浅谈SBBR工艺.doc

浅谈SBBR工艺【摘要】论述了SBBR工艺的原理，分类，特点。详细介绍了SBBR工艺的工艺流程：进水，反应，沉淀，出水，静置。简单介绍了SBBR工艺存在的一些问题及目前国内过研究的方向、取得的进展。【关键词】SBBR工艺 污水处理 低C/N 随着社会的发展与人们膳食结构的变化，城市生活污水的含氮量增加，导致低C/N(质量比) 的状况大量出现【1】，一般认为当有机物与氮素的质量浓度的比值在2 7即为低C/N(质量比).采用传统工艺处理低C/N(质量比)污水，由于碳源不足导致TN质量浓度严重超过排放标准，污染水源，破坏水体生态平衡.由此可见，探索和研究低能耗处理低C/N(质量比)污水脱氮率，己逐渐变为国内重要的研究方向【2】。SBBR工艺以其水力停留时间短、系统稳定性好、出水水质好、系统运行维护费用低等优点，在处理低C/N(质量比)城市生活污水方面具有很强的优越性【3】.那么什么是SBBR工艺呢？ SBBR是序批式生物膜反应器( Sequencing Biofilm Batch Reactor)的简称，又称膜法SBBR【4】。最早由Uonzale和Wilderer于1990年提出，是国内外正在研究、应用的一种污水生物处理新工艺。它是在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、海绵及一些特殊的塑料类填料而开发出来的一种新型复合式生物膜反应器，同时也是一种间歇型反应器【5】。根据填料形式和工艺运行模式的不同，SBBR工艺一般分为3类【6】：1) 序批式流动床生物膜反应器(Fluidized bed sequencing batch biofilm reactor)，也叫流动填料式。此类SBBR工艺的生物载体是粒状可流动化的，如颗粒活性炭，其运行原理与生物流化床相类似。2) 序批式固定床生物膜反应器(Packed bed sequencing batch biofilm reactor)，又叫固定填料式。此类SBBR都是以固定性生物载体作为其填料，如陶粒、软纤维填料、聚乙烯填料或纤维与聚乙烯复合的组合填料等，其工作原理与传统滴滤池及接触氧化池极为相似。3) 序批式微孔膜生物反应器(Sequencing batch membrane biofilm reactor)，又称为微孔膜SB-BR。顾名思义，此类SBBR是以可透过性(gas permeable membranes)作为载体填料，如中空纤维膜、活性炭膜和硅橡胶膜，既可以为微生物提供附着载体，又可以起到充氧的作用。、图1 SBBR分类图【7】SBBR工艺可以根据不同的水质选择不同的填料，从而在微生物环境、微生物群体的优势组分及活性等方而具有传统活性污泥法SBR工艺不可比拟的优势，可实现不同类型废水的高效去除。SBBR工艺流程 SBBR工艺是由SBR工艺发展而来，因此与SBR工艺有着相似的工艺流程，即一个完整的运行周期包括5个阶段:进水、反应、沉淀、出水和闲置。在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、混合液体积变化以及运行状态等都可根据具体污水的性质、出水水质要求等灵活掌握。图2 SBBR工艺流程图【8】（1） 进水:接纳污水，水位上升，注水达到预定高度时进行反应。从这个意义上来说，反应器起到调节池的作用，因此，反应器对水质、水量的变动有一定的适应性。并且，反应器内总会有上一周期的剩余水量，因此反应器具有一定的抗冲击负荷能力。（2） 反应:本工艺最主要的一道工序。污水中的污染物质(BOD, COD, NH3N, TN, TP)大部分在此阶段中去除。