全 文 ：生物 /化学组合工艺处理高盐榨菜废水的除磷效能
王夏敏 , 　周　健 , 　龙腾锐 , 　刘　俊
(重庆大学 三峡库区生态环境教育部重点实验室 , 重庆 400045)
　　摘　要:　针对高盐度废水生物除磷的难点问题 ,采用生物 /化学组合工艺处理高盐度 、高磷 、
高氮的榨菜腌制废水 ,考察了运行工况 、挂膜密度 、排泥周期 、药剂种类和投加量等对除磷效能的影
响 。试验结果表明:采用厌氧 /生物除磷 /生物脱氮 /化学除磷组合工艺除磷高效 、可行 ,当一级
SBBR生物除磷单元的挂膜密度为 60%、排泥周期为 2 d、运行工况为进水(0.2 h)—厌氧(3 h)—好
氧(6 h)—沉淀及排水(0.2 h),化学除磷单元按物质的量之比为 9 ∶1投加硫酸铝时 ,在进水 COD
及 PO3 -4 -P分别为 10 000 mg/L和 38.5 mg/L的条件下 ,出水 COD和 PO3-4 -P分别为 90和 0.1
mg/L,去除率均达到了 99%以上 。生物除磷 、生物脱氮 、化学除磷单元的除磷分担率分别为
56.6%、20.8%和 22%。
　　基金项目:重庆市科委攻关项目(7986)
　　关键词:　榨菜腌制废水;　高盐度;　生物除磷;　化学除磷
中图分类号:X703.1　　文献标识码:A　　文章编号:1000-4602(2008)07 -0029 -05
EficiencyofPhosphorusRemovalfromHigh-salinityMustardTuber
WastewaterbyCombinedBiological/ChemicalProcess
WANGXia-min, 　ZHOUJian, 　LONGTeng-rui, 　LIUJun
(KeyLaboratoryofThreeGorgesReservoirRegion sEco-Environment,
ChongqingUniversity, Chongqinq400045 , China)
　　Abstract:　Aimedatthedificultyinbiologicalphosphorusremovalfromhigh-salinitywastewater,
thecombinedchemical/biologicalprocesswasusedtotreatmustardtuberwastewaterwithhighsalinity,
highphosphorusandhighnitrogen.Theinfluenceofoperatingmode, biofilmdensity, sludgedischarge
cycle, chemicalsanddosageonphosphorusremovaleficiencywasinvestigated.Theexperimentalresults
showthatthecombinedprocessofanaerobictechnology/biologicalphosphorusremoval/biologicaldenitri-
fication/chemicalphosphorusremovalishighlyeficientandfeasible.Whenthebiofilmdensityis60%,
thesludgedischargecycleis2 dandtheoperatingmodeisinfluent0.2 h-anaerobic3 h-aerobic6 h-
depositingandefluent0.2 hinthebiologicalphosphorusremovalunitofprimarySBBR, andaluminum
sulphateisaddedinacontroledratioof9 ∶1 inchemicalphosphorusremovalunit, theCODandPO3-4
-Pconcentrationsarereducedfrom10 000 mg/Land38.5 mg/Lto90 mg/Land0.1 mg/Lwiththe
removalratesofmorethan99%.Thephosphorusremovaleficiencyofbiologicalphosphorusremovalu-
nit, biologicaldenitrificationunitandchemicalphosphorusremovalunitis56.6%, 20.8% and22%
respectively.
