序批式活性污泥法sbr技术研究与应用现状

序批式活性污泥法sbr技术研究与应用现状

序批活性废水处理方法通常被称为sdr，是一种间歇式活性废水处理方法。与传统的活性废水处理方法不同，它是通过间歇性通风的废水生物处理系统。从目前好氧微生物处理的研究、应用和发展趋势来看，sdr技术是一种简单、快速、低效率的废水处理技术，受到国内外科学家和专家的高度重视。它的应用和普及非常迅速。作者对此发表了以下简要介绍。1sbr的应用1969年由美国俄亥俄州Notre大学欧文教授等人提出了对SBR技术的研究,直到70年代以后才陆续引起其他国家的重视,特别是澳大利亚,它是应用SBR法最多的国家之一,目前大约已建成SBR处理厂600座以上,处理量为21×104m3/d的大型SBR污水厂已建成.国外,SBR技术广泛应用到工业废水处理和生活污水处理,特别是处理含有毒有机物的工业废水,SBR是一种经济高效的方法.国内自80年代才开始引进该技术,目前我国对SBR的研究处于发展阶段.自从1985年我国首次建成用于肉类加工厂的SBR系统,在上海市吴淞肉联厂投产运行以后,SBR在国内已陆续应用于屠宰、苯胺、含酚、啤酒、绝缘漆、化工试剂、造漆、鱼产品加工、制药等工业废水和城市污水处理.1994年SBR技术被国家环保局列为最佳应用技术推广计划项目.1996年在上海市桃浦工业园区建成大型SBR污水处理厂,处理量为60000t/d.昆明市第三污水厂1997年竣工,它采用澳大利亚BHPE公司的SBR改进技术,采用间歇反应器体系的连续进水、周期排水、延时曝气的好氧活性污泥工艺,简称ICEAS技术,处理量为30000t/d.2sdr的操作原则和特点2.1预处理阶段vill.SBR作为一种新型的废水处理技术,在运行方式和反应过程上有别于传统的活性污泥法.它集进水、厌氧、好氧、沉淀于一池,可以灵活地变换运行方式以适应不同类型废水的处理要求.SBR工艺采用间歇运行方式,污水间歇进入处理系统,间歇排出.一般来说,它的一个运行周期包括5个阶段.第1阶段,进水期(Fill).污水在该时段内连续进入处理池,直到达到最高运行液位,并且借助于池底泵的搅动,使废水和池中活性污泥充分混合.此时活性污泥中菌胶团(由细菌、藻类、原生动物、后生动物等组成)将对废水中的有机物产生吸附作用,COD和BOD为最大值.第2阶段,反应期(React).进水达到设定的液位后,开始曝气,采用推流曝气或完全混合曝气方式,使废水中的有机物与池中的微生物充分吸收氧气,水中的溶解氧(DO)达到最大值,COD不断降低.第3阶段,静置期(Settle).既不曝气也不搅拌,反应池处于静沉状态,进行高效的泥水分离.COD降为最小值,随着水中的溶解氧不断降低,厌氧反应也在进行.第4阶段,排水期(Decant).上清液由滗水器排出.第5阶段,闲置期(Idle).活性污泥中微生物充分休息,恢复活性,为了保证污泥的活性,防止出现污泥老化现象,还须定期排出剩余污泥,为新鲜污泥提供足够的空间生长繁殖.2.2sbr的特点与连续流活性污泥法相比,SBR法有以下优势:(1)工艺流程简单,设备少,占地省,投资小,构筑物少,一般只设反应池,无需二沉池和污泥回流设备.广东省高明县明华化工公司采用的SBR技术,删除了初沉池和均化池,使流程大大简化.(2)SBR在静置阶段属理想静止沉淀,出水带走的活性污泥少,出水质量高.(3)SBR运行方式灵活控制,具有较强的脱氮除磷能力.(4)SBR好氧反应过程相当于反应器内有机物浓度降低是按时间变化的理想推流过程,即生化反应推动力大,因而它能提高生化反应速率.