摘要：重点讨论了有效微生物群(EM)在SBR反应器中对生活污水的COD、TP、NH3-N和TN的去除效果。试验结果表明，当EM投量(VEM/V污水)为1/10000～1/1000时，能显著提高SBR对COD、TP、NH3-N和TN的去除率和降解速度；当EM投量(VEM/V污水)为1/100000～5/1000时，对TN的去除率随EM量的增加而逐渐提高；当EM投量为1/10000时，能显著缩短SBR的曝气时间并可节能降耗。
关键词：生活污水 SBR 有效微生物群 EM投量
从国内一些学者的蜒究来看，EM菌液具有去除污水中COD、氮、磷的功能[1]，但因其是水溶性液体，单独用来处理污水时去除率不高，出水难以达到排放标准。由于SBR工艺中厌氧和好氧状态在同一反应池内交替出现，因而使活性污泥中的微生物复杂多样[2]，这与EM菌群的生存环境相似。如果将EM引入SBR工艺，使EM菌群吸附在生物絮凝体表面，可能会提高处理效果。
1 试验装置及方法
1.1 试验装置
试验装置见图1。
采用4只塑料圆桶作反应器，每只内径为30cm，高度为40cm、有效容积为16L。反应器外侧设有5个排水口，底部设有排泥口，采用鼓风，桶内设机械搅拌器。在试验过程中用溶解氧仪进行实时监测，使桶内DO在厌氧阶段为0.2～0.3mg/L左右，缺氧阶段为0.5mg/L左右。
1.2 测定方法
COD：COD快速消解仪和比色仪；TN：碱性过硫酸钾消解，紫外分光光度法；NH3-N：纳氏比色法；TP：磷钼酸铵比色法；DO：溶解氧仪；MLSS：蒸干称重法[3]。
1.3 试验方法
试验用活性污泥取自武汉市东西湖啤酒厂污水处理站，经20d培养驯化后投入正式运行。原水为武汉大学居民区生活污水，水质见表1。EM由湖南长沙微生物研究所提供，EM原液为50000mg/L。
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项 目 |
COD |
NH3-N |
TN |
TP |
SS |
|
浓度 |
200～512 |
15～32 |
25～46 |
2～10 |
150～200 |
在污水排放口采集生活污水，静置1/2h后取上层污水分装于4个桶内，每桶装12L污水和4L驯化后的活性污泥，使桶内MLSS2000～3000mg/L，按VEM/V污水为0、1/10000、1/1000和5/1000的比例分别加入EM菌液并混合均匀。在常温下按以下方式运行：厌氧搅拌2h→4h→缺氧搅拌3.5h→10min→沉淀1h →出水。试验过程中对各桶的COD、TP、NH3-N和TN的浓度进行跟踪测定。
2 结果和讨论
2.1 对COD的去除
运行时间安排：8：00～10：00为厌氧；10：00～14：00为；14：00～17：30为缺氧；17：30～17：40为吹脱；17：40～18：40为沉淀。1、2、3、4号桶内MLSS值分别为2700、2400、2500、2400mg/L，试验结果见表2。
|
项 目 |
1号 |
2号 |
3号 |
4号 | |||||
|
运行阶段 |
测定时间 |
COD(mg/L) |
去除率(%) |
COD(mg/L) |
去除率(%) |
COD(mg/L) |
去除率(%) |
COD(mg/L) |
去除率(%) |
|
厌氧阶段 |
8:00 |
468 |
468 |
468 |
468 |
||||
|
10:00 |
381 |
18.6 |
290 |
38.0 |
311 |
33.5 |
495 |
||
|
阶段 |
11:00 |
271 |
42.1 |
192 |
59.0 |
189 |
59.6 |
332 |
29.1 |
|
12:00 |
221 |
52.8 |
144 |
69.2 |
140 |
70.1 |
276 |
41.0 | |
|
13:00 |
173 |
63.0 |
68 |
85.5 |
61 |
87.0 |
172 |
63.2 | |
|
14:00 |
129 |
72.4 |
38 |
91.9 |
35 |
92.5 |
132 |
71.8 | |
|
出水 |
18:40 |
45 |
90.4 |
29 |
93.8 |
28 |
94.0 |
42 |
91.0 |
从表2可以看出，2、3号桶与1号对照桶相比，COD去除率提高了近20%，这表明EM在SBR工艺中能够提高有机物的降解速度，但4号桶4h后COD的去除率仍不高，这是因为EM原液含有大量的糖蜜(COD值高达50000mg/L)，当接种量较大时使桶内混合液的COD值升高而影响了去除率。
22 除磷
SBR工艺的除磷效果见表3。
|
项 目 |
1号 |
2号 |
3号 |
4号 | |||||
|
运行阶段 |
测定时间 |
TP(mg/L) |
去除率(%) |
TP(mg/L) |
去除率(%) |
TP(mg/L) |
去除率(%) |
TP(mg/L) |
去除率(%) |
|
厌氧阶段8:00～10:00 |
8:00 |
7.05 |
7.05 |
7.05 |
7.05 |
||||
|
9:00 |
10.92 |
10.51 |
10.76 |
11.71 |
|||||
|
10:00 |
10.74 |
11.62 |
13.81 |
13.61 |
|||||
|
阶段10:00～14:00 |
11:00 |
5.88 |
16.6 |
3.57 |
49.4 |
6.00 |
14.9 |
7.72 |
|
|
12:00 |
2.81 |
60.1 |
0.80 |
88.7 |
2.21 |
68.7 |
4.37 |
38.0 | |
|
13:00 |
1.57 |
77.8 |
0.86 |
87.8 |
0.93 |
86.8 |
