曾薇　王淑瑩　高景峰　李探微　彭永臻

　　提要:介紹了采用SBR法處理啤酒廢水時，有機物降解過程中COD與DO的相關關系。試驗結果表明，如改變進水有機物濃度、曝氣量或起始混合液污泥濃度，在有機物降解過程中DO都有一個緩慢下降的趨勢，與此同時，COD以較大速率被降解。在有機物達到難降解程度后，DO迅速大幅度升高，標志著反應過程應該結束。此外，由于進水COD濃度不同，在同一曝氣量下DO相差較大，可以以初始DO的大小作為預測進水COD濃度的依據，調節曝氣量，控制DO濃度在適宜的范圍內。
　　關鍵詞:SBR法　啤酒廢水　DO　COD

0　概述?

　　活性污泥法是一個需氧的代謝過程，混合液溶解氧(DO)是反應過程中一個重要的控制參數，也是影響運行費用和出水水質的主要因素。正是因為DO對污水生物處理的重要意義，許多 學者從不同角度對此進行了大量的研究。其中在采用SBR法處理石油化工廢水的研究中發現 ，在有機物達到難降解程度時，DO大幅度升高，并以此作為反應時間的控制參數［1］ ?。于是，本文采用了與石油化工廢水水質相差較大的啤酒廢水作為處理對象，來研究SBR 反應階段COD的降解與DO變化之間的相關關系。由于兩者水質不同，在有機物降解過程中，D O呈現不盡相同的變化規律。因此，針對不同水質的工業廢水，研究其在有機物降解過程中C OD與DO的相關關系，對于保證出水水質和減少運行費用具有重要意義。?

1　試驗設備與方法

　　試驗以啤酒廢水作為處理對象，反應過程中水溫控制在20℃。廢水的主要成分是纖維素、蛋白質、果膠、淀粉，通過自來水稀釋得到不同濃度的廢水。SBR法試驗裝置如圖1所示。反應器高70cm，直徑30cm，總有效容積38L，采用鼓風曝氣，轉子流量計調節流量。試驗時 ，采用瞬時進水，然后立即開始曝氣。在反應階段連續測定DO值，并根據DO 值的變化在一定時間間隔內取樣測定COD和MLSS等指標。

2　試驗結果與分析

　　本試驗在三種不同的試驗條件下，測定DO與COD的相關關系。?
2.1　進水濃度相同，不同曝氣量下DO與COD的相關關系
　　原始啤酒廢水的COD為2100mg/L,試驗配制的COD為700mg/L，進水混合后反應初始COD為500mg/L，反應過程中MLSS平均為2000mg/L，在曝氣量分別為0.4m³/h、0.6m³/h、0.8 m³/h時的試驗結果如圖2所示。

　?試驗結果表明，反應剛開始5min內，DO迅速升高，這是由于反應開始時反應器內溶氧速率 遠遠大于耗氧速率所致。在以后的反應過程中，DO有緩慢下降的趨勢，與此同時，COD的降 解速率加大。如圖2所示：在曝氣量為0.4m³/h的情況下，COD降解曲線BC段的斜率大于AB段的斜率，而相應BC段的DO低于AB段的DO。在其它曝氣量下，也能找到相對于DO較低段的COD降解曲線的斜率增大的情況。COD降解速率的增大就反映了耗氧速率的增大，在認為溶氧速率基本不變的情況下，耗氧速率的增大必然導致反應器內DO的降低。造成反應過程中某階段 COD降解速率反而增大，DO降低的主要原因，分析如下：
　　根據莫諾特關系式，微生物的比增長速率(?μ?)與有機物的比降解速率(?v?)成比例。
　　
式中　　ds/dt?--有機物的降解速率，mv^-1t^-1?；
　　　　　　v?--有機物的比降解速率，t^-1?；
　　　　　　X?--混合液污泥濃度，mv^-1?；
　　　　　　s?--反應器中有機物濃度，mv^-1?；
　　　　　　y?--產率系數；
　　　　　　μ?--微生物的比增長速率，t^-1?。?

