城市生活污水怎样深度处理？利用单一反应器实验研究

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随着环境保护和资源再利用的日益重要，废水处理领域的研究变得愈发热门。城市污水再生回用已成为国际上备受认可的重要领域，也被称为城市的"第二水源"。在这一潮流中，厌氧氨氧化（Anammox）技术成为备受关注的废水脱氮途径。与传统的硝化/反硝化工艺相比，Anammox技术具有耗氧量低、无需外加碳源、污泥产量低等显著优势。

为了探讨在同一反应器中实现城市污水的深度处理，我们进行了一项实验，采用SBR活性污泥法工艺。实验过程中，我们深入研究了处理常温城市生活污水的参数变化规律和运行效能，以期能够寻求一种更加简洁高效的废水处理方案。

在实验中，我们使用了SBR反应器，容积为5升，它不仅能够处理常温城市生活污水，还在处理中实现了厌氧/好氧生物除磷。实验用水取自北京工业大学教工家属西区生活系统中的污泥和A-O生物除磷活性污泥，这有助于快速启动反应器。试验的具体水质参数如下：CODCr（化学需氧量）质量浓度在150

650mg/L之间，BOD5（生物需氧量）质量浓度在80

360mg/L之间，SS（悬浮固体）质量浓度不超过200mg/L，NH-N（氨氮）质量浓度在50

90mg/L之间，NO-N（亚硝氮）质量浓度小于1mg/L，NO-N（硝氮）质量浓度小于1mg/L，TP（总磷）质量浓度在3.5

16.5mg/L之间，水温保持在13

26°C，pH值维持在7.0

8.0之间。

实验中，我们接种了Anammox颗粒污泥和A-O生物除磷活性污泥，随后对曝气量进行精确控制。经过30天的稳定运行，我们使用该系统处理常温城市生活污水，观察了各主要指标（NH-N、NO-N、NO-N、TN、COD和TP）浓度的变化情况。通过对数据的分析，我们将实验过程划分为两个阶段，以5.5小时作为分界点。

在阶段Ⅰ，我们观察到COD的降解速率明显高于阶段Ⅱ，而NH-N和TN的去除速率相对较低。这说明在处理生活污水时，只有当有机物的降解达到一定程度后，氮素的去除速率才会迅速上升。实验结果显示，在SBR系统中，NH-N和TN的浓度变化与去除速率之间存在明显的相关性，线性相关系数高达0.9998。这一现象主要是因为在Anammox反应中，NO-N以电子受体的形式被代谢利用，同时产生部分NO-N。这些NO-N在有机物存在的条件下可能被异养反硝化处理，从而使SBR反应器中的TN主要以NH-N的形式存在。实验出水TN质量浓度为6.046mg/L，去除率达到92.4%，而COD和TP的去除率分别只有43.6%和0.1%。这主要是因为SBR系统中的优势菌种为AOB和Anammox菌，这两类氨氧化菌对COD和P的去除能力有限。

随着反应的进行，我们还观察到DO、ORP和pH等参数的变化规律。在SBR反应周期的不同阶段，这些参数表现出不同的趋势。在整个实验过程中，DO质量浓度一直维持在0.03~0.04mg/L的水平，这是因为SBR系统中氧的供需平衡在恒定曝气条件下得以维持。直到反应器中NH-N和TN降低至限制性基质浓度以下时，DO曲线才出现明显的拐点，DO急剧增加至1mg/L，同时ORP也出现相应的拐点。同时，pH曲线的末段出现了“pH凹谷”，这是由于过量曝气对CO2的吹脱作用引起的。

接下来，我们进行了另一组实验，接种了A-O生物除磷活性污泥，继续在常温恒定曝气条件下处理常温城市生活污水。实验结果显示，SBR系统不仅能深度去除TN，还能对COD和TP进行深度去除。出水水质符合我国城镇污水处理厂一级A排放标准（GB 18918-2002）。

总结而言，通过实验我们探讨了在常温条件下采用SBR活性污泥法工艺处理城市污水的可行性。我们证明了在SBR反应器中，接种Anammox菌或A-O生物除磷活性污泥后，可以实现城市污水的深度处理，分别实现TN和COD/TP的深度去除。这为城市污水处理提供了一种新的、简单而高效的解决方案。

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