0.83 |
88.2 | |
|
14:00 |
0.93 |
86.8 |
0.42 |
94.0 |
0.38 |
94.6 |
0.53 |
92.5 | |
|
出 水 |
18:40 |
0.52 |
92.6 |
0.20 |
97.2 |
0.18 |
97.4 |
0.26 |
96.3 |
从表3可以看出，厌氧搅拌2h后，2、3、4号桶的释磷量与对照组1号桶相比均有明显的提高，说明EM能促进聚磷菌的放磷速度。这可能是因为EM中的发酵菌群在厌氧条件下将污水中的有机物转为低分子有机物，聚磷菌利用水中的低分子有机物在体内合成PHB的同时向水中释放磷酸盐，易降解的有机物浓度越高则放磷速度就越快。4h后，1、2、3和4号桶的出水TP均达到了《污水综合排放标准》的一级标准。
2.3 脱氮
SBR工艺对NH3-N的去除效果如表4所示。
|
项 目 |
1号 |
2号 |
3号 |
4号 | |||||
|
运行阶段 |
测定时间 |
NH3-N(mg/L) |
去除率(%) |
NH3-N(mg/L) |
去除率(%) |
NH3-N(mg/L) |
去除率(%) |
NH3-N(mg/L) |
去除率(%) |
|
厌氧阶段8:00～10:00 |
8:00 |
21.74 |
21.74 |
21.74 |
21.74 |
||||
|
10:00 |
16.94 |
22.1 |
15.83 |
27.2 |
15.54 |
28.5 |
15.45 |
28.9 | |
|
阶段10:00～14:00 |
11:00 |
14.87 |
31.6 |
11.64 |
46.5 |
10.62 |
51.1 |
12.55 |
42.3 |
|
12:00 |
12.65 |
41.8 |
7.20 |
66.9 |
5.02 |
76.9 |
7.44 |
65.8 | |
|
13:00 |
9.18 |
87.8 |
1.40 |
93.6 |
1.46 |
93.3 |
2.57 |
88.2 | |
|
14:00 |
4.67 |
78.5 |
1.23 |
94.3 |
1.27 |
94.2 |
1.31 |
94.0 | |
|
出 水 |
18:40 |
1.70 |
92.2 |
2.00 |
90.8 |
1.30 |
94.0 |
1.41 |
936.5 |
从表4可以看出，在2h后2、3、4号桶的NH3-N浓度均低于8mg/L，此时其对NH3-N 去除率分别比1号桶高25.1%、35.1%、24%，由此表明加入适量的EM能够加速污水中NH3-N的硝化进程，这进一步提高了SBR工艺的脱氮效率，并在节能降耗方面有重要意义。
从TN的去除情况来看，随着EM投量的增加，TN的去除率逐渐提高(结果见表5和图2)，由此可知增加EM的投量能够提高TN的去除率。由于SBR工艺是后置反硝化，对ＴＮ的去除率不高，而适量的加入EM能提高SBR工艺的脱氮效果，这在实际应用中具有重要意义。
|
指 标 |
1号桶 |
2号桶 |
3号桶 |
4号桶 |
|
进水TN(mg/L) |
26.50 |
26.50 |
26.50 |
26.50 |
|
出水TN(mg/L) |
8.15 |
6.40 |
5.49 |
3.15 |
|
去除率(%) |
69.2 |
75.8 |
79.2 |
88.1 |
2.4 加EM的SBR工艺短周期运行
当EM投量为1/10000时，在3 h后各指标的去除效果较好，因此在1号桶中按VEM/V污水为1/10000加入EM后按以下方式运行：厌氧搅拌(2h)→(3h)→缺氧搅拌(3h)→沉淀(1h)→出水(排泥)，即总运行时间缩短了1.5h。试验结果见表6。
|
指 标 |
COD |
TP |
NH3-N |
TN |
SS |
|
进水(mg/L) |
396 |
7.36 |
31.51 |
36.41 |
130 |
|
出水(mg/L) |
37 |
0.35 |
4.80 |
6.54 |
6.6 |
|
去除率(%) |
90.6 |
95.2 |
84.8 |
82.0 |
94.9 |
从表6可以看出SBR工艺按短周期运行时各指标的去除率均较高，出水达到了《污水综合排放标准》的一级标准。由此表明EM能显著提高SBR工艺对生活污水中COD、TP、TN和NH3-N的去除效果并能缩短时间和运行周期，使SBR工艺节能降耗的优点更为突出，这在我国城镇污水处理应用中具有重要的意义。
2.5 需要探讨的问题
试验过程中活性污泥没发生解体上浮和变质等现象，这表明EM菌群和SBR工艺中微生物群落能共存，但它们之间的相互关系尚需研究。在SBR工艺接种EM后，EM的效果能持续多长时间?针对不同水质的EM，最佳接种量为多少还须作进一步研究。
3 结论
① 在SBR反应器中，当VEM/V污水为1/10000～1/1000时，对COD的去除率显著提高，并能缩短时间。在处理生活污水时能将时间缩短为3h，此时COD去除率为90%。
② 当EM的接种量为1/10000～1/1000时能加速聚磷菌对磷的释放和吸收，只需3h就可使出水TP的含量达到《污水综合排放标准》的一级标准。
③ 当EM接种量为1/10000～5/1000时，对TN的去除率随EM量的增加而逐渐提高。当EM接种量为1/10000时，在好氧阶段EM能显著提高NH3-N的硝化速度，能将硝化时间缩短为2h，节约能耗，从而降低了生活污水的处理成本。
参考文献
[1]孟范平.有效微生物菌群对生活污水中有机物的降解能力的研究[J].中南林学院报，1997，(4)：8-13.
[2]彭永臻.SBR法的五大优点[J].中国给水排水，1993，9(2)：29-31.
[3]国家环保局.水和监测分析方法(第3版)[M].北京：中国环境科学出版社，1994.