摘 要

SBBR是目前国内外正在研究、应用的一种污水处理新工艺。本文探究了DO、温度梯度变化及硝化/反硝化次序调整对SBBR处理模拟生活污水二沉池出水（低C/N比）净化效率的影响。结果表明，在温度恒定为20±1℃条件下，DO梯度变化（0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.5、4.5mg/L）对SBBR脱氮除磷及出水理化性质有显著影响，对COD_cr的去除无显著影响；TN和PO₄³-P去除率随DO浓度增加呈先减少后增加再减少的趋势，DO浓度为2.0mg/L时脱氮除磷效果最好，COD_cr去除率在80%以上。在DO恒定为2.0mg/L条件下，温度梯度变化（15、20、25、30℃）对SBBR脱氮除磷以及出水理化性质（除pH外）有显著影响，对COD_cr的去除无显著影响，TN和PO₄³-P去除率随温度升高先增加后减少，在20℃时脱氮除磷效果最好，COD_cr去除率在80%以上。在15、20和25℃条件下，硝化/反硝化次序调整对SBBR脱氮除磷、COD_cr去除以及出水理化性质均没有显著影响。反硝化的碳源来源于残余的COD_cr而不是内碳源（Org-N）。碳源不足抑制了SBBR脱氮除磷的效果。

关键词: SBBR；去除率；DO；温度；理化性质；硝化；反硝化

Abstract

Sequential batch biofilm reactor (SBBR) is a new wastewater treatment process being studied and applied at home and abroad. The effects of DO, temperature gradient and nitrification/denitrification sequence adjustment on purification efficiency of SBBR treating secondary effluent (characterized by low C/N ratio) of simulated domestic sewage were investigated. The results showed that the DO gradient (0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.5, 4.5 mg/L) had a significant effect on nitrogen and phosphorus removal and on effluent physicochemical properties of SBBR, but had no significant effect on COD_cr removal. The removal rates of TN and PO₄³-P decreased first, then increased and then decreased with the increase of DO concentration. The removal efficiency of nitrogen and phosphorus was the best when DO concentration was 2.0 mg/L. Meanwhile, COD_cr removal efficiency was the best with removal rate over 80%. When DO was constant at 2.0 mg/L, temperature gradient (15, 20, 25, 30 C) had a significant effect on nitrogen and phosphorus removal as well as on effluent physicochemical properties (except pH), but had no significant effect on COD_cr removal. The removal rates of TN and PO₄³-P increased first and then decreased with the increase of temperature. The removal rates of nitrogen and phosphorus were the best at 20^oC, at which COD_cr percent removal was above 80%. Nitrification/denitrification sequence adjustment had no significant effect on nitrogen, phosphorus and COD_cr percent removal, as well as on physicochemical properties of SBBR effluent at any level of 15, 20 or 25^oC. The carbon source for denitrification mainly came from residual COD_cr rather than internal carbon source (Org-N). The insufficient carbon source inhibited the effect of nitrogen and phosphorus removal by SBBR.

Key words: SBBR; removal rate; DO; temperature; physicochemical properties; nitrification; denitrification

