污水处理磁粉投加SBR工艺

　　现今应用最普遍的生物水处理方法为活性污泥法�。但该方法中二沉池内污泥的沉降分离能力较弱，给管理维护造成了许多问题。近年来，许多学者利用磁化作用和生物的磁效应来改善传统活性污泥法的缺点可提升污泥沉降性能，增加活性污泥浓度，加强污水处理能力，改善絮体结构，减少污泥膨胀问题。但不同的处理工艺、污水种类和磁粉投加量也会产生不同的效果。张密林等利用纳米磁粉磁化微生物处理屠宰废水，COD、SS、氨氮的平均去除率分别达到96%、91%、86%。王祥三等的研究表明，磁化处理增强了微生物的活性，同时磁化处理具有灭菌效应。谢敏等研究发现，磁化污泥粒径有所增加，污泥比阻有所下降，污泥脱水性得到了改善。杨基先等网发现磁粉是通过影响好氧反硝化细菌T13的酶活性，从而提高了T13对硝态氮的去除率，并得出最佳磁粉投加量为2.0g/L。孙水裕等利用磁粉强化活性污泥法(MPIAS)处理餐饮污水，磁粉适宜加入量为0.75g/L，磁粉粒度最好小于10pm。本研究针对城市生活污水，采用磁化技术改善SBR污水处理工艺，并寻找最佳磁粉投加量。

　　一、材料与方法

　　1.1实验装置

　　BR反应器的直径为20cm，高度为50cm，总容积为10L。在SBR反应器侧壁上设计3个等距的出水口。SBR底部设置排泥口。SBR运用底部鼓风曝气方式，具体为：在SBR底端放置两个微孔曝气头，连接在气泵上，采用转子流量计来调节曝气速率，从而控制DO浓度。反应装置见图1。

　　1.2实验材料

　　SBR反应器所接种的活性污泥取自桂林某污水处理厂SBR曝气池。向反应器中投加的磁粉是微米级磁化Fe3O4o驯化阶段污水配制方法如下：GHqO。作为碳源，氯化镀作氮源，磷酸二氢钾作磷源，碳：氮：磷质量比为100：5：1，并加入硫酸猛、氯化钙等微量元素，利用碳酸氢钠调节配制污水的酸碱度。人工配水的指标：COD为110〜420mg/L;p(NH4+-N)为25〜40mg/L;p(TP)为5―10mg/L;pH为6.5〜8。实际生活污水取自桂林某污水站的进水，其水质特征为：COD为300-400mg/L，氨氮质量浓度为30〜35mg/L，总氮质量浓度为30〜40mg/L，总磷质量浓度为6~8mg/L，pH为6〜8。

　　1.3实验方法

　　1.3.1实验运行阶段

　　接种前对污泥进行闷曝1〜2d，去掉原水中可能含有的有毒物质，之后采用有机负荷渐增法对污泥进行15d的驯化。最终在进水COD约为400mg/L，氨氮约为40mg/L的条件下，去除率分别达到80%和70%以上，认为污泥驯化成功，可以开始进行正式实验。磁粉先在500Gs的磁场中磁化15分钟，再投加到污泥中。在实验过程中反应器按照进水曝气-沉淀-排水-闲置的工况运行，整个周期的反应时间为曝气4h，沉淀1h和排水闲置1h=实验设6个平行装置，磁粉投加量分别为0、0.1、0.3、0.5、0.7、1.0g/L。整个实验过程中溶解氧在曝气阶段维持在2〜4mg/L，沉淀阶段维持在0〜0.5mg/L，MLSS大约为3000-4000mg/L。

　　1.3.2监测指标及分析方法

　　运行期间，对反应器的进、出水COD、氨氮、TN、TP进行分析，取样频率为每天一次。其中，COD：重锯酸钾法(GB/T11914-1989)：氨氮：纳氏试剂光度法(HJ535-2009);TP：钮酸钱分光光度法(GB11893-1989);TN：碱性过硫酸钾消解紫外光度法(HJ636-2012)。

　　二、结果与讨论

　　2.1磁粉投加量对生活污水COD去除效果的影响

　　由图2和图3可知，平均进水COD为354.8mg/L，普通污泥的平均出水COD为32.60mg/L，平均去除率为90.80%，磁化污泥的COD去除率比普通污泥去除率高。原因可能是磁粉可通过物理刺激改善微量元素的溶解性能，促进有机物降解成为小分子物质，有利于微生物的吸收，同时提升了微生物的代谢能力。磁粉投加量为0.5g/L和0.7g/L时，平均出水COD分别为16.6mg/L和16.4mg/L，平均去除率分别为95.30%和95.35%，去除效果明显优于其他投加量的磁化污泥。

　　2.2磁粉投加量对生活污水氨氮去除效果的影响

　　由图4和图5可知，平均进水氨氮质量浓度为32.2mg/L，普通污泥的平均氨氮出水质量浓度为6.88mg/L，平均去除率为78.58%，而磁化污泥的氨氮出水质量浓度都低于5mg/L，处理效果显著提升。这是因为磁粉的加入使絮体颗粒均匀，增大了污泥的比表面积，有利于污染物的吸附，水体在磁场作用下，表面张力降低，渗透压升高，从而增加微生物、污染物和DO之间的接触，提高DO和污染物进入细胞膜的扩散速率。当磁粉投加量为0.5g/L和0.7g/L时，COD平均去除率为分别为91.48%和92.52%，平均出水分别为2.74mg/L和2.42mg/L，去除效果明显优于其他投加量的磁化污泥。后随着磁粉投加量的增加，微生物活性开始受到抑制，氨氮去除率开始下降。

　　2.3磁粉投加量对生活污水总氮去除效果的影响

　　由图6和图7可知，平均总氮进水质量浓度为34.4mg/L，普通污泥的平均总氮出水质量浓度为16.8mg/L，平均去除率为51.04%，随着磁粉投加量的增加，总氮去除率有明显提升，后略有下降，当磁粉投加量为0.7g/L时，总氮去除率达到最大，平均�水浓度为&32mg/L，平均去除率为75.70%。相邻磁粉投加量之间的总氮出水浓度具有较大差别，可能因为投加磁粉后的磁化污泥结构更加密实，即使在曝气阶段，磁性污泥的内部也会形成厌氧区，不断进行反硝化过程，同时反硝化菌相比其他微生物对磁场更加敏感并具有更高的耐受性。

　　2.4磁粉投加量对生活污水总磷去除效果的影响

　　由图8和图9可知，总磷平均进水质量浓度为7.41mg/L，出水质量浓度都低于1mg/L，普通污泥的平均磷出水质量浓度为0.72mg/L，平均去除率为87.84%，由于进水质量浓度较低，投加不同磁粉后出水总磷质量浓度相差不大，随着磁粉投加量的增加，总磷去除率先上升再平缓降低，当磁粉投加量为0.5g/L时，总磷平均去除率达到最大为92.8%，平均出水质量浓度为0.53mg/L。

　　三、结论

　　投加磁粉可以改善SBR反应器的处理效果。在本文试验条件下，最佳的磁粉投加量为0.5-0.7g/L，但是从经济和处理效果两方面综合考虑，选择磁粉投加量0.5g/L较为合适。磁粉投加量为0.5g/L的条件下，平均出水COD为16.60mg/L，氨氮、总氮和总磷的平均出水质量浓度分别为2.74、10.01>0.53mg/L，平均去除率分别为95.30%、91.48%、70.83%和92.80%，可达城镇污水处理厂污染物排放标准(GB1891-2002)一级标准。（来源：桂林理工大学）