SBR工艺的现状与发展

杨云龙，陈启斌
（太原理工大学 建筑与环境工程学院，山西 太原 030024）

　　摘　要：序批式间歇活性污泥法（SBR）是近年来应用日趋广泛的一种污水处理工艺，在SBR工艺的基础上，又发展了一些SBR的变型工艺，例如ICEAS工艺、CASS工艺、UNITANK工艺、ASBR工艺、BSBR工艺等。今后应加强SBR。艺中微生物的研究和可靠的工程设计模式的探讨。
　　关键词：序批式活性污泥法（SBR）；污水处理；反应器
　　中图分类号：X703.1
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009-2455(2002)02-0001-03

Status Quo and Development of the Sequencing Batch Reactor
YANG Yun-long,CHEN Qi-bin
(College of Civil and Environmental Engineering, Taaiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China)

　　Abstract:SBR(sequencing batch reactor)is a popular wastewater treatment process in recent years. Modified processes such as ICEAC,CASS,UNITANK,ASBR and BSBR have been developed on the basis of SBR.Some problems in the basic research and engineering design aspects should be noticed and settled to promote the applications of these wastewater treatment processes.
　　Key words:sequencing batch reactor;wastewater treatment;tractor

前言

　　SBR是序批式间歇活性污泥法（SeguencingBatch Reactor）的简称。它是近年来在国内外被引起广泛重视和研究日趋增多的一种污水生物处理新技术泪前已有一些生产性装置在运行之中。
　　我国是近10多年来才开始对SBR污水生物处理工艺进行研究的。1985年，上海市政设计院为上海吴淞肉联厂设计投产了我国第一座SBR污水处理站，设计处理水量为2400t/d。经几年的实际运行实践表明了良好的处理效果。
　　目前，SBR艺主要应用在以下几个污水处理领域：①城市污水[1]；②工业废水，主要有味精、啤酒、制药、焦化、餐饮、造纸、印染、洗涤、屠宰等工业的污水处理。

1 SBR处理工艺基本流程

　　SBR艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。SBR艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如下5个阶段：①进水期；②反应期；③沉淀期；④排水排泥期；⑤闲置期。SBR的运行工况以间歇操作为特征。其中自进水、反应、沉淀、排水排泥至闲置期结束为一个运行周期。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及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质及运行功能要求等灵活掌握。

2 SBR 工艺的主要性能特点

　　SBR作为废水处理方法具有下述主要特点：在空间上完全混合，时间上完全推流式，反应速度高，为获得同样的处理效率SBR法的反应池理论明显小于连续式的体积，且池越多，SBR的总体积越小。工艺流程简单，构筑物少，占地省，造价低，设备费。运行管理费用低。静止沉淀，分离效果好，出水水质高。运行方式灵活，可生成多种工艺路线。同一反应器仅通过改变运行工艺参数就可以处理不同性质的废水。由于进水结束后，原水与反应器隔离，进水水质水量的变化对反应器不再有任何影响，因此工艺的耐冲击负荷能力高。间歇进水、排放以及每次进水只占反应器的2/3右，其稀释作用进一步提高了工艺对进水冲击负荷的耐受能力。
　　另一方面，SBR法能够有效地控制丝状菌的过量繁殖，这一特性是由缺氧好氧并存、反应中底物浓度较大、泥龄短、比增长速率大决定的。