　由公式(1)得：

　　
　　式中?μ′?--微生物的增長速率，mv^-1?t^-1?。
　　以曝氣量為0.4m?3/h的情況為例：根據反應過程中測定的MLSS數值，在反應前40min ML SS增長80mg/L，而在40～60min內MLSS則增長100mg/L，由公式(2)可知，?μX即μ′?的增 長引起了有機物降解速率的增大，從而導致DO濃度的降低。由于在反應過程中，DO有下降的 趨勢，有必要在反應初始階段使DO略高于正常水平，以保證反應過程中DO值不致過低。
　　當COD降解到50～60mg/L時，繼續曝氣，COD濃度基本不變，認為達到了難降解程度。當接 近難降解程度時，DO濃度降到最低值。整個反應過程中，DO下降的幅度與反應整體DO水平密 切相關。曝氣量越大，反應初期DO升高的幅度越大，后來DO下降幅度越大。當曝氣量為0.8 m³/h時，DO值由3.60mg/L降到1.75mg/L，變化1.85mg/L；
　　當曝氣量為0.4m³/h時，DO值由1.57mg/L降到0.71mg/L，變化0.86mg/L。曝氣量越小，反應過程中的總體DO值越低，延長了達到難降解程度所需時間，而且DO 下降幅度小，就使DO的變化出現了不十分明顯的緩慢下降的趨勢。當達到難降解程度時，有 機物降解的耗氧速率極小，僅維持內源呼吸，供氧速率遠遠大于耗氧速率，使反應器內DO值 突然大幅度升高，標志著反應的結束。曝氣量越小，DO值越低，所需反應時間越長。
2.2　曝氣量相同，不同進水濃度下COD與DO的相關關系
　?原始啤酒廢水的COD為2 100mg/L，試驗配制的COD分別為1000mg/L和715mg/L，進水混合 后反應初始COD分別為800mg/L和500mg/L。恒定曝氣量為0.6m³/h，反應過程中MLSS平均 為2000mg/L?左右。試驗結果如圖3所示。反應過程中COD與DO的變化規律與上述結果 相同。在同一曝氣量下，進水有機物濃度越高，反應過程中DO值越低，所需反應時間越長。因此，在同一曝氣量下，反應過程中DO的高低間接地反應出進水有機物濃度的大小。?

　　　　

2.3　不同MLSS下，COD與DO的相關關系
　　原始啤酒廢水的COD為2100mg/L，試驗配制的COD為1100mg/L，進水混合后COD為 950mg/L，恒定曝氣量為0.6m³/h，兩次反應過程MLSS的平均濃度分別為1550mg/L和2000mg/L。試驗結果如圖4所示：反應過程中COD降解與DO變化趨勢及規律與上述結果基本相同。不同的是混合液污泥濃度越高，DO值越低。氧的轉移速率公式如下：
　?dC/dt=K_La(C_s?-C_l)　　　　　　(3)
　　式中　C_s--液體的飽和溶解氧濃度，mv^-1；
　　　C_l?--液體的實際溶解氧濃度，mv^-1；
?　　　　dC/dt?--單位容積內氧的轉移速率，mv^-1t^-1；
　　　K_La?--氧總轉移系數。
　?當曝氣量和K_La不變時，C_l值越小，單位容積內氧的轉移速率越大，轉 移的氧均被微生物利用降解有機物，說明耗氧速率增大，間接地反映出有機物降解速率的增大，從而減少反應時間。試驗結果也說明了這一點：MLSS為2000mg/L時的有機物降解曲線 的斜率大于MLSS為1550mg/L的曲線斜率，反應時間大約減少40min。因此，在一定范圍內相 應地提高混合液污泥濃度，可以有效地減少反應時間。

3　結論

　?(1)啤酒廢水在上述三種不同試驗條件下，反應過程中COD與DO均出現相同的變化規律。 反應剛開始時DO迅速升高，然后是緩慢下降，下降幅度與反應器內整體DO值水平有關，DO值 越低，下降幅度越小。有機物達到難降解程度時，DO迅速大幅度升高。
　?(2)在同一曝氣量下，不同進水COD的廢水在反應過程中DO值的大小會有顯著差別，可以 以此作為判斷進水濃度大小的依據，進而調節曝氣量。
　?(3)當有機物不再繼續被降解時，DO迅速大幅度升高，可以以此作為反應結束的信號，防 止因曝氣時間過長增大運行費用，造成污泥膨脹；或是反應時間太短而使出水水質不合格。
　?(4)在適當的范圍內提高MLSS，可有效地縮短反應時間。?

參考文獻
　?1　王淑瑩，等.用溶解氧濃度作為SBR法過程控制和反應時間控制參數 .中國環境科學，1998，18(5)：415～418 ?

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修回日期：1999-12-11