膜法SBR工艺处理皮革废水研究分析
SBR法是一种间歇运行的废水处理工艺，兼均化、初沉、生物降解、终沉等功能于一池，无污泥回流系统。运行时，废水分批进入池中，在活性污泥的作用下得到降解净化。沉降后，净化水排出池外。根据SBR的运行功能，可把整个运行过程分为进水期、反应期、沉降期、排水期和闲置期，各个运行期在时间上是按序排列的，称为一个运行周期。
在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体废水性质、出水质量与运行功能要求等灵活掌握，如在进水阶段，可按只进水不曝气的限制曝气方式运行，也可按边进水边曝气的非限制性曝气方式运行；在反应阶段，可以始终曝气，为了生物脱氮也可曝气后搅拌，或者曝气搅拌交替进行；其剩余污泥量可以在闲置阶段排放，也可在排水阶段或反应阶段后期排放。可见，对于某单一SBR来说，不存在空间上控制的障碍，只要在时间上进行有效地控制与变换，即能达到多种功能的要求，非常灵活。
SBR具有工艺简单、经济、去除有机物速率高、静止沉淀效率高、耐冲击负荷、占地面积少、运行方式灵活和不易发生污泥膨胀等特点，是处理中、小水量废水，特别是间歇排放废水的理想工艺。
1 试验部分
1.1 废水的来源和特征
制革废水来源于海宁富邦皮革有限公司制革车间排放的废水，取自调节池。废水中主要含有可溶性蛋白质、皮屑、无机盐类、油类、表面活性剂、助剂及各种染料、树脂等。该废水的COD为1500～2400mg/L, BOD5/CODCr为0.30～0.50左右，偏酸性，色度较高。
1.2 试验装置
① 反应器：18cm×12cm×60cm的有机玻璃槽2只，有效体积10L。一只挂填料(BSBR)，一只无填料。
② 填料：采用YDT弹性立体填料，上下固定，填料层高度50cm。
③ 曝气装置：采用砂头曝气，Z-0.036空气压缩机，转子流量计控制空气流量。
1.3 生物膜法和污泥驯化
取富邦公司氧化沟内活性污泥，沉降后弃去上清液，以沉淀污泥作为菌种，加入一定量皮革废水和生活废水。为了满足微生物生长的需要，以5∶1的氮磷比投加氯化铵和磷酸二氢钾。以小气量曝气1d，停止曝气，澄清，弃上清液，补充培养液继续曝气。以后逐渐加大皮革废水的加入量。一周后，填料上有稀薄的菌胶团和大量的游离细菌，但结合比较疏松；无填料的池内污泥颜色显黄褐色，污泥浓度增加，絮凝状态良好，沉降速率大。之后，正常进水，即每日弃去5L上清液，加入5L原水进一步培养驯化。2周后，出水清澈，BSBR出水COD为425mg/L,SBR出水COD为608mg/L，COD去除率＞70％，这表明驯化成功，即投入正常运行。
2 运行结果
SBR运行周期中沉淀、排水、排泥时间一般都变化不大，因此，试验中取曝气时间为运行参数。正常运行条件下达到稳定时试验结果如表1。
3 讨论
3.1 填料的选择
软性填料虽然比较经济，但挂膜慢，运行一段时间后很容易结成球团，使球心深度厌氧，处理效果随之下降。选用高强、轻质、比表面积大、空隙率亦大的YDT型弹性立体填料，具有挂膜快、膜更新速率高、充氧转换率高等优点。
3.2 曝气方式的选择
SBR法可分为限制曝气、非限制曝气和半限制曝气三种。限制曝气是在废水进曝气池时只作混合而在进水完毕后曝气；非限制曝气是在废水进水同时开始曝气；半限制曝气是在废水进水的中期开始曝气。采用限制曝气运行方式时，进水阶段的厌氧状态有利于难降解有机物的分解，无氧或低氧状态促进了世代时间短、生长繁殖快的酸化细菌的大量增殖，对提高系统的有机物降解能力起了决定性作用。皮革废水的成分复杂，含有多种难降解有机物，按照传统的生物处理方法出水COD只能达到600mg/L左右，因此在这里采用完全限制曝气运行方式。
3.3 pH的影响
皮革废水pH值变化很大，常为10～12。试验证明，BSBR法能处理pH值较高的皮革废水，出水pH能符合排放的要求。
由表2可见，在进水pH值介于11.45～12.34条件下，通过BSBR法处理后，出水pH值可降为7.35～8.14，而且COD的去除率均＞80％，因此可认为pH不影响处理效果。
3.4 曝气时间的影响
反应前反应器中底物浓度大，梯度大，因此氧利用率高。反应阶段的前段时间COD去除快。从图1可见，前段曲线坡度大，但到某一时刻起曲线变得平缓，去除率增加缓慢，考虑到能耗的因素，曝气时间取5 h比较适宜。
3.5 运行周期
工业废水运行周期一般8～12 h，此时处理水COD值稳定在200 mg/L左右。运行周期可根据原废水性质和出水值要求灵活确定。
3.6 BSBR与SBR比较
试验数据可知，膜法SBR处理效果好于普通SBR法。这是因为BSBR法结合了生物接触氧化法和SBR法的优点：
① 生物膜法附着在固体填料表面，微生物沿固体表面生长，即使增殖速度较慢的微生物也能在此生息。因此，微生物数量多，种类亦多。除一般细菌外，还有大量丝状菌存在(丝状菌对有机物具有较大的氧化分解能力)，并穿插于菌胶团之间。另外在生物膜上还有多种种属的原生动物和后生动物，形成了稳定的生态系统。
② 具有较高的氧利用率。由于空气泡在填料中曲折穿过，产生气泡切割，缩小了气泡体积，增加了停留时间，从而提高了氧从气相向液相的转移效率。
③ 生物膜附着在填料表面，更加分散，从而扩大了微生物与废水中有机质的接触面，使有机质更易被吸附、降解。
④ 生物膜附着在固体表面，不易流失，微生物量高。在填料之间空隙中，还有大量悬浮生长的微生物，所以微生物浓度高于活性污泥SBR，有利于有机质的降解。
⑤ BSBR法周期比SBR短，如图2所示，曝气刚运行时，COD下降很快，在很短时间内就能达到较高的去除率，随着时间的延长，下降速率减慢，相对于普通SBR，BSBR法的降解速率大。要达到同样的出水标准，BSBR的曝气时间比普通SBR法短。所以BSBR法能缩短周期，节约能耗。
4 结论
① 传统活性污泥法处理皮革废水，出水COD为600mg/L左右，普通SBR法出水COD为400mg/L左右。而BSBR法可降到200mg/L左右，且降解速率快。
② BSBR法中，大部分污泥以生物膜形式附着在填料上，生物膜有丰富的生物相，其中高营养级的微生物较多，故相对于普通SBR法而言，BSBR法产生的剩余污泥量少。
③ 生物膜上形成了稳定的生态系统，生物种类多，数量多，因此使BSBR系统具有更强的耐冲击负荷能力。
④ 投产期短，启动快，投资少，能耗低，适合于皮革废水处理，亦可推广于其他废水处理。