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第 24卷　第 7期
2008年 4月 　　　　　　　　　　　　
中 国 给 水排 水
CHINAWATER＆WASTEWATER　　　　　　　　　　　　　
Vol.24 No.7
Apr.2008
　　Keywords:　mustardtuberwastewater;　high-salinity;　biologicalphosphorusremoval;　chemi-
calphosphorusremoval
　　榨菜腌制废水的盐度约为 7%(以 NaCl计),
COD、NH+4 -N、PO3-4 -P的平均浓度分别为10 000、
350、40 mg/L,为高盐度 、高有机物 、高氮 、高磷废水 。
目前国内外对该类废水除磷技术的研究报道较
少 。F.Kargi等发现 ,高盐度对生物除磷过程的影
响较大 ,当盐度由零提高到 6%时 ,普通活性污泥系
统的除磷率由 84%降低到 22%[ 1] ;在盐度为 5%
时 ,接种了耐盐菌的系统对磷的去除率为 31%[ 2] 。
T.Panswad等发现 ,当盐度由零提高到 3%时 ,生物
除磷率由 48%降至 10%[ 3] 。因此 ,高盐度废水的生
物除磷成为难点 [ 4] 。
针对榨菜腌制废水的水质特征 ,笔者采用生物 /
化学组合工艺对其进行处理 ,考察了运行工况 、挂膜
密度 、排泥周期 、混凝剂种类和投加量等对系统除磷
效果的影响 ,以期寻求经济高效的除磷方法 ,为榨菜
腌制废水的处理提供科学依据 。
1　试验装置及方法
1.1　试验装置
试验采用 SBBR反应器进行生物除磷 ,其有效
容积为 3.5 L, 内设半软性填料 ,由充氧泵经砂头曝
气充氧 ,运行程序由定时器控制 。 SBBR装置见图
1。
图 1　SBBR装置
Fig.1　SchematicdiagramofSBBR
1.2　试验方法
采用 ASBBR/一级 SBBR/二级 SBBR/化学除磷
组合工艺处理高盐度榨菜腌制废水 , ASBBR、一级
SBBR和二级 SBBR分别用于去除有机物 、除磷和脱
氮 。
试验用水取自重庆涪陵华安榨菜厂的腌制废
水 ,其水质见表 1。
表 1　原水水质
Tab.1　Qualityofrawwastewater
项 目 盐度 /%
COD/(mg·
L-1)
NH+4 -N/(mg·
L-1)
PO3-4 -P/(mg·
L-1)
pH
数 值 7 ～ 7.5 10 000±
250
345±
5
38.5±
3
5.6±
0.5
　　ASBBR和二级 SBBR的出水水质见表 2。
表 2　ASBBR和二级 SBBR出水水质
Tab.2　EfluentqualityofASBBRandsecondarySBBR
项　目 盐度 /% COD/(mg· L-1)
PO3 -4 -P/
(mg· L-1) pH
ASBBR 7 ～ 7.5 1 600 ～ 1 800 38±2 6.5±0.5
二级 SBBR 7 ～ 7.5 200 ～ 250 7 ～ 9 7.5±0.5
1.2.1　生物除磷的影响因素研究
①　运行工况
控制 DO为 5 mg/L,运行温度为 (25 ±2)℃,
pH值为 7.0,分别考察 4种运行工况对一级 SBBR
反应器除磷效能的影响。其中工况 1为:进水(0.2
h)—厌氧 (3 h)—好氧 (6 h)—沉淀及排水 (0.2
h);工况 2为:进水(0.2 h)—厌氧(1 h)—好氧 (2
h)—厌氧(1 h)—好氧(2 h)—厌氧(1 h)—好氧(2
h)—沉淀及排水(0.2 h);工况 3为:进水(0.2 h)—
厌氧(3 h)—好氧(4 h)—沉淀及排水(0.2 h);工况
4为:进水(0.2 h)—厌氧(2 h)—好氧(2 h)—沉淀
及出水(0.2 h)。各工况下的运行参数见表 3。
表 3　一级 SBBR的运行工况
Tab.3　OperationmodesofprimarySBBR
