SBR法技術(shù)應(yīng)用發(fā)展

sbr(sequencing  batch  reactor)，是美國irvine教授在20世紀(jì)70年代開發(fā)的，是一種集調(diào)節(jié)池、初沉池、曝氣池、二沉池為一池，連續(xù)進(jìn)水、間歇排水，工藝流程簡單，布局緊湊合理的好氧微生物污水處理技術(shù)。sbr能有效地去處廢水中的有機(jī)物及其氮磷元素，適用于市政污水和中低濃度的工業(yè)廢水處理。目前，sbr已在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用城市污水及其味精、啤酒、制藥、焦化、餐飲、造紙、印染、洗滌、屠宰等工業(yè)廢水的處理。

1.sbr工藝原理

sbr的污水處理機(jī)理與活性污泥法相同。sbr是在單一的反應(yīng)器內(nèi)，按時(shí)間順序進(jìn)行進(jìn)水、反應(yīng)（曝氣）、沉淀、排水、待機(jī)（閑置）五個(gè)階段的操作，從進(jìn)水到待機(jī)為一個(gè)周期。這種周期周而復(fù)始，完成序批式處理。

第1階段－進(jìn)水期(fill)：污水在該時(shí)段內(nèi)連續(xù)進(jìn)入處理池，直到達(dá)到最高運(yùn)行液位，并且借助于池底泵的攪動(dòng)，使廢水和池中活性污泥充分混合。此時(shí)活性污泥中菌膠團(tuán)(由細(xì)菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等組成)將對廢水中的有機(jī)物產(chǎn)生吸附作用，codcr和bod5為最大值。

第2階段－反應(yīng)（曝氣）期(react)：進(jìn)水達(dá)到設(shè)定的液位后，開始曝氣，采用推流曝氣或完全混合曝氣方式，使廢水中的有機(jī)物與池中的微生物充分吸收氧氣，水中的溶解氧(do)達(dá)到最大值，codcr不斷降低。如果要求去處bod5、硝化和磷的吸收則需要曝氣，如果要求反硝化則應(yīng)停止曝氣而進(jìn)行緩速攪拌。

第3階段－靜置期(settle)： 既不曝氣也不攪拌，反應(yīng)池處于靜沉狀態(tài)，進(jìn)行高效的泥水分離.cod降為最小值，隨著水中的溶解氧不斷降低，厭氧反應(yīng)也在進(jìn)行。

第4階段－排水期(decant)：排除曝氣池沉淀后的上清液，留下活性污泥，作為下一個(gè)周期的菌種(3)。

第5階段－閑置期(工dle)：活性污泥中微生物充分休息恢復(fù)活性，為了保證污泥的活性，防止出現(xiàn)污泥老化現(xiàn)象，還須定期排出剩余污泥，為新鮮污泥提供足夠的空間生長繁殖。

2.sbr工藝特點(diǎn)

（1）sbr進(jìn)水工序均化了污水逐時(shí)變化的水質(zhì)水量，一般不需設(shè)調(diào)節(jié)池，也可省去初沉池、二沉池和污泥回流系統(tǒng)，處理構(gòu)筑物少，構(gòu)筑物間的連接管道簡潔，基建費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)用低，且維護(hù)管理方便，可降低工程投資20～30％。

（2）sbr從時(shí)間上來說是一個(gè)理想的推流式過程，可使生化反應(yīng)推動(dòng)力和去除污染物的效率同時(shí)達(dá)到最大，但是就反應(yīng)器本身的混合狀態(tài)仍屬于完全混合式，因此具有耐沖擊負(fù)荷和反應(yīng)推動(dòng)力大的優(yōu)點(diǎn)。

（3）由于sbr具有底物濃度梯度大（即f/m大）、缺氧好氧狀態(tài)并存、污泥的svi值較低、污泥齡大且比增長速率大等特點(diǎn)，sbr可以有效地抑制污泥膨脹。

