SBR法处理模拟淀粉废水参数优化的研究

何 宏，郭盛楠，程国玲，焦 亮，韩 伟,3，方 俊,3，李永峰*

(1.杭州电子科技大学 科学技术研究院，浙江 杭州 310018；2.东北林业大学 林学院，黑龙江 哈尔滨 150040；3.浙江金环宝生物技术有限公司，浙江 湖州 313399)

淀粉废水含有大量的有机物，主要为溶解性淀粉和少量蛋白质[1]。目前国内外主要采用生物滤池、传统活性污泥法、厌氧滤池、氧化塘等生物处理法处理淀粉废水，虽然达到了良好的处理效果，但这些方法存在着成本相对较高、运行条件比较严格和操作复杂等问题[2]。许多中小型淀粉厂由于经济条件和技术管理等原因未能对淀粉废水进行有效处理，甚至直接排入水体，导致水体发黑发臭，加重了我国环境事业的压力。SBR

工艺又称序批式活性污泥法，具有工艺简单、管理方便和节省费用等优点[3]，尤其适用于许多中小型企业间歇排放的高浓度废水。本文采用SBR工艺，以实验室配置的模拟淀粉废水为研究对象，通过对比实验探究不同的曝气时间和曝气量对COD处理效果的影响。

1 实验装置与模拟废水

1.1 实验装置

图1 SBR设备工艺流程图

SBR设备工艺流程详见图1，所有反应阶段均在一个反应器里完成。本实验设备在原本的SBR设备基础上安装了五个仪表来自动化控制每一个阶段的运行时间，如曝气时间、沉淀时间等，使得整个系统的控制更为方便，有效节省了人力并提高了实验的准确性。反应器启动后进水，当水位达到感应器所在水位时停止进水，否则将一直进水。当进水箱缺水时，相应的指示灯会亮起提示，且整个系统将自动关闭，以免损坏仪器。曝气阶段将在进水完成后自动开启，根据不同的水质设定不同的曝气量和曝气时间，曝气时间一般设置为4～8 h。曝气结束后进入沉淀阶段，一般静止沉淀时间设定在20～30 min，滗水时间一般在20 s至3 min之间。在SBR工艺的闲置期，自动开启搅拌器对活性污泥进行搅拌，使污泥恢复活性，闲置期时间一般设定为10～30 min。

1.2 模拟淀粉废水

本实验采用红糖配置模拟淀粉废水[4-5]，红糖浓度与对应COD的浓度详见表1，并确定模拟废水的淀粉浓度为3.33 g/L，维持废水中的COD浓度2000 mg/L左右。模拟废水中添加的其他微量元素及浓度详见表2。并投加适量的NaHCO3控制模拟废水的pH值在6.0～8.0。

表1 红糖浓度与COD的关系

表2 模拟废水微量元素及用量

2 实验部分

2.1 实验启动

实验使用的污泥来自实验室附近的污水处理厂，取污水处理厂中二沉池的回流污泥作为接种污泥，将污泥盛装在广口容器中，并采取连续曝气的方式对污泥进行驯化培养，当污泥变为黄褐色时代表驯化完成，驯化时间一般为两周左右。实验启动前，对实验装置进行相应的清理以保证实验的准确性，并按质量浓度配置模拟废水，并定容至90 L，倒入进水水箱。

2.2 试验方法

曝气时间是影响处理效果的主要因素。在该阶段，污水通过微生物的降解作用，去除污水中的COD。本实验采取控制变量法探究不同的曝气量和曝气时间对COD去除效果的影响，共设两组实验，每组实验共做五次，一次取三组样。第一组实验沉淀时间设为为30 min，搅拌时间为30 min，出水时间为30 s。曝气量设为6 L/min，曝气时间分别设为6 h和10 h。第二组实验将曝气时间设为10 h，曝气量设为9 L/min，其他参数与第一组实验相同，与第一组实验数据形成对比。

3 结果与讨论

3.1 曝气时间对SBR反应器效果的影响

曝气阶段是SBR工艺处理废水的关键步骤，该组试验采取曝气量为6 L/min，曝气时间分别取6 h和10 h，每组实验做五次，每次取样三组，具体实验结果详见表3。当曝气时间为6 h时，出水COD的平均值为987.8 mg/L，当曝气时间为10 h时，出水COD的平均值为641.9 mg/L，COD的处理效果明显优于曝气时间为6 h的COD处理效果。两组实验的COD去除率的对比图详见图2。曝气时间为6 h时，COD的平均去除率最高为64.09%，曝气时间为10 h时，COD的平均去除率最高为75.98%。结果表明，在曝气量相同的情况下，曝气时间越长COD的去除效果越好，分析原因为，曝气作用可以有效为微生物提供氧气，创造微生物适应的生存环境，因此当曝气量相同，曝气时间越长，曝气作用也会越明显，微生物越容易生存，大量的微生物消耗COD，从而导致COD的下降[6]。

表3 不同曝气时间的出水进水COD浓度值

图2 不同曝气时间的COD平均去除率对比图

3.2 曝气量对SBR反应器效果的影响

表4 曝气量为10L/min的进出水COD

第二组实验为探究不同的曝气量对SBR反应器的处理效果的影响，将曝气量设定为9 L/min，曝气时间设为10 h，其他参数与第一组实验相同。该组试验共做5次，每次试验取3个样品，实验结果详见表4。COD去除率与上组试验中曝气时间为10 h，曝气量为9 L/min的COD去除率的对比图详见图3。当曝气时间设定为10 h，曝气量为9 L/min时，出水COD的平均值为518.5 mg/L，COD平均去除率最高为81.63%，明显高于上一组实验中曝气时间为10 h，曝气量6 L/min的COD去除率。彭赵旭[7]等在研究曝气量对SBR工艺处理模拟生活污水的研究结果表明，采用SBR法处理模拟生活污水，当曝气量分别为16、28、40 L/h时，COD的平均去除率分别为77.62%、80.88%和73.05%，表明在一定的曝气范围内，COD的去除效果会随着曝气量的增加而增加，但当曝气量过大的时候COD的去除效效率反而会降低。

图3 不同曝气量的COD平均去除率对比图

4 结论

(1) 在曝气量均为6 L/min时，曝气时间为6 h的COD平均去除率最高为64.09%，曝气量为10 h的COD平均去除率最高为75.98%。在一定的范围内，曝气时间越长，COD处理效果越好。

(2)在曝气时间都为10 h时，曝气量为9 L/min时，系统的COD平均去除率最高为81.63%。表明相同的曝气时间的情况下，曝气量越大，COD的去除效果也越好。

(3)SBR法针对模拟淀粉废水的去除效果较好，同时具有工艺流程简单、管理方便、占地面积小等优点[12]，在实际的淀粉废水的去除具有很高的应用价值。