工况 运行周期 /h COD负荷 /(kg· m-3· d-1)
PO3 -4 -P负荷 /
(kg· m-3· d-1)
1 9.4 0.82 0.018
2 9.4 0.82 0.018
3 7.4 1.02 0.022
4 4.4 2.04 0.046
　　②　挂膜密度
采用 2组 SBBR反应器进行平行试验 ,运行工
况为:进水(0.2 h)—厌氧(3 h)—好氧(6 h)—沉淀
及排水 (0.2 h), 控制 DO为 5 mg/L, 有机负荷为
0.82 kgCOD/(m3·d),排泥周期为 1 d,运行温度为
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(25 ±2)℃, pH值为 7.0,考察挂膜密度分别为
30%和 60%时的除磷效能 。
③　排泥周期
采用 1组 SBBR反应器进行阶段性试验 ,运行
工况为:进水(0.2 h)—厌氧(3 h)—好氧(6 h)—沉
淀及排水(0.2 h),控制 DO为 5 mg/L,挂膜密度为
60%,有机负荷为 0.82 kgCOD/(m3· d),运行温度
为(25 ±2)℃, pH值为 7.0,考察排泥周期分别为
1、2、3 d时对磷的去除效能 。
1.2.2　化学除磷效能研究
在生物除磷的基础上 ,采用 5个反应器进行化
学除磷平行试验:硫酸亚铁 、硫酸铝 、氯化钙 、聚合氯
化铝和氯化铁与磷的投加比(物质的量之比)分别
为(1 ∶1)、(2 ∶1)、(3 ∶1)、(4 ∶1)、(5 ∶1)、(6 ∶
1);投药后先快速(200 r/min)搅拌 1 min,再慢速
(40 r/min)搅拌 20 min,静沉后取上清液测定 COD
和 PO3 -4 -P。
1.2.3　组合工艺的除磷效能研究
考察生物 /化学组合工艺的除磷效能 ,各反应器
的运行参数见表 4。
表 4　各反应器的运行参数
Tab.4　Operationparametersofdiferentreactors
反应器 运行参数
ASBBR 挂膜密度为 50%,有机负荷为 3.0 kgCOD/(m3· d), HRT为 2 d
一级 SBBR
挂膜密度为 60%, 有机负荷为 0.82 kgCOD/
(m3· d), 运行工况为进水(0.2h)—厌氧
(3 h)—好氧(6h)—沉淀及排水(0.2 h),
排泥周期为 2 d
二级 SBBR
挂膜密度为 45%, 有机负荷为 0.60 kgCOD/
(m3· d), 运行工况为进水(0.2h)—好氧
(8h)—缺氧(3 h)—好氧(1 h)—沉淀及排
水(0.2h)
化学除磷 采用硫酸铝作除磷剂 , 投加比分别为 9 ∶1和 1 ∶1
2　结果及分析
2.1　生物除磷效能
2.1.1　运行工况对除磷效果的影响
工况 1 ～ 4下一级 SBBR对 COD、PO3 -4 -P的去
除效果分别如图 2、3所示。
由图 2、3可知 ,随着反应时间的增加 , SBBR反
应器出水 COD和 PO3-4 -P浓度逐渐降低 。当反应
器在工况 4、3、1下运行时 ,出水 COD分别为 1 112、
797.5和 607.6 mg/L,去除率分别为 36%、51%和
64.8%;出水 PO3-4 -P浓度分别为 34.4、 28.9和
23.5 mg/L,去除率分别为 10%、25%和 38.6%。分
析认为 ,高盐度环境降低了聚磷菌体内酶的活性 ,使
反应速率减缓;另一方面 ,反应时间的减少使反应器
的负荷增大 ,导致出水 COD和 PO3-4 -P浓度升高 ,
去除率下降。
图 2　运行工况对出水 COD的影响
Fig.2　EffectofoperationmodesonefluentCOD
图 3　运行工况对出水 PO3 -4 -P的影响
Fig.3　EfectofoperationmodesoneffluentPO3 -4 -P
　　当反应时间相同时 ,提高厌氧 /好氧交替频率也
会使反应器的除磷效能下降 , 当运行工况由一次
