SBR工藝的原理及現(xiàn)狀

1、SBR 工藝的原理及現(xiàn)狀宀 A前言SBR是序批式間歇活性污泥法(SeguencingBatch Reactor)的簡(jiǎn) 稱。它是近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外被引起廣泛重視和研究日趨增多的一種污水 生物處理新技術(shù)淚前已有一些生產(chǎn)性裝置在運(yùn)行之中。我國(guó)是近 10 多年來(lái)才開始對(duì) SBR 污水生物處理工藝進(jìn)行研究 的。1985 年，上海市政設(shè)計(jì)院為上海吳淞肉聯(lián)廠設(shè)計(jì)投產(chǎn)了我國(guó)第 一座SBR污水處理站，設(shè)計(jì)處理水量為2400t/d.經(jīng)幾年的實(shí)際運(yùn)行實(shí) 踐表明了良好的處理效果。目前，SBR藝主要應(yīng)用在以下幾個(gè)污水處理領(lǐng)域：城市污水 ；工業(yè)廢水，主要有味精、啤酒、制藥、焦化、餐飲、造紙、 印染、洗滌、屠宰等工業(yè)的污水處理

2、。1 SBR 處理工藝基本流程SBR藝由按一定時(shí)間順序間歇操作運(yùn)行的反應(yīng)器組成。SBR藝 的一個(gè)完整的操作過(guò)程，亦即每個(gè)間歇反應(yīng)器在處理廢水時(shí)的操作過(guò) 程包括如下5個(gè)階段：進(jìn)水期；反應(yīng)期；沉淀期；排水排泥 期；閑置期o SBR的運(yùn)行工況以間歇操作為特征。其中自進(jìn)水、反 應(yīng)、沉淀、排水排泥至閑置期結(jié)束為一個(gè)運(yùn)行周期。在一個(gè)運(yùn)行周期 中，各個(gè)階段的運(yùn)行時(shí)間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化及運(yùn)行狀態(tài)等 都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)及運(yùn)行功能要求等靈活掌握。2 SBR 工藝的主要性能特點(diǎn)SBR 作為廢水處理方法具有下述主要特點(diǎn)：在空間上完全混合， 時(shí)間上完全推流式，反應(yīng)速度高，為獲得同樣的處理效率 S

3、BR 法的 反應(yīng)池理論明顯小于連續(xù)式的體積，且池越多，SBR的總體積越小。 工藝流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物少，占地省，造價(jià)低，設(shè)備費(fèi)。運(yùn)行管理費(fèi)用 低。靜止沉淀，分離效果好，出水水質(zhì)高。運(yùn)行方式靈活，可生成多 種工藝路線。同一反應(yīng)器僅通過(guò)改變運(yùn)行工藝參數(shù)就可以處理不同性 質(zhì)的廢水。由于進(jìn)水結(jié)束后，原水與反應(yīng)器隔離，進(jìn)水水質(zhì)水量的變 化對(duì)反應(yīng)器不再有任何影響，因此工藝的耐沖擊負(fù)荷能力高。間歇進(jìn) 水、排放以及每次進(jìn)水只占反應(yīng)器的 2/3 右，其稀釋作用進(jìn)一步提高 了工藝對(duì)進(jìn)水沖擊負(fù)荷的耐受能力。另一方面，SBR法能夠有效地控制絲狀菌的過(guò)量繁殖，這一特性 是由缺氧好氧并存、反應(yīng)中底物濃度較大、泥齡短、比增長(zhǎng)速

4、率大決 定的。3 SBR 藝的發(fā)展傳統(tǒng)或經(jīng)典的SBR工藝形式在工程中存在一定的局限性。譬如， 若進(jìn)水流量大，則需調(diào)節(jié)反應(yīng)系統(tǒng)，從而增大投資；而對(duì)出水水質(zhì)有 特殊要求，如脫除磷等，則還需對(duì)工藝進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。因而在工程應(yīng) 用實(shí)踐中，SBR傳統(tǒng)工藝逐漸產(chǎn)生了各種新的變型，以下分別介紹幾 種主要的形式。ICEAS 工藝ICEAS (Intermittent Cyclic Extended AeratlonSystem)工藝的全稱 為間歇循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥工藝。它于 20 世紀(jì) 80 年代初在澳大利 亞興起，是變形的 SBR 工藝。ICEAS 與傳統(tǒng)的 SBR 相比，最大的特點(diǎn)是：在反應(yīng)器的進(jìn)水端 增

