序批式活性污泥法_SBR_的研究综述_何耘

安徽建筑工业学院学报(自然科学版)　JournalofAnhuiInstituteofArchitecture　

Vol.6No.1

1998

序批式活性污泥法(SBR)的研究综述

何　耘　　刘　成

(安徽建筑工业学院环境工程系　合肥　230022)X

摘　要　综合论述了序批式活性污泥法(SBR)的工作原理和特点,介绍了SBR的研究现状和在我国的应用前景。

关键词　序批式活性污泥法(SBR),连续流活性污泥法(CFS),污水处理中图法分类号　X703

0　引　　言

七十年代初,美国NameDame大学的Irvine教授等在美国自然科学基金资助下,开始了间歇式活性污泥法的研究,在实验室中对序列间歇式(序批式)活性污泥法(SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess,简称SBR)和连续流活性污泥法(ContinuousFlowSystemActivatedSludgeProcess,简称CFS)的运行特性作了系统的比较研究,详细定义和描述了序批式间歇反应器(SBR),并于1980年把印第安纳州的Clucver城市污水厂改建成SBR系统,取得了令人满意的效果。随着对该工艺的深入研究,SBR法已逐渐被认为是替代CFS法的一种较好的替代工艺。Irvine等人的研究成果引起了世界各国如日本、加拿大、澳大利亚、东南亚等国的广泛重视,各国技术人员都相继进行了大量的研究。我国近年来对SBR的研究和应用开展迅速,1985年在上海市吴淞肉联厂设计并建成了我国第一座SBR废水处理设施。

[1]

1　SBR法的工作原理和特点

1.1　SBR法的工作原理

图1　SBR处理流程　　　　　　　　　　　　　　　　图2　SBR的周期过程

SBR的处理流程可用图1表示。

X收稿日期:1997—03—14第1期　　　　　　何耘等:序批式活性污泥法(SBR)的研究综述49

SBR法是一种间歇运行的污水生物处理工艺,它由一个或多个SBR池组成。运行时,从污水分批进入池中,经活性污泥的净化,到净化后的上清液排出池外,完成一个运行周期[2]。SBR的一个完整操作周期有以下五个阶段:进水期、反应期、沉淀期、排水期和闲置期,如图2所示。进水期用来接纳污水,有调蓄池的功用;反应期是在没有进水的情况下,通过曝气来降解有机物,并使氨氮进行硝化;沉淀期是让污泥与水进行分离;排水期用来排放出水和剩余污泥;闲置期是处于进水等待状态。单个SBR池就是一个能自如控制进出水及曝气的反应池。对于连续排放的污水,SBR系统可用几个SBR反应器轮流接纳污水,分批进行处理;对于间歇排放的污水,只要排水间歇期足够长,使SBR反应池能完成反应、沉淀及排水等一串操作,那么用一个SBR池就能达到处理要求。由此可知SBR集调节池、曝气池、沉淀池为一体,不需设回流污泥泵。

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污水性质、出水质量与运行功能要求等灵活掌握。SBR法的运行工况是以间歇操作为主要特征,能灵活适应污水在水质和水量上的大幅度变化,达到良好的BOD5、氮、磷去除效果。SBR是在单一的反应器内,在时间上进行各种目的不同操作,故称之为时间序列上的废水处理工艺。

1.2　SBR法工艺的特点

SBR法的各个运行期在时间上的有序性,使它具有不同于连续流活性污泥法(CFS)的一些特性。

1.2.1　运行操作灵活,效果稳定

出水水质的要求来调整一个运SBR在运行操作过程中,可以根据废水水量水质的变化、行周期中各个工序的运行时间、反应器内混合液容积的变化和运行状态,即通过时间上的有效控制和变化来满足多功能的要求,具有极强的灵活性。SBR可以通过调节曝气时间来满足出

水要求,因此运行可靠,效果稳定。1.2.2　工艺简单,运行费用低

SBR法的工艺简单,便于自动控制。其主要设备就是一个具有曝气和沉淀功能的反应器,无需CFS法中的二沉池和污泥回流装置,在大多数情况下可以省去调节池和初沉池。SBR系统构筑物小,而且简单,因此占地面积少、投资省。

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;重要的是SBR的反应效率高于一般CFS,即在获得同样的出水水质条件下,SBR的曝气时间可明显少于CFS。上述几种因素使SBR的运行费用相对较低。1.2.3　对水量、水质变化的适应性强一些废水间歇排放且流量很小,或者水质波动极大,如设计一个CFS来稳定处理是困难的,此时如果采用SBR法则易取得良好的效果。在实际工程中,已有一些由于负荷变动大而不能稳定运行的小型CFS装置改为SBR以后,处理效果得到了明显的改善。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。1.2.4　耐冲击负荷

一个SBR池在充水时相当于一个均化池,在不降低出水水质的情况下,可以承受高峰流量和有机物浓度的冲击负荷,尤其是采用非限制曝气运行方式,更能大大增强SBR处理有毒50安徽建筑工业学院学报(自然科学版)　　　　　　　　　第6卷

有机废水的能力。另外SBR法比CFS法更容易保持较高的污泥浓度,这也提高了它抗冲击负荷的能力。

1.2.5　反应推动力大

在采用限制曝气和半限制曝气方式运行时,有机物浓度的变化在时间上是一个理想的推流过程,从而使它保持了最大的反应推动力。因此,SBR法比一般的完全混合式CFS具有更高的处理效率,在达到同样出水水质的前提下,SBR所需要的有效反应容积明显少于完全混合式CFS。

1.2.6　能有效地防止污泥膨胀

限制曝气的SBR在反应阶段是时间上理想的推流状态,即有机物浓度存在较大的浓度梯度,利于菌胶团细菌的增殖,抑制丝状菌的生长。因此,限制曝气的SBR最不容易出现污泥膨胀。