据反应过程中好氧、缺氧、厌氧状态的不同而达到脱氮除磷的良好效果。（3） 沉淀:相当于活性污泥法连续系统的二次沉淀池。停止曝气和搅拌，式混合液处于静止状态，实现泥水分离，由于本工序是静止沉淀，沉淀效果一般良好。此过程中脱落的生物膜同样进行重力沉降，或附着在生物膜上，或沉淀至反应器底部。（4） 出水:经沉淀后的上清液，作为处理水排放。一直到最低水位，在反应器内残留一部分活性污泥，作为泥种。（5） 闲置:待机工序，即在处理水排放后，反应器处于停滞状态，等待下一个操作周期的开始。但是，值得一提的是此阶段有别于一般的SBR工艺，闲置时间不宜过长，否则暴露在空气中的生物膜脱落或失水，导致下一周期微生物活性恢复缓慢。SBBR工艺特点【9】SBBR工艺结合了SBR工艺、生物膜工艺以及膜分离技术的特点，既具有SBR优点，又具有独特的优点。1)多样的生物相SBBR中的微生物附着在填料上生长，易于生长繁殖，通过进水、反应、排水三个间歇式的运行阶段使得生物膜上的微生物均匀分布，这样增殖速度慢，世代时间长的细菌和较高级的微生物能栖息在不同膜层上。同时多种微生物的栖息，在生物膜上形成较长的食物链，使工艺具有较强的脱氮除磷效果。2)耐冲击负荷间歇式的运行方式造成膜层间微生物生物活性更高，生长速率更快，单位反应器容积内的生物量高，可达活性污泥法的5倍-20倍，这使得微生物对进水底物具有较强的快速吸附作用，提高了系统对水质水量变化的应变能力，增强了工艺整体的稳定性。3）节省工艺流程和运行费用由于反应器的间歇停止起到了二沉池的作用，因此不需要建设普通活性污泥法处理中的二沉池，减少了占地而积，降低了基建投资。在运行过程中，SBBR工艺不设污泥回流，降低运行费用;生物膜系统也避免了污泥膨胀，而且产生的剩余污泥产量少，降低了污泥处理与处置费用。存在问题【10】 SBBR工艺是一种正在发展、正在完善、正在探索的技术，许多的研究正在实验尝试阶段，因此，现阶段的发展中仍存在许多问题。1）理论基础 好氧、缺氧、厌氧交替运行时脱氮除磷的原理己基本明了，但是在非稳定状态下，活性污泥的微生物代谢理论有待完善，微生物种群分布、活性与DO的关系仍有待进一步解释。2）填料选择 填料是微生物的栖息地，填料的选择(包括种类、数量)直接影响到系统生物量的大小，生物量的多少又直接影响到SBBR运行的成败与系统处理效率的高低。因此，填料的选择也是目前研究的一个热点和难点，怎样选择一种填料既能兼顾处理效果与运行管理，又能符合经济适用原则，这也就成为现阶段的一个制约问题。3）运行工况 目前正处于实验研究阶段的实际情况决定了SBBR工艺运行参数的不优化、不稳定性。现阶段还没有科学、可靠的设计模式、设计依据与运行模式参数以及成熟的运行管理经验供大家参考，这些问题的解决只有通过实验室的小试，定量或定性的控制影响因素来研究微生物的种类、活性及处理效率，从而确定出最佳的运行工况参数。SBBR工艺国内外研究现状国内现状国内学者主要集中研究SBBR工艺在工业废水和城市生活污水的处理效果等方面。唐维彬等【11】结合SBBR和曝气生物滤池(BAF)处理猪皮制革废水，SBBR装置有效容积5 L, BAF装置有效容积2. 5 L，两装置内置有机玻璃弹性填料。进水COD在200 g/L一40 000 g/L,TDS在200 mg/L一46 000 mg/LpH=4. 0-12 。 SBBR单元运行周期控制在12 h，其中曝气10 h，静置1h，换水1 h, COD去除率在88%一94 %r，但对氨氮去除率稍低，因此SBBR可作为COD去除的主要单元，有效缓解氨氮去除对微生物的营养竞争。