5、加了一個(gè)預(yù)反應(yīng)區(qū)，運(yùn)行方式為連續(xù)進(jìn)水(沉淀期和排水期仍保持 進(jìn)水)，間歇排水，沒(méi)有明顯的反應(yīng)階段和閑置階段。這種系統(tǒng)在處 理市政污水和工業(yè)廢水方面比傳統(tǒng)的 SBR 系統(tǒng)費(fèi)用更省、管理更方 便。但是由于進(jìn)水貫穿于整個(gè)運(yùn)行周期的每個(gè)階段，沉淀期進(jìn)水在主 反應(yīng)區(qū)底部造成水力紊動(dòng)而影響泥水分離時(shí)間，因而，進(jìn)水量受到了 一定限制。通常水力停留時(shí)間較長(zhǎng)。CASS (CAST, CASP)工藝CASS (Cyclic Actiavated Sludge System)或 CAST (-Technology) 或CASP (Process)工藝是一種循環(huán)式活性污泥法。該工藝的前 身為 ICEAS 工藝，由 G

6、oronszy 開發(fā)并在美國(guó)和加拿大獲得專利。與 ICEAS 工藝相比，預(yù)反應(yīng)區(qū)容積較小，是設(shè)計(jì)更加優(yōu)化合理 的生物反應(yīng)器。該工藝將主反應(yīng)區(qū)中部分剩余污泥回流至選擇器中， 在運(yùn)作方式上沉淀階段不進(jìn)水，使排水的穩(wěn)定性得到保障。CASS 藝適用于含有較多工業(yè)廢水的城市污水及要求脫氮除磷的 處理。IDEA 工藝間歇排水延時(shí)曝氣工藝(IDEA)基本保持了 CAST藝的優(yōu)點(diǎn)， 運(yùn)行方式采用連續(xù)進(jìn)水、間歇曝氣、周期排水的形式。與 CAST 相比， 預(yù)反應(yīng)區(qū)(生物選擇器)改為與 SBR 主體構(gòu)筑物分立的預(yù)混合池， 部分剩余污泥回流入預(yù)混合池，且采用反應(yīng)器中部進(jìn)水。預(yù)混合池的設(shè)立可以使污水在高絮體負(fù)荷下有較長(zhǎng)

7、的停留時(shí)間，保證高絮凝性細(xì) 菌的選擇。DAT-IA T 工藝DATIAT藝是利用單一SBR池實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行的新型工藝，介于 傳統(tǒng)活性污泥法與典型的 SBR 工藝之間，既有傳統(tǒng)活性污泥法的連 續(xù)性和高效性，又具有SBR的法靈活性，適用于水質(zhì)水量大的情況。DATIAT工藝主體構(gòu)筑物由需氧池（DAT）和間歇曝氣池 （IAT）組成，一般情況下DAT連續(xù)進(jìn)水，連續(xù)曝氣，其出水進(jìn)入IAT， 在此可完成曝氣、沉淀。澆水和排出剩余污泥工序，是 SBR 的又一 變型。UNITANK 工藝典型的UNITANK系統(tǒng)，其主體為三格池結(jié)構(gòu)，三池之間為連通 形式，每池設(shè)有曝氣系統(tǒng)，既可采用鼓風(fēng)曝氣，也可采用機(jī)械表面曝 氣，

8、并配有攪拌，外側(cè)兩池設(shè)出水堰以及污泥排放裝置，兩池交替作 為曝氣和沉淀池，污水可進(jìn)人三池中的任何一個(gè)。在一個(gè)周期內(nèi)，原 水連續(xù)不斷進(jìn)人反應(yīng)器，通過(guò)時(shí)間和空間的控制，形成好氧、厭氧或 缺氧的狀態(tài)。UNITANK系統(tǒng)除保持原有的自控以外，還具有海潷水、池子結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，出水穩(wěn)定，不需回流等特點(diǎn)，而通過(guò)進(jìn)水點(diǎn)的變化可達(dá)到回 流和脫氮、磷等目的。其他新型 SBR 工藝的研究應(yīng)用ASBR 工藝美國(guó)教授 Dague 等人把 SBR 運(yùn)用于厭氧處理，開發(fā)了厭氧序批 式 活性污泥 法（ Anaerobic Sequencing Batch Teactor ）， 簡(jiǎn)稱 為 ASBR.ASBR具有SBR的優(yōu)點(diǎn)，如工