此外,它利用时间上的推流代替空间上的推流,易于实现自动控制.(5)SBR法可以有效防止污泥膨胀.由于SBR具有理想推流式特点,反应期间反应底物浓度大、缺氧与好氧状态交替变化以及泥龄较短,都是抑制丝状菌生长的因素.(6)SBR虽然在运行稳定性上不如连续流容易控制,但是SBR利用高的循环率有效稀释进液中高浓度的难降解的或对微生物有抑制作用的有机化合物,因而具有较高的耐冲击负荷的能力.(7)由于SBR法本身的间歇运行特点,很适合处理流量变化大甚至间歇排放的工业废水.大量资料显示,小型企业废水量少,不宜采用连续流生物处理工艺,多采用SBR工艺,既可以节省基建费用又可以灵活操作.3sdr技术的机械研究3.1废水预处理研究国内外学者对SBR的基质降解动力学进行了深入的研究,主要有两种观点:一是认为SBR法的基质降解过程服从莫诺特(Monod)关系式,即v=vmaxS/(S+ks)关系,这是一相说的观点.另外一种观点认为,SBR法的基质降解在进水期,服从零级反应动力学关系dS/dt=kxS,后者基本上是二相说的观点.当污水中存在着不可生物降解的有机物时,莫诺特关系式就变成为v=vmax(S-Sn)/[ks+(S-Sn)],然而实际污水中不可生物降解的有机物几乎普遍存在,所以,准确应用莫诺特模式来指导研究和进行设计是有一定困难的.韩相奎等进行实验研究,推导出一级反应动力学关系式Sr=S0(1-10-Kt)可准确求解动力学常数:COD降解速率常数K1和可生物降解溶解性COD浓度Sn,还可以借此评价废水COD可降解率和最大可生化处理程度.梁云霄研究发现,SBR进水后的曝气阶段,基质降解速率在高浓度段服从零级反应动力学,即dS/dt=k0x,在低浓度段服从一级反应动力学.这主要是由于高浓度基质下,基质浓度不是生化反应速率的限制因素,而系统的生化活性、供氧能力等才是决定生化反应速率的限制因素,因而SBR拥有较高的反应速率.此外,高浓度有机物废水直接进入SBR系统,不会影响微生物的活性.实际上,由于细菌被包埋在活性污泥的絮体基质中,絮体基质对营养物质和氧的传递是一种阻力,瞬时的高浓度梯度的增加可加快吸附和生化降解速率.3.2sbr的反应器运行SBR工艺的进水期按非限制曝气方式和限制曝气方式运行时,两者的处理效果明显不同.限制曝气方式即间歇反应器进水过程中不曝气,而在停止进水并充满有效容积后才开始曝气.非限制曝气方式是在进水期就开始曝气.研究表明,SBR按限制曝气方式运行意味着在进水阶段反应器被闲置不用,降低了设施的利用率,但是它具有良好的防止污泥膨胀的效果.SBR按非限制曝气方式运行能缓解高浓度有机废水的冲击负荷;此外,池中一定量COD能在进水阶段被降解,而不是仅在反应阶段被降解,这样反应器需氧速率均匀,为供氧的运行控制提供了方便.刘永淞研究发现,曝气方式对废水基质特别是有毒基质的降解效果影响很大.他在含酚废水降解试验中发现,采用限制曝气方式可以最大限度地提高混合液的基质浓度,使反应过程中有一个较大的浓度梯度,可以限制丝状菌的生长.而非限制曝气是限制基质在混合液中积累的有效方法,尤其适合于有毒污水处理.但对于污水浓度不高、无毒性污水和需要脱氮的污水不适用,因为废水基质浓度低,采用非限制曝气方式,使得系统在进水阶段也存在基质的降解,在主反应阶段无明显的浓度梯度,降解速率低,且易形成污泥膨胀.4sdr技术的新开发4.1氨氮废水生物处理技术PAV-SBR该方法属于膜SBR的一种.