（4）sbr可以實(shí)現(xiàn)厭氧、好氧和缺氧狀態(tài)的交替運(yùn)行，可以通過增大曝氣量、水力停留時(shí)間以及污泥齡來強(qiáng)化硝化和聚磷菌攝磷過程，也可以在缺氧條件下投加原污水提供有機(jī)碳源或者提高污泥濃度來促進(jìn)反硝化過程，還可以在進(jìn)水階段進(jìn)行攪拌維持厭氧狀態(tài)，促進(jìn)聚磷菌充分釋磷。

（5）sbr在沉淀階段無進(jìn)水，是在靜止或接近靜止的狀態(tài)下進(jìn)行的，因此出水水質(zhì)良好。

（6）sbr的運(yùn)行操作、參數(shù)控制可以實(shí)施自動(dòng)化管理控制。

盡管sbr有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但自身也存在一些缺點(diǎn)：（1）連續(xù)進(jìn)水時(shí)，對單一sbr反應(yīng)器來說需要較大的調(diào)節(jié)池；（2）對于多個(gè)sbr反應(yīng)器，進(jìn)水和排水閥門切換頻繁，容易造成閥門磨損，對自動(dòng)化要求較高；（3）適用于中小型污水處理項(xiàng)目，無法達(dá)到大型污水處理項(xiàng)目連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)排水的要求；（4）設(shè)備的閑置率較高；（5）污水提升水頭損失較大。因此，為了滿足實(shí)際需要，近年來，針對存在的問題，進(jìn)行了sbr基礎(chǔ)理論、實(shí)踐應(yīng)用及工程設(shè)計(jì)方面的研究，衍生了眾多的改進(jìn)型技術(shù)。

3.各種改進(jìn)型sbr技術(shù)

近年來，sbr技術(shù)發(fā)展較快，衍生了眾多改進(jìn)型技術(shù)。目前，sbr改進(jìn)型技術(shù)主要有：iceas、cast/cass/casp、dat－iat、unitank、msbr等(4)，本文擬對這些主要變型工藝進(jìn)行闡述。

3.1 iceas－間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥

iceas于20世紀(jì)80年代在澳大利亞興起，其最大的特點(diǎn)是在反應(yīng)器進(jìn)水端設(shè)置了一個(gè)預(yù)反應(yīng)區(qū)，運(yùn)行方式為連續(xù)進(jìn)水、間歇排水，無明顯的反應(yīng)和閑置階段。iceas預(yù)反應(yīng)區(qū)一般出于缺氧狀態(tài)，主反應(yīng)區(qū)是好氧反應(yīng)場所，體積約占總體積的85∽90%。運(yùn)行時(shí)，污水連續(xù)進(jìn)入預(yù)反應(yīng)區(qū)，并通過隔墻下端的小孔以層流速度進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)，沿主反應(yīng)區(qū)池底擴(kuò)散，主反應(yīng)區(qū)同時(shí)曝氣、沉淀、排水。

iceas在沉淀階段仍然進(jìn)水，會(huì)在主反應(yīng)區(qū)底部造成一定的水力紊動(dòng)，從而影響泥水分離時(shí)間及出水水質(zhì)，因此其進(jìn)水量受到一定限制。但iceas設(shè)施簡單，管理方便，比經(jīng)典sbr費(fèi)用更省，在國內(nèi)外已得到廣泛應(yīng)用。

3.2 cast/cass/casp－循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)

cass是1969年美國m.c.goronszy教授成功開發(fā)的，是將可變?nèi)莘e活性污泥法和生物選擇器原理有機(jī)地結(jié)合起來，具有同步脫氮除磷效果，以序批曝氣－非曝氣方式運(yùn)行的充－放式間歇活性污泥處理工藝。