A/O交替(工况 1)变为多次 A/O交替(工况 2)时 ,
出水 COD和 PO3-4 -P浓度分别为 662.3 mg/L和
24.7 mg/L,去除率分别为 61.0%和 35.0%,分别下
降了 3.8%和 3.6%。分析原因是:交替频率升高使
厌氧时间缩短 ,不能保证氧化还原电位降至厌氧除
磷的最佳水平 ,由于系统释磷不充分 ,导致吸磷效能
下降 。因此 ,应为聚磷菌提供充足的厌氧释磷和好
氧吸磷时间 ,以提高除磷效能 。试验结果表明:一级
SBBR除磷反应器的最佳运行工况为厌氧(3 h)—
好氧(6 h)。
2.1.2　挂膜密度对除磷效果的影响
不同挂膜密度下的除磷效果见图 4。
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图 4　挂膜密度对去除 PO3 -4 -P的影响
Fig.4　EffectofbiofilmdensityonPO3 -4 -Premoval
　　由图 4可知 ,出水 PO3 -4 -P浓度随挂膜密度的
提高而降低 。当挂膜密度为 30%时 ,厌氧平均释磷
速率为 1.67 mg/(L· h),好氧平均吸磷速率为 2.63
mg/(L· h),出水 PO3-4 -P为 23.5 mg/L,对 PO3-4
-P的去除率为 38.6%;当提高挂膜密度到 60%
后 ,厌氧平均释磷速率为 2.82 mg/(L· h),好氧平
均吸磷速率为 4.22 mg/(L· h),出水 PO3-4 -P为
16.6 mg/L,对 PO3-4 -P的去除率为 56.7%。分析
认为 ,聚磷菌对盐度非常敏感 ,在高盐度条件下其活
性受到抑制 ,导致生化反应速率减缓 ,除磷效能降
低;而提高挂膜密度则增加了聚磷微生物的数量 ,且
有利于在厌氧反应时段构建厌氧环境 ,促进厌氧释
磷 ,提高除磷效能 。因此 ,一级 SBBR反应器在挂膜
密度为 60%时除磷效果更好。
2.1.3　排泥周期对除磷效果的影响
不同排泥周期时的除磷效果见表 5。
表 5　排泥周期对 SBBR反应器除磷效能的影响
Tab.5　Comparisonofinfluentandeffluentphosphorusin
differentsludgedischargecyclesinSBBR
排泥
周期 /d
PO3-4 -P
进水 /
(mg· L-1)
出水 /
(mg·L-1)
去除率 /%
排泥量 /
(g· d-1)
污泥含
磷量 /%
1 38.2 16.5 56.8 2.411 5.04
2 38.2 15.3 60.0 4.710 5.45
3 38.3 17.6 54.3 6.571 5.29
　　由表 5可知 ,当排泥周期为 2 d时除磷效果最
好 ,且污泥的含磷量最高。分析原因是 ,排泥周期过
短则反应器中的聚磷微生物少 ,导致除磷效能低;而
排泥周期过长会使反应器中的磷不能及时排出 ,也
影响除磷效果。试验结果表明 , 一级 SBBR除磷反
应器的排泥周期宜为 2 d。
2.2　化学除磷效果
投加不同药剂后的除磷效果见图 5。
图 5　不同药剂的除磷效果
Fig.5　RemovalefectofPO3 -
4
-Pbydifferent
chemicals
　　由图 5可知 ,各药剂的除磷效果依次为:硫酸铝
>氯化铁 >硫酸亚铁 >聚合氯化铝 >氯化钙 ,即硫
酸铝的除磷效果最佳。出水 PO3-4 -P浓度随硫酸
铝投量的增加而降低 ,当硫酸铝与 PO3-4 -P的投加
比为 3 ∶1时出水 PO3-4 -P<0.1 mg/L,去除率为
99.9%。
2.3　组合工艺的除磷效果
组合工艺的除磷效果见表 6(化学除磷剂选用
硫酸铝)。
表 6　生物 /化学组合工艺的除磷效果
Tab.6　Removaleffectofphosphorusbycombinedchemical/
biologicalprocess
项　目
PO3 -
4
-P COD
进水 /(mg·
L-1)
出水 /(mg·