1.2.7　脱氮除磷效果好

废水的自我脱氮除磷需要不同的生态环境和条件,在CFS中通常需要通过A/A/O工艺来达到去除有机物和氮磷的目的。但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工艺在一个反应器中实现有机物和氮磷的同时去除这一独特优点,是它近年来倍受重视和得到广泛应用的主要原因之一。SBR的除氮、除磷效果见表1。

表1　SBR和连续流活性污泥法(CFS)的比较(生活污水)

方法

连续流活性污泥法SBRSBR

一般模式除氮、磷模式

BOD5去除>90%>90%>90%

氮去除25%—50%

55%91%

磷去除10%—30%

65%92%

[4]

[3]

1.2.8　固液分离效果好

SBR在沉淀时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,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。1.2.9　易于物化工艺结合

SBR运行的阶段性为之与混凝、投加吸附剂等提高处理效率的物化工艺相结合提供了便利。如果城市污水中有机物与磷的比值很低,则可以增加一个沉淀池,利用Phostrip除磷原理来增加磷的去除效率。SBR中投加混凝剂或粉末活性炭及其代用品可以提高污泥沉降性能,或者增加对难降解有机物的去除。

2　SBR法处理工艺的研究现状和在我国的应用前景

2.1　SBR法处理工艺的研究现状

国内外已对SBR工艺进行了大量的研究工作。对SBR处理有机废水的工艺特性、设计方法、工艺参数、反应器构造、微生物学及脱氮除磷等诸方面取得了很多研究成果。第1期　　　　　　何耘等:序批式活性污泥法(SBR)的研究综述51

Irvine自70年代中期到80年代中期前后长达10年的时间里,一直从事于SBR处理城市污水和生活污水方面的研究。在这段时间里,其他学者对SBR的研究重点也于此。其研究内容包括:含碳有机物的去除和SBR的基本运行特征、氮磷的去除、污泥沉降性能的控制及连续流活性污泥系统的改造等。到80年代初,城市污水中含碳有机物的主要规律和工艺参数已基本掌握。现将研究成果列于表2。

表2　处理城市污水的SBR在不同负荷条件下的特征

参　　数BOD5负荷率每天周期数排出比BOD5SS去除率污泥产率维护管理

高负荷运行

0.1～0.5KgBOD5/KgMLSSõd

3～41/4～1/2

出水BOD5<200mg/h,SS<10mg/1

高

抗冲击负荷能力稍差

低负荷运行

0.03～0.1KgBOD5/KgMLSSõd

2～31/6～1/3比高负荷效果更好

低

抗冲击负荷能力强,运行更灵活

　　SBR工艺提供了时间序列上的废水处理,通过改变操作程序和条件可以使工艺适应废水水量、水质的变化,又能防止污泥膨胀和脱氮除磷等不同要求。由于一些工业废水是间歇排放且流量不大,从这个意义上讲,时间序列上运行的SBR工艺似乎更适合处理中小规模的工业废水。近些年,针对这种工业废水的特性,该工艺已成功地应用于农产品加工废水、屠宰废水、啤酒废水、制药废水、化工废水、印染废水等的处理,证明SBR是一种性能稳定的污水处理方法[5]。

2.2　SBR法在我国的应用前景

随着我国城镇和工业的迅速发展,废水量不断增加,需要建设很多中小型废水处理设施。同时,日益严重的富营养化问题迫使废水处理设施在去除有机物的基础上进一步对废水进行脱氮除磷。工业废水的成分更加复杂,芳香烃、卤代物等有毒有害及难降解有机物在废水中的种类和浓度不断增加,这些污染物的去除问题也日益受到重视。就我国的经济实力而言,要利用有限的资金解决日趋严重的水污染问题,就必须要研究开发和利用效率高、投资少、能耗低的废水处理实用技术。

SBR法是近年来发展起来的废水生物处理工艺,它集调节池、曝气池和沉淀池于一体,具有投资少、效率高、使用面广和操作灵活的优点,且能够有效地脱氮除磷。适合多种不同目的的废水处理要求,因而是一种适合我国国情的废水处理技术,有很好的应用前景。

3　结束语

SBR是一个间歇运行的污水处理工艺,具有对水量水质变化的适应性强,有机质去除效率高,脱氮除磷效果好,并能防止污泥膨胀等特点。

随着我国环保事业的发展,需建设许多中小型污水处理设施,而且处理要求正在日益提高,特别是对脱氮和除磷要求的提高,因此SBR必将成为一个有竞争力的污水处理工艺,具有很好的应用前景。

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参　考　文　献

1　IrvineRL.SequencingBatchBiologicalReactors--AnOverview.J.WPCF,1979,51(2):235--2432　严煦世　主编.水和废水技术研究.北京:中国建筑工业出版社,1992:257—2643　彭永臻.SBR法的五大优点.中国给水排水,1993,9(2):29—31

4　浜本洋一等.间歇式活性污泥法废水处理技术.国外环境科学技术,1987(1):19—245　刘永淞,陈纯.SBR法工艺特性研究.中国给水排水,1990,6(6):5—11

SUMMARIZATIONONTHERESEARCHOFSEQUENCINGBATCHREACTORACTIVATEDSLUDGEMETHOD(SBR)

HeYun,LiuCheng

(AnHuiInstituteofArchitecture,Hefei,230022)

Abstract　TheworkingprinciplesandcharactersofSequencingBatchReactorActivatedSludgeMethod(SBR)aresummarized,andtherecentdevelopmentandfutureapplicationinourcountryonSBRareintroducedinthepaper.

Keywords　SequencingBatchReactorActivatedSludgeMethod(SBR),continuousFlowSystemActivedSludgemethod(CFS),sewagetreatment