cass是將sbr反應(yīng)池沿池長方向分為生物選擇器、預(yù)反應(yīng)區(qū)（缺氧區(qū)）和主反應(yīng)區(qū)（好氧區(qū)），各區(qū)容積比一般為1：5：30。生物選擇器設(shè)置在cass前端，容積約占總?cè)莘e的10％，通常在厭氧或兼氧條件下運(yùn)行。生物選擇器對進(jìn)水水質(zhì)水量具有較好的緩沖作用，通過與回流污泥及進(jìn)水混合，可以加速對溶解性有機(jī)物的去除及難降解有機(jī)物的水解，同時(shí)可促進(jìn)磷的釋放和反硝化作用，進(jìn)而改善污泥沉降性能，可有效抑制污泥膨脹。預(yù)反應(yīng)區(qū)（缺氧區(qū)）可以進(jìn)一步促進(jìn)釋磷以及反硝化作用，還可以輔助生物選擇器對水質(zhì)水量起調(diào)節(jié)作用。主反應(yīng)區(qū)（好氧區(qū)）是去除有機(jī)物的主要場所，運(yùn)行時(shí)，通常將主反應(yīng)區(qū)的曝氣強(qiáng)度加以控制，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)主體溶液處于好氧狀態(tài)，完成有機(jī)物的降解，而活性污泥內(nèi)部則基本處于缺氧狀態(tài)，溶解氧向污泥絮體內(nèi)的傳遞受到限制，而硝態(tài)氮由污泥內(nèi)向主體溶液的傳遞不受限制，從而使主反應(yīng)區(qū)中同時(shí)發(fā)生有機(jī)物的降解以及同步硝化和反硝化作用。運(yùn)行時(shí)，按進(jìn)水－曝氣、曝氣、沉淀、潷水、進(jìn)水－閑置完成一個(gè)周期。

cass工藝簡單、投資省、維護(hù)方便，對水質(zhì)水量適應(yīng)性強(qiáng)，具有良好的脫氮除磷效果，其脫氮除磷效果是目前已知的sbr變型工藝中最好的，是實(shí)踐證明的較為先進(jìn)的污水生物處理工藝。

3.3 dat-iat-需氧池和間歇曝氣池系統(tǒng)

dat-iat一般是由一個(gè)需氧池dat和一個(gè)間歇曝氣池iat組成。一般情況下，dat池連續(xù)進(jìn)水(需氧池)、曝氣(也可間歇曝氣)，iat池也是連續(xù)進(jìn)水但間歇曝氣，在iat池完成曝氣、沉淀、排水和排除剩余污泥。dat池相當(dāng)于一個(gè)傳統(tǒng)活性污泥曝氣池，池中水呈完全混合狀態(tài)；iat池相當(dāng)于一個(gè)傳統(tǒng)的sbr池，但進(jìn)水為連續(xù)。因此，dat－iat介于傳統(tǒng)活性污泥和sbr之間，其運(yùn)行過程與sbr相同，由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置五個(gè)階段組成，其工藝原理如圖4所示，但其容積利用率是已知sbr變型工藝中最高的，可達(dá)66.7%。

3.4 unitank-一體化活性污泥系統(tǒng)

unitank是由比利時(shí)史格斯清水公司（seghers）開發(fā)的，具有sbr和三溝式氧化溝技術(shù)的特點(diǎn)，由3個(gè)矩形池組成，3個(gè)池通過彼此間隔墻上的開口實(shí)現(xiàn)水力相通，每個(gè)單元都配有曝氣系統(tǒng)，可以表面曝氣或鼓風(fēng)曝氣，中間池始終作曝氣池，兩個(gè)邊池既可作曝氣池也可作沉淀池，設(shè)有溢流堰，用于排水和排放剩余污泥。污水可以交替進(jìn)入任一池，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水連續(xù)排水。

