SBR法处理城市污水的应用

摘要：SBR 法是序批式活性污泥法的简称，是一种按连续进水、间歇排水周期循环间歇曝气式活性污泥污水处理技术。其运行控制自动化，具有脱氮除磷等作用，是一种比较先进的技术。本文就此技术的概况、发展及其在我国的应用进行了探讨，以期能在我国得到较全面的推广应用。与传统活性污泥ＣＦＳ法相比较,具有许多优点的特性,探讨了此技术的概况、发展及在我国的应用。如果设计前能进行必要的工艺条件实验,合理选用设计参数,它必将作为一种先进技术,在我国得到广泛地应用。

关键词：活性污泥 污水处理 ＳＢＲ法 间歇曝气

SBR( Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process )是一种好氧微生物污水处理技术,是连续进水、间歇排水的周期循环间歇曝气系统。该工艺集调节、初沉、曝气、二沉、生物脱氮等过程于一池,按不同的时间顺序进行各种目的不同的操作,全部过程都在一个池体内周而复始地进行,工艺流程简洁,布局紧凑合理,是一种先进的污水处理系统。该技术适用于处理市政生活污水和中低浓度有机工业废水,能有效地去除废水中ＢＯＤ5和悬浮固体(ＳＳ),将废水中的氮化合物转成硝酸盐,进而转成氨气,使出水的氨氮(ＮＨ3-Ｎ)含量大大降低。与之相比较,传统的连续流水处理系统ＣＦＳ( Continuous Flow System )是在空间上设置不同的设施而在同一时间内进行各种操作。该工艺将调节、初沉、曝气、二沉、生物脱氮等过程设于多个池内进行,限制了反应器的功能,扩大了使用空间和占地面积,使运行速度迟缓,空间和地面的有效利用率降低,不适应于大中城市工业废水、生活污水和其它多种复杂环境中各种废水处理的需要。

一.SBR污水处理技术概述

1.SBR污水处理技术

SBR法是20世纪初（1915年）产生的活性污泥充排式反应器 FDR(Fill and Draw Reactor）的一种改进。FDR法是间歇式污水处理方法，它的处理效果比连续系统ＣＦＳ( Continuous Flow System )有明显的优势，但出于进出水操作频繁，不易控制，逐渐被连续流法所取代。随着自动控制技术的迅速发展，液位、流量、时间、程序等控制器件的完善，SBR 法的运行控制实现了自动化，而且还具有脱氮除磷的功能，因此自70 年代以来又被许多国家重视。

SBR 法的运行包括五道工序形成一个周期。根据各工序目的的不同，可分为：进水、反应、沉淀、排水和闲置。它与连续流系统相比，最显著的特点是它将反应和沉淀分离两个工序放在同一反应器内进行，扩大了反应器的功能。它时间顺序运行的特点，使它的运行十分灵活，可以适应多种复杂操作的需要，还可一池多用。

SBR污水处理技术与传统污水处理技术是不相同的。SBR技术采用的是时间分割操作替代空间分割操作，非稳态生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代动态沉淀等。它在运行上实现了有序和间歇操作相结合。

2.SBR工艺的主要性能特点

2.1工艺简单,投资和运行费用低

原则上SBR的主体工艺设备,只有一个间歇反应器(SBR).它与普通活泥法工艺流程相比,不需设二沉池、污泥回流设备,一般情况下不必设调节池,多数情况下可省去初沉池.为获得同样的处理效率SBR法的反应池理论上明显小于连续池的体积,且池越多, SBR的总体积越小.尤其是利用SBR法处理小城镇污水,要比用普通活性污泥法节省基建投资30%多,并且还具有布置紧凑,节约占地面积的特点.据美国 Grundy Center污水处理厂评价,采用SBR法在二级处理中建设费用节省了19%,整个污水厂的费用节省了8%.

SBR由于不需要回流污泥而节省了能耗. SBR如采用限制曝气方式运行,则在曝气反应之初,池内溶解氧浓度梯度大,氧气利用率也较高;在缺氧条件段,微生物可以有效地从硝酸盐中获得氧,这也节省了充氧量.

2.2污泥活性强,污泥的质量浓度高

据报道, SBR系统中微生物的核糖核酸(ＲＮＡ)含量比连续流活性污泥系统高3～4倍,ＲＮＡ是微生物生长的基础,ＲＮＡ高预示SBR系统微生物具有较强的活性.而在反应器内维持较高的污泥质量浓度对处理高浓度难降解有毒有害工业废水有利.