9、藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行方式靈活、生化反 應(yīng)推動(dòng)力大并耐沖擊負(fù)荷等。ASBR通過(guò)間歇進(jìn)料可以獲得較低的出 水濃度，同時(shí)利用間歇排水，不斷排出沉降性能較差的污泥，可進(jìn)一 步優(yōu)化污泥顆?；^(guò)程。淤泥 SSSBR（SOILSLURRYSBR）R.L.Irine2等以土壤為反應(yīng)器來(lái)處理難降解有機(jī)物。利用埋在地 下的空氣滲透膜作為曝氣器和生物生長(zhǎng)的載體，使之具有固定生物膜 的優(yōu)點(diǎn)。以保持生長(zhǎng)緩慢及在懸浮法中易于沖走的沉降性能較差的微 生物，從而消除了普通 SBR 的沉淀階段延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間（間接縮短了 反應(yīng)周期）。這一新型反應(yīng)器概念的提出不僅為污染土壤現(xiàn)場(chǎng)處理提 供新的思路和方法，同時(shí)對(duì)污廢水的人工濕地處理系統(tǒng)亦有很好

10、的借 鑒作用。PAC-SBR陳郭建3用投加粉末活性炭 PACSBR 法來(lái)處理高濃度有機(jī)廢 水，運(yùn)行周期為18h；進(jìn)水0.5h （限制曝氣）、反應(yīng)曝氣15h、沉淀 2h、諾水排泥0.5h.試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：PAC表面是高濃度基質(zhì)、高濃度氧和高濃度污泥三相 共存的，為生化反應(yīng)創(chuàng)造了優(yōu)于SBR的條件。PAC與污泥之間存在 著相互調(diào)節(jié)作用，作用增大了基質(zhì)的利用率，延長(zhǎng)了泥齡，提高了運(yùn) 轉(zhuǎn)負(fù)荷，改善了出水水質(zhì)，取得了優(yōu)于SBR的生化效果。膜法 SBR將 SBR 和接觸 氧化法相結(jié)合可以組成新的膜法 SBR 稱 BSBR.BSBR 工藝啟動(dòng)快、效率高、管理簡(jiǎn)便。詹伯軍等4采用彈性 立體填料的 BSBR 處理印染廢

11、水，使廢水達(dá)標(biāo)排放。王乾揚(yáng)等5用 BSBR處理皮革廢水，CODCr去除率達(dá)90.1%。實(shí)驗(yàn)表明：BS-BR 處理效果好于普通 SBR 法，這是因?yàn)?BSBR 法結(jié)合了生物接觸氧化 法和SBR法的優(yōu)點(diǎn)。3.6.5多段SBR系統(tǒng)二級(jí) SBR 系統(tǒng)和三級(jí) SBR 系統(tǒng)是目前應(yīng)用較多的一種 SBR 串 聯(lián)工藝，主要是單級(jí)工藝對(duì)廢水中的有機(jī)物處理為一個(gè)缺氧一好氧一 厭氧的同步過(guò)程，因此在相同的運(yùn)行條件下，當(dāng)易降解的有機(jī)物降解 殆盡時(shí)，較難降解的有機(jī)物幾乎未被降解。而在兩個(gè)串聯(lián)的SBR中， 分別培養(yǎng)出適宜于不同有機(jī)物的專性菌，從而使不同種類的有機(jī)物在 與各自相適應(yīng)的生化條件下都得到充分降解。3.6.6前處