unitank運(yùn)行周期包括兩個(gè)主體運(yùn)行階段和兩個(gè)較短的過渡階段，兩個(gè)主體運(yùn)行階段運(yùn)行過程完全相同，運(yùn)行方向相反，如圖5所示。第一個(gè)主體運(yùn)行階段包括以下過程: ①污水進(jìn)入左側(cè)池內(nèi),因該池在上個(gè)主體運(yùn)行階段作為沉淀池時(shí)積累了大量經(jīng)過再生、具有較高吸附及活性的污泥,且污泥濃度較高,可以高效降解污水中的有機(jī)物; ②混合液同時(shí)自左向右通過始終作曝氣池的中間池,繼續(xù)曝氣,有機(jī)物得到進(jìn)一步降解,同時(shí)在推流過程中,左側(cè)池內(nèi)活性污泥進(jìn)入中間池,再進(jìn)入右側(cè)池,使污泥在各池內(nèi)重新分配; ③混合液進(jìn)入作為沉淀池的右側(cè)池,處理后出水通過溢流堰排放,也可在此排放剩余污泥。第一個(gè)主體運(yùn)行階段結(jié)束后,通過一個(gè)短暫的過渡段,即進(jìn)入第二個(gè)主體運(yùn)行階段。第二個(gè)主體運(yùn)行階段過程污水流向相反,操作過程相同。此外，通過對系統(tǒng)時(shí)間和空間的控制，適當(dāng)增加水力停留時(shí)間，可以形成厭氧、缺氧和好氧條件，實(shí)現(xiàn)脫氮除磷。

unitank最大優(yōu)勢在于省去了污泥回流，3個(gè)池共用池壁，布置緊湊，且占地面積較小,基建投資省，故自問世以來已在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。

3.5 msbr一改良式間歇活性污泥法

msbr是20 世 紀(jì) 80年代初，美國yang等結(jié)合傳統(tǒng)連續(xù)活性污泥處理和sbr技術(shù)，研究開發(fā)出一種污水生物處理工藝。該工藝經(jīng)過不斷改進(jìn)和發(fā)展，現(xiàn)已成為第3代msbr技術(shù)，其工藝與配套設(shè)備的專利技術(shù)屬于美國aqua aerobicin公司所有。

msbr實(shí)質(zhì)上由前端a2/o與后端sbr串聯(lián)而成的單池多格一體化工藝，巧妙地將連續(xù)流的空間控制(a2／o)與間歇式的時(shí)間控制(sbr)有效地結(jié)合于一體，混合流與推流相結(jié)合，系統(tǒng)前端采用空間控制來保證系統(tǒng)的高反應(yīng)速率，后端采用時(shí)間控制以有效地保證出水質(zhì)量(17)，是一種集約化程度較高的一體化sbr變型工藝。msbr系統(tǒng)通常由7個(gè)單元組成，分別為厭氧池、缺氧池、好氧池、2個(gè)序批池、泥水分離池和污泥缺氧池，污水先進(jìn)人厭氧池后，經(jīng)缺氧進(jìn)人主曝氣池，好氧處理后的污水由內(nèi)循環(huán)回流泵分別泵人左右二兩側(cè)的序批分池中，兩池的功能相同，周期處于好氧一缺氧一厭氧的循環(huán)，剩余污泥分別經(jīng)泥水分離池和前端缺氧池，由污泥泵排出反應(yīng)器，回流污泥則進(jìn)人厭氧池，經(jīng)泥水分離池澄清后的尾水則排出反應(yīng)池。msbr從連續(xù)運(yùn)行單元進(jìn)水，而不是從sbr單元進(jìn)水，提高了反應(yīng)器利用率，同時(shí)有效地抵抗沖擊負(fù)荷；活性污泥微生物置于交替厭氧、缺氧、好氧的環(huán)境中，同時(shí)完成脫氮除磷和有機(jī)物降解的目的；采用空氣堰控制出水，有效地控制出水懸浮物，從而達(dá)到高效穩(wěn)定地運(yùn)行。

msbr具有流程簡單、控制靈活、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，是較理想的生物處理工藝，目前主要在北美應(yīng)用。

4 結(jié)語

sbr及其變型技術(shù)工藝簡單、投資省、管理維護(hù)方便、運(yùn)行穩(wěn)定且處理效果好等特點(diǎn)，是實(shí)踐證明的成熟、靈活、經(jīng)濟(jì)、高效的污水處理工藝，適用于各種污水及各種規(guī)模的污水處理，具有廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。