3 SBR艺的发展

　　传统或经典的SBR工艺形式在工程中存在一定的局限性。譬如，若进水流量大，则需调节反应系统，从而增大投资；而对出水水质有特殊要求，如脱除磷等，则还需对工艺进行适当改进。因而在工程应用实践中，SBR传统工艺逐渐产生了各种新的变型，以下分别介绍几种主要的形式。
3.1 ICEAS工艺
　　ICEAS（Intermittent Cyclic Extended AeratlonSystem）工艺的全称为间歇循环延时曝气活性污泥工艺。它于20世纪80年代初在澳大利亚兴起，是变形的SBR工艺。
　　ICEAS与传统的SBR相比，最大的特点是：在反应器的进水端增加了一个预反应区，运行方式为连续进水（沉淀期和排水期仍保持进水），间歇排水，没有明显的反应阶段和闲置阶段。这种系统在处理市政污水和工业废水方面比传统的SBR系统费用更省、管理更方便。但是由于进水贯穿于整个运行周期的每个阶段，沉淀期进水在主反应区底部造成水力紊动而影响泥水分离时间，因而，进水量受到了一定限制。通常水力停留时间较长。
3.2 CASS（CAST，CASP）工艺
　　CASS（Cyclic Actiavated Sludge System）或 CAST（-Technology）或CASP（--Process）工艺是一种循环式活性污泥法。该工艺的前身为ICEAS工艺，由Goronszy开发并在美国和加拿大获得专利。
　　与ICEAS工艺相比，预反应区容积较小，是设计更加优化合理的生物反应器。该工艺将主反应区中部分剩余污泥回流至选择器中，在运作方式上沉淀阶段不进水，使排水的稳定性得到保障。
　　CASS艺适用于含有较多工业废水的城市污水及要求脱氮除磷的处理。
3.3 IDEA工艺
　　间歇排水延时曝气工艺（IDEA）基本保持了CAST艺的优点，运行方式采用连续进水、间歇曝气、周期排水的形式。与CAST相比，预反应区（生物选择器）改为与SBR主体构筑物分立的预混合池，部分剩余污泥回流入预混合池，且采用反应器中部进水。预混合池的设立可以使污水在高絮体负荷下有较长的停留时间，保证高絮凝性细菌的选择。
3.4 DAT-IAT工艺
　　DAT－IAT艺是利用单—SBR池实现连续运行的新型工艺，介于传统活性污泥法与典型的SBR工艺之间，既有传统活性污泥法的连续性和高效性，又具有SBR的法灵活性，适用于水质水量大的情况。
　　DAT--IAT工艺主体构筑物由需氧池（DAT）和间歇曝气池（IAT）组成，一般情况下DAT连续进水，连续曝气，其出水进入IAT，在此可完成曝气、沉淀。浇水和排出剩余污泥工序，是SBR的又一变型。
3.5 UNITANK工艺
　　典型的UNITANK系统，其主体为三格池结构，三池之间为连通形式，每池设有曝气系统，既可采用鼓风曝气，也可采用机械表面曝气，并配有搅拌，外侧两池设出水堰以及污泥排放装置，两池交替作为曝气和沉淀池，污水可进人三池中的任何一个。在一个周期内，原水连续不断进人反应器，通过时间和空间的控制，形成好氧、厌氧或缺氧的状态。
　　UNITANK系统除保持原有的自控以外，还具有海滗水、池子结构简单，出水稳定，不需回流等特点，而通过进水点的变化可达到回流和脱氮、磷等目的。
3.6 其他新型SBR工艺的研究应用
3.6.1 ASBR工艺
　　美国教授Dague等人把SBR运用于厌氧处理，开发了厌氧序批式活性污泥法（Anaerobic Sequencing Batch Teactor），简称为ASBR。ASBR具有SBR的优点，如工艺简单、运行方式灵活、生化反应推动力大并耐冲击负荷等。ASBR通过间歇进料可以获得较低的出水浓度，同时利用间歇排水，不断排出沉降性能较差的污泥，可进一步优化污泥颗粒化过程。
3.6.2 淤泥SS－SBR（SOILSLURRY－SBR）
　　R.L.Irine[2]等以土壤为反应器来处理难降解有机物。利用埋在地下的空气渗透膜作为曝气器和生物生长的载体，使之具有固定生物膜的优点。以保持生长缓慢及在悬浮法中易于冲走的沉降性能较差的微生物，从而消除了普通SBR的沉淀阶段延长反应时间（间接缩短了反应周期）。这一新型反应器概念的提出不仅为污染土壤现场处理提供新的思路和方法，同时对污废水的人工湿地处理系统亦有很好的借鉴作用。
3.6.3 PAC-SBR
　　陈郭建[3]用投加粉末活性炭PAC－SBR法来处理高浓度有机废水，运行周期为18h;进水0.5h（限制曝气）、反应曝气15h、沉淀2h、诺水排泥0.5h。
　　试验发现：PAC表面是高浓度基质、高浓度氧和高浓度污泥三相共存的，为生化反应创造了优于SBR的条件。PAC与污泥之间存在着相互调节作用，作用增大了基质的利用率，延长了泥龄，提高了运转负荷，改善了出水水质，取得了优于SBR的生化效果。
3.6.4 膜法SBR
　　将SBR和接触氧化法相结合可以组成新的膜法SBR称BSBR。BSBR工艺启动快、效率高、管理简便。詹伯军等[4]采用弹性立体填料的BSBR处理印染废水，使废水达标排放。王乾扬等[5]用BSBR处理皮革废水，CODCr去除率达90.1％。实验表明：BS－BR处理效果好于普通SBR法，这是因为BSBR法结合了生物接触氧化法和SBR法的优点。
3.6.5 多段SBR系统
　　二级SBR系统和三级SBR系统是目前应用较多的一种SBR串联工艺，主要是单级工艺对废水中的有机物处理为一个缺氧一好氧一厌氧的同步过程，因此在相同的运行条件下，当易降解的有机物降解殆尽时，较难降解的有机物几乎未被降解。而在两个串联的SBR中，分别培养出适宜于不同有机物的专性菌，从而使不同种类的有机物在与各自相适应的生化条件下都得到充分降解。
3.6.6 前处理+SBR
　　为缓冲工业废水中有毒有机物对微生物的抑制作用，在前设置预处理。邓良伟[6]采用水解-SBR艺处理规模化猪场粪污，毕学军等[7]采用溶气气浮法（DAF）作为SBR反应器进水预处理，即溶气气浮一序批式活性污泥法（DAF－SBR法），处理肉食品加工废水，SBR反应器出水 CODcr＜60mg／L；BOD₅＜15mg／L；TN＜5mg／L；NH3-N＜1.0mg／L；TP＜0.2mg/L。完全达到我国肉类加工工业水污染物排放标准（GB13457－92）的一级排放标准。
3.6.7 SBR序组合
　　由于SBR中可方便地实现各种工艺条件的组合，为此，针对特定的废水，许多学者研究了其最佳处理反应工序。Hangqing Yu[8]等人研究了用SBR处理焦化废水的最佳模式为：好氧反应加两个缺氧段：一个在曝气前，一个在曝气后。4h的缺氧进水使基质在生物中储存并在随后的缺氧反应段中反硝化，运行周期为24h，包括进水及反应16h，反硝化搅拌3－5h，沉淀2h，浇水及闲置3－6h。其中的进水与反应是结合在一起的，分为曝气与不曝气。进水中易降解有机物酚、邻一甲酚在反硝化中作为碳源而被消耗。