目录

第一章 绪论 1

1.1 我国污水处理现状 1

1.2 SBBR工艺 1

1.3 SBBR工艺国内外研究现状 2

1.3.1 国内研究现状 2

1.3.2 国外研究现状 2

1.4 研究目的及意义 3

第二章 实验内容与方法 4

2.1研究内容和方案 4

2.1.1 研究内容 4

2.1.2 技术方案 4

2.2 装置构建 5

2.3 污水配置 6

2.4检测指标分析方法 6

第三章 不同DO梯度变化对前置硝化SBBR净化效率的影响 7

3.1 实验设计 7

3.2 数据采集 7

3.3 结果分析与讨论 7

3.3.1　不同DO梯度变化对SBBR理化性质的影响 7

3.3.2　不同DO梯度变化对SBBR脱氮的影响 9

3.3.3　不同DO梯度变化对SBBR去碳除磷的影响 12

3.4 小结 14

第四章 不同温度梯度下硝化/反硝化次序调整对SBBR净化效率的影响 15

4.1 实验设计 15

4.2 数据采集 15

4.3 结果分析与讨论 15

4.3.1 不同温度梯度下硝化/反硝化次序调整对SBBR理化性质的影响 15

4.3.2 不同温度梯度下硝化/反硝化次序调整对SBBR脱氮的影响 16

4.3.3 不同温度梯度下硝化/反硝化次序调整对SBBR去碳除磷的影响 18

4.4 小结 19

第五章 不同温度梯度变化对SBBR前置硝化净化效率的影响 20

5.1 实验设计 20

5.2 数据采集 20

5.3 结果分析与讨论 20

5.3.1 不同温度梯度变化对SBBR理化性质的影响 20

5.3.2 不同温度梯度变化对SBBR脱氮的影响 21

5.3.3 不同温度梯度变化对SBBR去碳除磷的影响 24

5.4 小结 25

第六章 结论与建议 26

参考文献 28

致谢 31

第一章 绪论

1.1 我国污水处理现状

随着我国社会经济迅速发展、城市化进程不断加快，污水处理系统正逐步完善。大规模污水处理设施从无到有，城镇污水处理率大幅提升。截至2015年底，全国城镇污水处理能力已经达到2.17亿m³/d，城市污水处理率达到92%，县城污水处理率达到85%，中国在十几年内建成了5000多座城镇污水处理厂，其规模已经和美国相当。但同时也应看到，我国污水处理设施仍然存在着许多突出问题，如区域分布不均衡、老旧管网渗漏严重、配套管网建设滞后、设施提标改造需求迫切、再生水利用率不高等，污水处理成效和人们对水环境改善的期待还存在着不小差距^[1-3]。

城镇污水处理是城镇发展必不可少的基础设施，是经济发展、群众健康生活的重要保障之一。随着我国城市化进程加快、工业生产快速发展，环保问题，尤其是城市污水处理问题已经成为我国研究的热点。城市水污染已经成为制约国家发展的重要因素之一。因此，我国对污水处理厂的排放标准也愈发严格。为响应节能减排号召，越来越多污水处理厂将污水排放标准由原来的《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级B标准提升到一级A标准甚至更高。目前看来，虽然在污水处理技术等方面有了一定发展，但当前污水处理厂在污水处理方面仍存在很多问题，污水深度处理技术方面仍有很多地方需要改进^{[4, 5]}。

1.2 SBBR工艺

目前城市污水处理工艺种类繁多，其中较为常用的是活性污泥法和生物膜法，结合序批式活性污泥法和生物膜法的新工艺SBBR应景而生。序批式生物膜反应器（Sequential Batch Biofilm Reactor）简称SBBR，是现在国内外正在研究、应用的一种污水处理新工艺。SBBR最早在1992年由Wilderer^[6]提出，主要是为了防止微生物从反应器内淘洗出去以及解决进水水力负荷波动过大的问题。此后，经过大量实验研究及改进，SBBR已经成为经济有效的污水处理方法。SBBR是在SBR反应器内装填不同的填料（如陶粒、活性炭等）而开发出来的一种新型复合式生物膜反应器^[7]，填料的介入为微生物提供了更为有利的生存环境，也起到对反应器出水的过滤作用^[8]。SBBR由进水阶段、反应阶段、排水阶段组成一个运行周期。SBBR结合了SBR工艺和生物膜法的特点，大大提高了反应器的处理能力和稳定性，具有稳定性好、抗冲击能力强、占地面积小、管理方便等优势^{[9, 10]}。

反应器的进水浓度、DO、温度、C/N比、C/P比、填料的比表面积、填料孔隙率、pH、水力停留时间等都在不同程度上影响着SBBR工艺的处理效果^[11]，因此要根据水质和处理目的调整反应器环境条件，使其处于最佳运行模式。

1.3 SBBR工艺国内外研究现状

1.3.1 国内研究现状

目前国内关于SBBR的研究主要集中在城市生活污水和工业废水的处理效果、脱氮除磷机理规律等方面。