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SBR工艺
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SBR( Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process )是一种好氧微生物污水处理技术,是连续进水、间歇排水的周期循环间歇曝气系统。该工艺集调节、初沉、曝气、二沉、生物脱氮等过程于一池,按不同的时间顺序进行各种目的不同的操作,全部过程都在一个池体内周而复始地进行,工艺流程简洁,布局紧凑合理,是一种先进的污水处理系统。该技术适用于处理市政生活污水和中低浓度有机工业废水,能有效地去除废水中ＢＯＤ5和悬浮固体(ＳＳ),将废水中的氮化合物转成硝酸盐,进而转成氨气,使出水的氨氮(ＮＨ3-Ｎ)含量大大降低。与之相比较,传统的连续流水处理系统ＣＦＳ( Continuous Flow System )是在空间上设置不同的设施而在同一时间内进行各种操作。该工艺将调节、初沉、曝气、二沉、生物脱氮等过程设于多个池内进行,限制了反应器的功能,扩大了使用空间和占地面积,使运行速度迟缓,空间和地面的有效利用率降低,不适应于大中城市工业废水、生活污水和其它多种复杂环境中各种废水处理的需要。
一.SBR污水处理技术概述
1.SBR污水处理技术
SBR法是20世纪初（1915年）产生的活性污泥充排式反应器 FDR(Fill and Draw Reactor）的一种改进。FDR法是间歇式污水处理方法，它的处理效果比连续系统ＣＦＳ( Continuous Flow System )有明显的优势，但出于进出水操作频繁，不易控制，逐渐被连续流法所取代。随着自动控制技术的迅速发展，液位、流量、时间、程序等控制器件的完善，SBR 法的运行控制实现了自动化，而且还具有脱氮除磷的功能，因此自70 年代以来又被许多国家重视。
SBR 法的运行包括五道工序形成一个周期。根据各工序目的的不同，可分为：进水、反应、沉淀、排水和闲置。它与连续流系统相比，最显著的特点是它将反应和沉淀分离两个工序放在同一反应器内进行，扩大了反应器的功能。它时间顺序运行的特点，使它的运行十分灵活，可以适应多种复杂操作的需要，还可一池多用。
SBR污水处理技术与传统污水处理技术是不相同的。SBR技术采用的是时间分割操作替代空间分割操作，非稳态生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代动态沉淀等。它在运行上实现了有序和间歇操作相结合。
2.SBR工艺的主要性能特点
2.1工艺简单,投资和运行费用低
原则上SBR的主体工艺设备,只有一个间歇反应器(SBR).它与普通活泥法工艺流程相比,不需设二沉池、污泥回流设备,一般情况下不必设调节池,多数情况下可省去初沉池.为获得同样的处理效率SBR法的反应池理论上明显小于连续池的体积,且池越多, SBR的总体积越小.尤其是利用SBR法处理小城镇污水,要比用普通活性污泥法节省基建投资30%多,并且还具有布置紧凑,节约占地面积的特点.据美国 Grundy Center污水处理厂评价,采用SBR法在二级处理中建设费用节省了19%,整个污水厂的费用节省了8%.
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.
2.2污泥活性强,污泥的质量浓度高
据报道, SBR系统中微生物的核糖核酸(ＲＮＡ)含量比连续流活性污泥系统高3～4倍,ＲＮＡ是微生物生长的基础,ＲＮＡ高预示SBR系统微生物具有较强的活性.而在反应器内维持较高的污泥质量浓度对处理高浓度难降解有毒有害工业废水有利.
2.3对水量、水质变化的适应性强,有机物去除率高
SBR系统是一种封闭系统,反应器中基质和微生物浓度是随时间变化的,在废水和生物污泥接触混合及曝气反应过程中,废水中基质的去除应由反应时间来决定,因此SBR对于时间来说类似理想的推流式反应器,而在反应过程中任一时刻其基质处于完全混合状态,故也兼有完全混合式反应器的特点.完全混合式曝气池耐冲击负荷且处理有毒或高浓度有机废水的能力强,而推流式曝气池具有生化反应推动力大的优点.间歇式进水和排水有调节缓和冲击负荷的作用,使SBR系统运行稳定.一些废水间歇排放且流量很小,或者水质波动极大,此时采用SBR法易取得良好的效果.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SBR有机物去除率高的主要原因是由于SBR系统对生长率高、适应性强的微生物生长有利,在SBR系统运行周期内微生物生存环境变化剧烈,它包括氧利用范围从厌氧经缺氧到高溶解氧状态,基质利用从饥饿到充足,合乎需要的微生物优先生长.
2.4静止沉淀效果好
SBR的沉淀是在理想静沉条件下进行的,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,因此固液分离效果好,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.
2.5不易出现污泥膨胀
限制曝气的SBR在反应阶段是时间上理想的推流状态,即底物的质量浓度梯度大,并且缺氧或厌氧与好氧状态交替出现,利于菌胶团细菌的增殖,抑制专性好氧丝状菌的过量繁殖,因此,限制曝气的SBR最不容易出现污泥膨胀.