常风民等研究了SBBR处理睛纶生产废水，废水进水水质COD 600 mg/L一1 300 mg/L， BOD 350 mg/L一450 mg/L，TN 190 mg/L一225 mg/L，NH4+-N80 mg/L一105 mg/L。在曝气时间3 h,溶解氧4. 5 mg/L - 5. 5 mg/L，补充无机碳源碳酸氢钠0. 5mg/L ，缺氧停留时间为2h后的处理效果为:COD处理率为75 %，BOD为98% ,TOC为70% , NH4+-N为94 % ,TN为80 %，显示出SBBR在处理高浓度睛纶废水的优势。国外现状国外学者研究SBBR工艺主要用于处理有毒、有害、难降解废水。【12】C. Di Iaconi等利用SBBR工艺结合臭氧工艺处理高浓度制革废水实验进水COD浓度不小于3 500 mg/L，NH4+-N浓度在200 mg/L一300 mg/L之间。反应实验控制在常温20 ,填料选用具有欧洲专利的KMT填料，长7 mm，直径11 mm,表面积450 /m，密度0.95 g/cm，通过外循环来保证底物和生物体在反应器内的一致分布，曝气使用纯溶解氧以便预处理水体中的脂肪、碳水化合物等杂质，臭氧量固定在0. 8 A和100 L/h。实验反应控制在8h，进水、缺氧、好氧及出水时间控制在不同时间当反应负荷从1. 6 kg COD / (m3d)提高到3 kg COD / (m3d)，COD,氨氮和TSS的去除率分别在92% , 98%和100 %，显示出SBBR工艺在处理高浓度制革废水时，具有良好的耐冲击负荷能力及高效的处理能力。S. Venkata Mohan等利用颗粒活性炭(CAC)作为填料，处理由10个化工厂收集到的混合废水，废水进水水质COD 6 000 mg/L, BOD 2 600 mg/L,硫酸盐1 750 mg/L。反应器采用的高与直径比(H=0.22 m,d=0.07 m)H/d3，实验水力停留时间(HRT)24 h，反应温度在(26士2)。初始容积负荷控制在1.7 kg COD/ (m3d)，COD浓度已表现出较高的去除率，达到78%，即使容积负荷达到3.5 kg COD/ (m3d) ,5.5 kg COD/ (m3d)时，COD去除率仍然达到49%和39%。提高容积负荷虽然使得COD去除率降低，但整个实验过程没有产生过程抑制，表明GAC作为缓冲剂和填料，对有毒化学物质侵害的降低作用是明显的。结语作为一种将SBR周期操作和生物膜技术相结合的工艺，SBBR拓展了普通SBR技术和传统生物膜工艺的处理能力，是一种实用、灵活的新型废水处理生物技术，具有许多其他污水处理工艺不可逾越的优势。SBBR不仅在工业水处理、难降解有机物的处理上有较大优势，而且在城市污水处理的脱氮除磷方面也具有广阔的发展前景，必将在以后的生活中给人们带来更加显著的环境效益与社会效益。参考文献：【1】 江建权，杨殿海.周琪低温低浓度下城市污水活胜污泥自然培养和驯化.苏州科技学院学报工程技术版，2005,21 (1):11一14【2】 马秀兰.SBR法生物强化处理低温低C/N比污水的研究田吉林:吉林大学，2010【3】 许秀红，金蒙蒙，李宇. SBBR反应器对低C/N城市污水的脱氮效能研究.沈阳建筑大学学报，2013年9月，第29卷第5期【4】 赵丽珍，廖应祺.SBR技术的研究及进展.江苏理工大学学报(自然科学版),2001,22(3):5861.【5】 林清,李探. SBBR工艺废水处理中的应用.四川化工，第16卷2013年第6期【6】 胡龙兴.SBBR技术特性和动力学机制及其在废水处理中的应用.上海:上海大学环境工程专业，2003【7】 陈辅强. SBBR工艺研究进展.山西建筑，第40卷第1期，2014年1月【8】 陈壁波，李友明等SBBR工艺及其