向SBR中投加粉末活性炭,使混合液中的活性炭保持一定的浓度.PAV-SBR法处理氨氮废水,可以为难以生长繁殖的硝化菌、反硝化菌提供生物絮凝的载体,并改善活性污泥的沉降性;活性炭吸附了难降解的有机物,延长了微生物与基质接触时间(相当于延长污泥龄,并不是废水的停留时间),提供了更大的生物降解机会.Aah-Long等人研究应用固定膜SBR技术处理啤酒废水,并应用DO(溶解氧)控制反馈系统,可以实现TBOD去除率为86%～92%.4.2片段sbr非织造布两段SBR工艺是由两个相同的SBR串联构成的.彭永臻研究该工艺处理石油化工废水.两段SBR与传统的SBR相比,在两段SBR中能分别培养出适宜降解石油废水中的两种主要有机物的微生物群体,从而可以克服传统SBR法中产生的负效应,大大提高了处理效率.由此说明两段SBR兼有普通SBR法和AB法的优点.4.3连续流序批式活性污泥法传统的SBR工艺系完全间歇式运行,即周期进水,周期排水及周期曝气.近年来,出现了一种新的SBR运行方式:连续进水,周期排水,周期曝气.以这种运行方式的SBR工艺有很多名称,如ICEAS,IDEA,TCBF等.下面以TCBF为例,与传统的SBR作比较.连续流序批式活性污泥法(TCBF)是80年代后期发展起来的污水处理技术.它由厌氧区、主曝气区、序批区、缺氧区及回流污泥沉淀区组成.传统的SBR反应器是间歇进水、间歇排水,池中水位是变化的,反应容积得不到充分利用.TCBF连续进出水,可以处理大流量的污水.并且TCBF系统主反应单元(缺氧池、厌氧池、主曝气池)约占整个池体的二分之一,混合与曝气设备都是连续工作的,因此设备利用率高,处理同等水量的污水,TCBF比普通SBR节省基建投资.另外,TCBF具备高效的脱氮除磷能力.4.4中温条件下的厌氧sbr法厌氧序批式反应器(ASBR)是最近几年由Dague和Ciworks在IowaState大学开发的.Sung和Dague发表了ASBR工艺的基本原理,后来Sung和Dague(1995年),Wirtz和Dague进一步研究了ASBR在中温条件下处理高浓度的工业废水和农业废水有良好处理效果.RichardDague和Banik在此基础上,研究厌氧SBR法在低温条件(t≤25℃),处理稀释废水(COD<1000mg/?L),具有其他厌氧工艺所不具备的优势,在进水阶段为细菌提供底物高浓度梯度,增强反应动力,并在低温条件下也能维持较高的降解率,而不需要添加热量,节省费用.国内学者也在做这方面的研究.周群英在两相厌氧消化、缺氧—厌氧消化两工艺实验基础上,尝试将厌氧和好氧结合起来,在UBF之后串取SBR反应器,处理高浓度味精废水,UBF段大大降低进入SBR中的有机物浓度,克服单级好氧SBR的不足.4.5固定化细胞法固定化细胞技术是国际上从60年代后期开始迅速发展起来的一项技术.它是通过化学或物理的方法将游离细胞定位于限定的空间,并使其保持活性反复利用的方法.固定化细胞技术在废水处理特别是特种废水处理领域有广阔的前景.李峰在序批式反应器(SBR)中运用固定化细胞技术处理氨氮废水,COD去除率达92.43%,NH3-N去除率达99.7%.该技术与悬浮生物法SBR相比,具有基质去除率高,剩余污泥少的优点.4.6sbr法处理氨氮废水的必要性SBR具备好氧和缺氧的条件,通过灵活控制曝气时间和搅拌时间,很自然地满足生物脱氮的环境条件,达到脱氮的目的.Agnes等人在实验室研究SBR法处理消化污泥脱水产生的上清液氨氮废水,并在Bromma废水试验厂运行成功.试验表明,废水的硝化速率主要取决于溶解氧[DO]的大小,这使得硝化