12、理+SBR為緩沖工業(yè)廢水中有毒有機(jī)物對(duì)微生物的抑制作用，在前設(shè)置預(yù) 處理。鄧良偉6采用水解-SBR藝處理規(guī)?；i場(chǎng)糞污，畢學(xué)軍等7 采用溶氣氣浮法（DAF）作為SBR反應(yīng)器進(jìn)水預(yù)處理，即溶氣氣浮 一序批式活性污泥法（DAF-SBR法），處理肉食品加工廢水，SBR 反應(yīng)器出水 CODcrV60mg/L； BOD5V15mg/L； TNV5mg / L； NH3-NV1.0mg / L； TPV0.2mg/L.完全達(dá)到我國(guó)肉類加工工業(yè)水污染 物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13457-92 ）的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。367 SBR序組合由于 SBR 中可方便地實(shí)現(xiàn)各種工藝條件的組合，為此，針對(duì)特 定的廢水，許多學(xué)者研究了

13、其最佳處理反應(yīng)工序。Hangqing Yu等 人研究了用 SBR 處理焦化廢水的最佳模式為：好氧反應(yīng)加兩個(gè)缺氧 段：一個(gè)在曝氣前，一個(gè)在曝氣后。 4h 的缺氧進(jìn)水使基質(zhì)在生物中 儲(chǔ)存并在隨后的缺氧反應(yīng)段中反硝化，運(yùn)行周期為24h,包括進(jìn)水及 反應(yīng)16h,反硝化攪拌35h，沉淀2h,澆水及閑置36h.其中的進(jìn) 水與反應(yīng)是結(jié)合在一起的，分為曝氣與不曝氣。進(jìn)水中易降解有機(jī)物 酚、鄰一甲酚在反硝化中作為碳源而被消耗。4 SBR 在發(fā)展中的問(wèn)題相對(duì)于傳統(tǒng)連續(xù)流活性污泥法， SBR 工藝是一種尚處于發(fā)展、完 善階段的技術(shù)，許多研究工作剛剛起步，缺乏科學(xué)的設(shè)計(jì)依據(jù)和方法 以及成熟的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，另外，SBR

14、自身的特點(diǎn)更加深了解決問(wèn)題 的難度。SBR在現(xiàn)階段的發(fā)展過(guò)程中，主要存在以下方面的問(wèn)題：基礎(chǔ)研究方面關(guān)于污水在非穩(wěn)定狀態(tài)下活性污泥微生物代謝理論的研究；關(guān)于厭氧、好氧狀態(tài)的反復(fù)交替對(duì)微生物活性和種群分布的影 響；可同時(shí)除磷、脫氮的微生物機(jī)理的研究。程設(shè)計(jì)方面缺乏科學(xué)、可靠的設(shè)計(jì)模式；運(yùn)行模式的選擇與設(shè)計(jì)方法脫節(jié)。5 結(jié)束語(yǔ)SBR 藝是一種理想的間歇式活性污泥處理工藝，它具有工藝流程 簡(jiǎn)單、處理效果穩(wěn)定、占地面積小、耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)及具有脫氮除磷能 力等優(yōu)點(diǎn)，是目前正在深人研究之中的一項(xiàng)污水生物處理新技術(shù)。SBR 工藝應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵是要求自動(dòng)化程度較高，因而隨著我國(guó) 經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展及研究的不斷深

15、人，預(yù)計(jì)不久的將來(lái) SBR 及在 其基礎(chǔ)上開發(fā)的 ICEAS 工藝和 CASS 等工藝在生產(chǎn)中的應(yīng)用將有所 突破。參考文獻(xiàn)：肖大松。SBR法處理城市生活污水的研究J.重慶環(huán)境科學(xué)， 1996 ，（ 4 ）；39-41.R L Irvine ， et al.Periodic Process for in Situ And On-site Bioremedation of Leachater and SoilsJ.Wat Sci Tech ， 1993，（7-8）： 97-104.陳郭建。PAC SBR法處理高濃度有機(jī)廢水J.環(huán)境工程， 1995， 13（5）：36.詹伯君，等。膜法SBR工藝處理印染廢水工程設(shè)計(jì)J.給水 排水， 1997，（7）：25-28.王乾揚(yáng)，等。膜法SBR工藝處理皮革廢水研究J.中國(guó)給水排 水， 1999， 15（3）：54-56.6鄧良偉。水解-SBR工藝處理