2.3对水量、水质变化的适应性强,有机物去除率高

SBR系统是一种封闭系统,反应器中基质和微生物浓度是随时间变化的,在废水和生物污泥接触混合及曝气反应过程中,废水中基质的去除应由反应时间来决定,因此SBR对于时间来说类似理想的推流式反应器,而在反应过程中任一时刻其基质处于完全混合状态,故也兼有完全混合式反应器的特点.完全混合式曝气池耐冲击负荷且处理有毒或高浓度有机废水的能力强,而推流式曝气池具有生化反应推动力大的优点.间歇式进水和排水有调节缓和冲击负荷的作用,使SBR系统运行稳定.一些废水间歇排放且流量很小,或者水质波动极大,此时采用SBR法易取得良好的效果.还有少数特殊废水,其中含有只能通过“共代谢”途径才能降解的有机物,而SBR由于运行的序列性而能为“共代谢”提供条件,保证废水得以有效处理SBR有机物去除率高的主要原因是由于SBR系统对生长率高、适应性强的微生物生长有利,在SBR系统运行周期内微生物生存环境变化剧烈,它包括氧利用范围从厌氧经缺氧到高溶解氧状态,基质利用从饥饿到充足,合乎需要的微生物优先生长.

2.4静止沉淀效果好

SBR的沉淀是在理想静沉条件下进行的,没有进出水流的干扰,可以避免短流和异重流的出现,是一种理想的静态沉淀,因此固液分离效果好,容易获得澄清的出水.剩余污泥含水率低,浓缩污泥含固率可达到2.5%～3%,这为后续污泥的处置提供了良好的条件.

2.5不易出现污泥膨胀

限制曝气的SBR在反应阶段是时间上理想的推流状态,即底物的质量浓度梯度大,并且缺氧或厌氧与好氧状态交替出现,利于菌胶团细菌的增殖,抑制专性好氧丝状菌的过量繁殖,因此,限制曝气的SBR最不容易出现污泥膨胀.

2.6脱氮除磷效果好

生物脱氮过程是由好氧生物硝化和厌氧或缺氧反硝化两个生物化学过程组成.硝化过程是在有氧条件下,由亚硝化菌先将氨氮转化为亚硝酸盐氮,再由硝化菌进一步氧化为硝酸盐.亚硝化菌和硝化菌是自养菌,硝化过程需要有较高质量浓度的溶解氧和较低质量浓度的有机物. SBR在曝气反应后期,反应器内溶解氧质量浓度较高,而基质质量浓度已大幅度下降,废水中的氨氮在有机物去除的基础上完成硝化过程.反硝化过程是由兼性菌或厌氧菌完成,硝酸盐作为电子受体,各种碳水化合物作为电子供体进行无氧呼吸,在有机物被氧化分解的基础上将硝酸盐氮还原成氮气逸出. SBR工艺的时间序列性和运行条件上的较大灵活性为其脱氮除磷提供了得天独厚的条件,即SBR工艺在时间序列上提供了缺氧(ＤＯ=0,ＮＯｘ>0)、厌氧(ＤＯ=0,ＮＯｘ>0)和好氧(ＤＯ>0)的环境条件,使缺氧条件下实现反硝化,厌氧条件下实现磷的释放和好氧条件下的硝化及磷的过度摄取,从而有效地脱氮除磷. SBR的除氮、除磷效果见表1

3 .SBR系统的适用范围

SBR活性污水处理系统法与传统的ＣＦＳ活性污泥水处理系统相比较,在应用领域方面也有其显著的不同和优势,主要表现在以下几个方面:

(1) 中小城镇生活污水和厂矿企业工业废水,尤其是间歇排放和流量变化较大的地方,适合应用SBR法。

(2) 需要较高出水水质的地方。如风景游览区、湖泊和港湾等。使用SBR法,不但可以去除有机物,还使出水脱氮除磷,防止河湖富营养化。

(3) 水资源紧缺的地方。此系统可在生物处理后进行物化处理,不需要增加设施,便于水的回收利用。

(4) 用地紧张的地方,宜使用此法。

(5) 已建连续流污水处理厂的改造,适合应用此法。

(6) 非常适合处理小水量,间歇排放的工业废水与分散点源污染废水的治理。

4. SBR法的设计要点

采用此工艺进行污水处理的单位,在进行工艺设计时,应充分考虑以下几个设计要点:

(1) 运行周期的确定: SBR的运行周期由充水、反应、沉淀、排水排泥和闲置五段时间组成,应根据实际情况予以考虑。

(2) 反应池容积的计算:要全面考虑周期数(周期/ｄ)、每一系列的反应池数、每一系列的污水进水量(设计最大日污水量,m3/d)等因素。

(3) 曝气系统:曝气装置的能力是指在规定的曝气时间内能供给的需氧量。曝气装置必须是不易堵塞,同时考虑反应池的搅拌性能等。

(4) 排水系统:上清液排出装置应能在设定的排水时间内,活性污泥不发生上浮的情况下排出上清液,同时设置事故用排水和防浮渣流出装置。

(5) 排泥设备:此法不设初沉池,易流入较多的杂物,污泥泵应采用不易堵塞的泵型。