)運行才能取得良好的處理效果�？刂茰囟葹�15、20、25、30℃，研究溫度對SBR 系統(tǒng)污水處理效果的影響，結果見圖3。

由圖3 可以看出，在一定范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，COD、NH4+-N、TN、TP 的去除率均增大；當溫度達到25℃時去除率分別高達98.3%、96%、83.6%、97.5%。此后隨著溫度繼續(xù)升高，出水的COD和NH4+-N均略有上升，去除率相應有所下降，這是由于系統(tǒng)中參與各種酶促反應的細菌只有在適宜的溫度條件下才可以正常代謝反應，過高和過低的溫度都對其不利。綜上所述，實驗最終選定25℃為系統(tǒng)最適溫度。

  2.3 曝氣量對處理效果的影響

SBR 系統(tǒng)的曝氣量大小、強度直接影響系統(tǒng)中的溶解氧以及活性污泥產(chǎn)率等。如曝氣量參數(shù)確定不當，很容易引起污泥膨脹，影響最終的處理效果。

通過調節(jié)氣體流量計將曝氣量分別設定為32、48、64、80 L/h，研究曝氣量對處理效果的影響，結果見圖4。

 由圖4 可見：COD去除率受曝氣量的影響不大。當曝氣量為32 L/h 時，系統(tǒng)中溶解氧＜2mg/L，活性污泥絮體內(nèi)的多數(shù)微生物處于缺氧狀態(tài)，抑制了微生物消耗降解有機物的生化過程，從而影響了處理效果。而當曝氣量＞32 L/h 時，曝氣量對于處理效果的影響不再顯著，這說明只要給系統(tǒng)充分供氧，污泥中豐富的微生物對有機物的去除受DO 影響不大。另外，系統(tǒng)經(jīng)過充分的閑置期后，污泥的吸附能力較強也是去除COD的重要原因。

曝氣量為32、48、64、80 L/h 時NH4+-N去除率分別達到47.1%、66%、90.8%、84.7%。這是因為過低的DO 不利于硝化細菌進行硝化反應，導致處理效果差。曝氣量提高到64 L/h 時，DO 的提高使硝化反應進行得比較徹底，NH4+-N去除率達到最大。曝氣量繼續(xù)增大去除率下降是由于曝氣池內(nèi)過高的溶解氧使有機污染物分解過快，導致微生物缺乏營養(yǎng)，活性污泥易于老化。同理，TN的去除率亦隨著曝氣量的增加而增大，最終趨于平衡。

曝氣量為32 L/h 時，系統(tǒng)對TP 的去除率僅為40.5%。這是由于DO 過低使好氧聚磷菌的活性受到抑制，從而影響磷的去除。隨著曝氣量的提高，DO濃度上升，這一現(xiàn)象得到緩解，好氧聚磷菌的活性逐漸恢復，磷的去除率呈上升趨勢。當曝氣量提高到80 L/h 時，TP 去除率由97.8%下降到86.6%，原因是好氧段曝氣量過大會使聚磷菌消耗過多的PHA，從而影響對磷的吸收。

綜上所述，該系統(tǒng)的最佳曝氣量應確定64 L/h較為合理。

2.4 缺氧段的反硝化除磷現(xiàn)象

T. Kuba 等研究表明：當微生物依次經(jīng)過厭氧、缺氧和好氧3個階段后，有一部分聚磷菌既能利用氧氣又可利用NO3-作為電子受體來聚磷。D. S.Lee 等證實了NO2-可以像NO3-一樣作為電子受體進行反硝化除磷。

實驗在25℃、SRT 為25d、曝氣量為64 L/h 的條件下，對系統(tǒng)缺氧階段的NO3-、NO2-和磷酸鹽進行跟蹤測定，研究A/O/A 模式SBR 反應器中缺氧段的反硝化除磷現(xiàn)象（見圖5）。

 由圖5 可見：缺氧階段一開始NO3-濃度下降，磷酸鹽隨之下降，說明該過程中反硝化聚磷菌利用NO3-作電子受體進行了反硝化聚磷。當NO3-＜2mg/L時，系統(tǒng)中的NO2-開始被消耗，表明反硝化聚磷菌開始利用NO2-進行缺氧吸磷。這里認為：當系統(tǒng)中NO3-和NO2-共存時，NO3-首先被消耗，但當NO3-濃度下降到一定程度時，NO2-隨之被消耗。通過計算可知缺氧段的反硝化除磷占整個除磷過程的9.3%。具體參見http://wlmqsb.com更多相關技術文檔。

3 結論

（1）實驗確定該系統(tǒng)的SRT 為25d，溫度為25℃，曝氣量為64 L/h 為最佳條件，經(jīng)過一段時間的連續(xù)運行，對COD、NH4+-N、TN、TP 的去除率分別達到92.9%、90.8%、82.9%、97.8%。生活污水經(jīng)該系統(tǒng)處理后可以達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》GB 18918—2002 的一級A 標準。

（2）實驗采用A/O/A 模式的SBR 工藝，通過連續(xù)培養(yǎng)，系統(tǒng)中出現(xiàn)了一定程度的反硝化聚磷現(xiàn)象，雖然缺氧段對磷酸鹽的去除僅占9.3%，但可為今后的研究提供一定理論依據(jù)和技術支持。