4 SBR在发展中的问题

　　相对于传统连续流活性污泥法，SBR工艺是一种尚处于发展、完善阶段的技术，许多研究工作刚刚起步，缺乏科学的设计依据和方法以及成熟的运行管理经验，另外，SBR自身的特点更加深了解决问题的难度。
　　SBR在现阶段的发展过程中，主要存在以下方面的问题：
4.1 基础研究方面
　　①关于污水在非稳定状态下活性污泥微生物代谢理论的研究；
　　②关于厌氧、好氧状态的反复交替对微生物活性和种群分布的影响；
　　③可同时除磷、脱氮的微生物机理的研究。
4.2 程设计方面
　　①缺乏科学、可靠的设计模式；
　　②运行模式的选择与设计方法脱节。

5 结束语

　　SBR艺是一种理想的间歇式活性污泥处理工艺，它具有工艺流程简单、处理效果稳定、占地面积小、耐冲击负荷强及具有脱氮除磷能力等优点，是目前正在深人研究之中的一项污水生物处理新技术。
　　SBR工艺应用的一个关键是要求自动化程度较高，因而随着我国经济建设的不断发展及研究的不断深人，预计不久的将来SBR及在其基础上开发的ICEAS工艺和CASS等工艺在生产中的应用将有所突破。

参考文献：

　　[1] 肖大松.SBR法处理城市生活污水的研究[J].重庆环境科学，1996，（4）；39-41.
　　[2] R L Irvine，et al.Periodic Process for in Situ And On-site Bioremedation of Leachater and Soils[J].Wat Sci Tech，1993，（7-8）：97-104.
　　[3]陈郭建.PAC－SBR法处理高浓度有机废水[J].环境工程，1995，13（5）：3－6.
　　[4] 詹伯君，等.膜法SBR工艺处理印染废水工程设计[J].给水排水，1997，（7）：25-28.
　　[5]王乾扬，等.膜法SBR工艺处理皮革废水研究[J].中国给水排水，1999，15（3）：54-56.
　　[6] 邓良伟.水解-SBR工艺处理规模化猪场粪污研究[J].中国给水排水，2001，17（3）：8-11.
　　[7]毕学军，等.肉食加工废水DAF－SBR法处理[J].中国给水排水，1998，14（2）：22-24
　　[8] Hanqing Yu，et al.Posttreatment of Effluent From Coke-plant Wastewater Treatment system in Sequencing BatchReactor[J].J of Environ Engineering，1997，（3）：305-308.

　　作者简介：杨云龙（1953－），男，山西洪洞人，教授，1975年毕业于太原工学院给水排水专业，主要从事水处理理论和技术的研究与教学工作，电话（0351）6010399；陈启斌（1972－），男，山西大同人，在读硕士研究生。