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1 SBBR工艺的工作原理
SBBR 工艺是在SBR 基础上发展起来的一种工艺。在SBR反应器内装填粘土、砂砾、无烟煤颗粒等惰性颗粒填料,或活性炭、海绵及一些形状特殊的塑料类填料,按照SBR 的运行方式,具有SBR 工艺与生物膜法的优点。可以在一个反应器内通过厌氧、缺氧、好氧等不同工序的控制来实现污水处理。其反应装置如图1 所示。
2 SBBR工艺的分类
2. 1 序批式固定床生物膜反应器
序批式固定床生物膜反应器采用固体物质作为微生物载体,常用填料有粘土类无机填料、形态不同的塑料类填料、纤维或纤维与塑料复合的组合填料等。运行模式为进水、反应、排水三个阶段。反应阶段,废水一般处于循环流动状态,而在整个运行周期中,在固定床中附着生长的载体固定不动,在反应器内的位置相对不变。
2. 2 序批式膜生物膜反应器
序批式膜生物膜反应器的一个重要特征是采用特制的浸没在水中的气体可透过微孔膜,它既作为曝气装置又作为微生物的载体。这种气体可透膜既有非多孔材料的,又有多孔材料的。通过可透膜既可提供作为电子受体的氧,又可提供作为电子供体的甲烷等。在膜生物膜反应器中氧通过膜扩散到生物膜,因此无需在液相主体中保持较高的溶解氧浓度,就可以有效地使生物膜获得氧的供给。
2. 3 序批式流动床生物膜反应器
序批式流动床生物膜反应器的主要特征是流动床中附着生长的载体不固定,在反应器中处于连续流动状态。流动床生物膜反应器主要包括:生物流化床、气提式生物膜反应器、厌氧生物膜膨胀床和移动床生物膜反应器。其中移动床生物膜反应器倍受重视[ 1 ] 。在这种反应器中,一般装填比重小于水的塑料类填料,这些填料可以随反应器内的混合翻转作用而自由移动。为了防止生物膜载体从反应器中流出,在反应器出口处设有穿孔板栅
网。反应器中生物膜比表面积由载体投加数量来控制,装填容积可达空床反应器容积的70 %。相应地反应器内生物膜比表面积可高达400 m2/ m3～500 m2/ m3 [ 2 ] 。这种反应器不需要反冲洗和污泥回流,在稳定运行条件下,可以达到很好的有机物去除效率。
3 SBBR工艺的特点[ 3 ,4 ]
1) 由于周期性的好氧、缺氧状态的交替出现,可以抑制丝状菌的过度繁殖,从而防止污泥膨胀;间歇式的运行方式使生物膜上的微生物分布较为均匀,适合生长速率较慢的微生物的附着生长。微生物生长在生物膜系统中可以大大减轻有毒有害物质、pH值和温度极限值引起的抑制中毒作用;间歇式的运行方式使生物膜内外层的微生物达到了最大的生长速率和最好的活性状态,从而提高了系统对水质水量的应变能力,增强了系统的抗冲击负荷
能力。同时,间歇式的运行方式可以通过改变反应参数来保证出水水质。
2) 生物量多、复杂、剩余污泥量少,动力消耗少:生物膜固定在填料表面,可以稳定生态条件,从而能够栖息增殖速度慢,世代时间长的细菌和较高级的微生物与生物膜反应器相比,间歇进水、周期性供氧的改变保证了微生物种类的丰富和活性,并且由于微生物在膜内的位置发生变化,使得生物膜具有复杂的生态系统和空间结构。此外,由于生物膜对微生物的截留,实现了HRT和SRT 的分离,因而在有机物,N ,P 的去除方面显示出巨大潜力。
4 SBBR工艺运行影响因素
反应器的构造、填料类型、有机负荷浓度、进水底物浓度、营养物质含量、水力停留时间、溶解氧含量、pH 值、温度等均能对SBBR 的运行产生影响。此外,SBBR 的运行模式的设置也能影响到SBBR 工艺的处理效果。只有在适当的运行条件下,SBBR 工艺才能表现出良好的水处理效果。
5 SBBR工艺在水处理中的应用
王乾扬等[ 6 ]用膜法SBR 处理皮革废水,试验结果表明,SBBR法运行周期比SBR 短、降解速率大,达到同样的出水标准,SBBR的曝气时间比SBR 短,节约能耗。SBBR 的出水COD 值明显优于SBR。
李伟光等[ 5 ]用容积36 L ,内悬4 束SB 型纤维填料的SBBR反应器处理经沉淀除油后的屠宰废水,进水COD 为766 mg/ L～1 475 mg/ L ,BOD5 去除率为286 mg/ L ～ 1 133 mg/ L , TKN 为65. 3 mg/ L～ 161 mg/ L , 结果表明, COD 去除率为92. 6 %～94. 9 %,BOD5 去除率为98. 3 %～99. 5 %,TKN 去除率为92. 6 %～94. 9 %。
Chang 等采用SBBR 工艺来处理ABS 废水。ABS(丙烯腈2丁二烯2 苯乙烯(塑料) ) 废水的含氮比例( TKN∶C = 0. 12～0. 17)远远高于活性污泥所适合的最佳生长比率,因此无法利用传统活性污泥法实现有效地处理,而SBBR 系统在经过厌氧/ 缺氧/ 好氧循环运行后TN 去除率为87. 9 %～ 94. 3 %; 氨氮去除率达到99. 6 %～99. 8 %。试验结果还表明以ORP 进行SBBR 工艺的在线控制较定时控制方式可减少11. 1 %～55. 2 %的反应时间[ 7 ] 。
毋海燕等[ 8 ] 采用复合反应器处理焦化废水,COD 和NH32N分别达到了94. 8 %和91. 4 %。
Pastorelli 1999 等人利用移动床SBBR(Moving Bed SequencingBiofilm Batch Reactor ,缩写为MBSBBR) 处理城市污水,结果表明,系统对氮的去除效果很好,而且在好氧阶段还观察到同步硝化反硝化反应SND。工业废水常含有高COD、高BOD、高NH32N。普通的水处理工艺难以达到行业标准;而生活污水中有机物较低,要实现对磷
的有效去除,必须外加碳源[ 9 ] 。流动填料式SBBR 工艺运行可靠,操作灵活,可用于小型污水处理厂或改造已有的超负荷运转的活性污泥系统。试验证明: SBBR 在处理工业废水和生活污水方面,均能够达到很好的处理效果。
参考文献:
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[9 ] GIU SEPPE P. Phosphorus and nitrogen removal moving 2 bed
sequencing batch biofilm reactors [ J ] . Wat Sci Tech , 1999 , 41
(425) :1692176.
作者简介:张莉珍(19812 ) ,女,太原理工大学环境科学与工程学院市政工程专业硕士研究生,山西太原 030024
杨云龙(19532 ) ,男,教授,太原理工大学环境科学与工程学院,山西太原 030024
唐文峰(19792 ) ,男,太原理工大学环境科学与工程学院市政工程专业硕士研究生,山西太原 030024
