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试验项目是针对山西省现有的污水处理工艺,提出改进工艺(SBBR工艺)和优化运行方案,提高污水处理效果,使出水水质达到《城镇污水处理厂排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准,以便污水回用,实现污水资源化利用。本试验以实际城市污水为试验用水,对序批式生物膜(SBBR)工艺处理城市污水的挂膜启动过程、SND现象、运行周期等进行了试验研究,重点考察了SBBR工艺不同运行周期下对COD、NH3-N、TN、TP、SS五项指标的去除效果。挂膜阶段共历时一个月,采用接种挂膜法。确定填充比后,COD相对原水的去除率即达到80%以上,后期由于进水有机物浓度偏低,但去除率也一直稳定在60%以上;NH3-N去除率达到80%以上,后期一直很稳定,认为挂膜成功,确定填料的最佳填充比为15.4%。稳定运行阶段,以COD和NH3-N为研究指标,考察了“初期快速吸附”现象,证实了反应器中这种现象的存在。研究了反应器中DO和C/N比对SND现象的影响。采用运行周期为:瞬时进水→曝气反应7h→出水,以8h为一个周期,试验进出水采用全换容方式,置换体积为12L,水温为24.2℃。确定DO浓度在1.0~2.5mg/L、C/N比为12~13之间时,可以达到较好的同步硝化反硝化效果,TN去除率可保持在50%以上。同时,研究发现DO≤2mg/L时,出现了NO2-N的积累,DO为1mg/L时,亚硝酸盐氮积累率(NO2--N/NOx--N)为61.5%,达到最大值。好氧(4h)—缺氧(1h)的间歇曝气运行方式,在进水中投加葡萄糖调节COD值,此处投加量3~4g葡萄糖,一个周期共12h。出水COD值稳定在50mg/L以下,出水NH3-N值在9~20mg/L之间,TN在10~25mg/L之间,TP在0.4~5.5mg/L之间,SS在25~150mg/L之间。运行周期同前,中间两次投加碳源,总投加量为1.5g葡萄糖。出水TN值10~16mg/L,出水NH3-N值3~11mg/L,TP值0.1~1.0mg/L。比初期一次性投加大约节省一半碳源,且出水效果好。在此基础上,确定最佳排出比m=1/2,TN值≤15mg/L,达到一级A标准。考虑除磷问题,在原运行周期的基础上延长曝气时间,在排出比m=1/2、中间投加碳源方式运行下,出水COD、NH3-N、TN基本已在标准范围以内,TP和SS仍不能稳定达标。针对除磷问题,试验得出除磷的最佳厌氧时间为1~1.5h之内,好氧时间在3~3.5h以上,可满足最大磷的吸收量,此时TP去除率达75.92%。在污泥排出体积为2L时,除磷效果最好,TP去除率达77.7%,出水TP值为0.439 mg/L,已在标准范围以内,此时TN去除率为60.1%。最后,试验对比了SBBR工艺与SBR工艺的处理效果。在曝气反应5h前,SBBR工艺比SBR工艺NH3-N出水值低大约10mg/L左右,去除率高20%左右,在5h以后两者的去除效果相差不大。在相同的进水负荷时,达到同样的处理效果,SBBR工艺可以缩短曝气时间,节省运行费用。