L-1)
去除
率 /
%
进水 /(mg·
L-1)
出水 /(mg·
L-1)
去除
率 /
%
ASBBR 38.5 38.3 0.5 10 000 1 700 83
生物除磷 38.3 16.5 56.6 1 700 550 11.5
生物脱氮 16.5 8.5 20.8 550 250 3
化学除磷 1∶1 8.5 4.8 9.6 250 220 0.3
9∶1 8.5 <0.1 22 250 90 1.6
　　生物 /化学组合工艺对 PO3-4 -P的总去除率 >
90%,生物处理单元能使 PO3-4 -P浓度从 38.5
mg/L降到 8.5 mg/L,承担 77%左右的 PO3-4 -P去
除率 ,为组合工艺的主要除磷途径。其中一级 SB-
BR对 PO3-4 -P的去除率约为 56.6%,二级 SBBR
对 PO3-4 -P的去除率约为 20.8%,分别占生物处理
单元对 PO3-4 -P去除率的 73%和 26%。分析认
为 ,通过采用 A/O交替运行和控制排泥周期等强化
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除磷措施 ,使一级 SBBR取得了较高的除磷效能 。
二级 SBBR虽然以脱氮为主 ,由于采用好氧 /缺氧交
替方式运行 ,使生物膜在反应过程中能构建一定的
厌氧 /好氧环境 ,也具备了一定的除磷能力 。化学除
磷单元能进一步去除 PO3-4 -P,其去除率随硫酸铝
投加比的增大而提高 ,故可根据出水排放去向调整
硫酸铝的投加量:①若出水排入有城市污水处理厂
的污水收集系统时 ,应满足 《污水排入下水道水质
标准》(CJ3082— 1999)的要求 ,即出水 COD≤500
mg/L, PO3-4 -P≤8.0 mg/L。此时采用投加比为 1
∶1即可使出水达标排放。 ②若出水排入 Ⅱ类水体
时 ,应满足 《污水综合排放标准 》(GB8978— 1996 )
的一级标准要求 ,即出水 COD≤100 mg/L, PO3-4 -P
≤0.5 mg/L。根据试验结果可知 ,采用投加比为 9
∶1可使出水达标排放 。
3　结论
①　组合工艺中一级 SBBR生物除磷单元的最
佳运行条件:挂膜密度为 60%,排泥周期为 2 d,运
行工况为进水(0.2 h)—厌氧(3 h)—好氧(6 h)—
沉淀及排水(0.2 h)。
②　组合工艺中化学除磷单元适宜的药剂为硫
酸铝 ,当按物质的量之比为 9 ∶1投加时可使出水
PO3 -4 -P<0.1 mg/L。
③　采用厌氧 /生物除磷 /生物脱氮 /化学除磷
组合工艺除磷高效 、可行 ,可使 COD及 PO3-4 -P分
别由 10 000 mg/L和 38.5 mg/L降至 90、0.1 mg/L,
去除率均为 99.9%。生物除磷 、生物脱氮 、化学除
磷单元的除磷分担率分别为 56.6%、 20.8%和
22%。
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作者简介:王夏敏(1983 -　), 　男 , 　四川洪雅人 , 　
硕士研究生 , 　研究方向为水污染控制。
电话:13648307752
E-mail:wxm 52@126.com
收稿日期:2007-12-03
(上接第 28页)
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作者简介:李璐(1983-　), 　男 , 　江苏淮安人 , 　硕
士研究生 , 　主要研究方向为水污染治理与
生态修复 。
电话:(010)62751923
E-mail:lilu1983@163.com
收稿日期:2007-12-13
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www.watergasheat.com 王夏敏 , 等:生物 /化学组合工艺处理高盐榨菜废水的除磷效能 第 24卷　第 7期