2.6脱氮除磷效果好
生物脱氮过程是由好氧生物硝化和厌氧或缺氧反硝化两个生物化学过程组成.硝化过程是在有氧条件下,由亚硝化菌先将氨氮转化为亚硝酸盐氮,再由硝化菌进一步氧化为硝酸盐.亚硝化菌和硝化菌是自养菌,硝化过程需要有较高质量浓度的溶解氧和较低质量浓度的有机物. SBR在曝气反应后期,反应器内溶解氧质量浓度较高,而基质质量浓度已大幅度下降,废水中的氨氮在有机物去除的基础上完成硝化过程.反硝化过程是由兼性菌或厌氧菌完成,硝酸盐作为电子受体,各种碳水化合物作为电子供体进行无氧呼吸,在有机物被氧化分解的基础上将硝酸盐氮还原成氮气逸出. 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的除氮、除磷效果见表1
3 .SBR系统的适用范围
SBR活性污水处理系统法与传统的ＣＦＳ活性污泥水处理系统相比较,在应用领域方面也有其显著的不同和优势,主要表现在以下几个方面:
(1) 中小城镇生活污水和厂矿企业工业废水,尤其是间歇排放和流量变化较大的地方,适合应用SBR法。
(2) 需要较高出水水质的地方。如风景游览区、湖泊和港湾等。使用SBR法,不但可以去除有机物,还使出水脱氮除磷,防止河湖富营养化。
(3) 水资源紧缺的地方。此系统可在生物处理后进行物化处理,不需要增加设施,便于水的回收利用。
(4) 用地紧张的地方,宜使用此法。
(5) 已建连续流污水处理厂的改造,适合应用此法。
(6) 非常适合处理小水量,间歇排放的工业废水与分散点源污染废水的治理。
4 SBR的工艺步骤
SBR反应池内设一隔墙,将反应池分成预反应区(ＤＡＴ)和主反应区(ＩＡＴ),墙的底部有孔相通。每一个周期的进水、反应、沉淀、滗水和闲置五道工序都在同一池内周而复始地进行。
(1)进水
经过粗滤后的污水连续不断地进入反应池的预反应区ＤＡＴ,其中大部分可溶性ＢＯＤ5很快地被该区内的微生物吸附,既可防止污泥膨胀,又对进水水质起到很好的缓冲作用。污水在连续进入的同时连续曝气后,通过两区之间导流设施进入ＩＡＴ。由于进水时(除滗水阶段外)不排水,因此不像连续流ＣＦＳ法那样易受负荷变化的冲击。即使水质水量变化较大,也不会对SBR工艺处理的出水水质产生多大的影响。
(2)反应
反应工艺分两步进行。首先发生在ＤＡＴ区,之后经ＤＡＴ初步生物处理的污水连续进入ＩＡＴ区。此反应阶段与ＣＦＳ法完全混合式曝气池中的反应不同,它实际上是一个推流式反应。水中ＢＯＤ5被氧化分解,同时发生硝化反应。微生物生长动力学的研究表明,在废水生物处理装置的设计中,控制微生物环境条件是十分重要的。在一定的环境条件下,控制微生物生长速率就能使有机污染物得到有效的降解。由于在间歇培养中,细菌增长量与其细胞质量成正比,因此,在反应池中,一级反应速率与反应池内基质浓度成正比。ＣＦＳ连续流完全混合式反应池内的基质与其出水所含基质浓度相同,而SBR池内的基质浓度高于出水,这样它就比完全混合式有较高的去除效率和较高的降解速度。另一方面,研究表明,污泥膨胀是由活性污泥中大量丝状菌繁殖造成的,组成活性污泥的菌胶团和丝状菌,在不同污水浓度下有着不同的比生长速度。在高浓度ＢＯＤ5时,菌胶团的比生长速度高于丝状菌,当混合液ＢＯＤ5浓度较低时,丝状菌有高于菌胶团的比生长速度,如果养分供给充足,可以造成大量繁殖。由于SBR反应池中,污水浓度随时间变化,进水浓度很高,菌胶团很快吸附并贮存水中的大部分可溶性有机物,在时间上形成一个理想的推流式,使出水浓度很低,这时,虽然丝状菌有较高的比生长速度,但营养成分几乎已被菌胶团耗尽,已不可能有很大的增值,从而克服了ＣＦＳ法活性污泥的膨胀问题。
(3)沉淀
沉淀工序仅发生在ＩＡＴ。当ＩＡＴ停止曝气以后,剩余的ＢＯＤ5被活性污泥带到反应池底部,并利用溶解在水中的氧进一步进行低负荷的氧化。反应逐步由好氧转入缺氧,进而成厌氧状态,脱氮开始。在此阶段污泥沉淀,水质变清。沉淀过程由于只有进水而无出水,属半静态沉淀,不像ＣＦＳ法的连续流式动态沉淀,因而有较高的沉淀效率。
(4)滗水
排水工序只发生在ＩＡＴ。池水位达到最高,并经过沉淀后,污泥沉于底部,上部水质变清,系统处于厌氧状态,活性污泥在此进行内源呼吸,反硝化细菌利用内源碳进行反硝化脱氮。经处理后澄清的水,由SBR工艺的关键设备滗水器自动缓慢排出池外。当池水位达到处理周期开始时的最低水位时,停止滗水。反应池底部的活性污泥大部分作为下个处理周期的回流污泥使用(实际上不需泵输回流),过剩的污泥定期引出排放。每一周期滗水结束后,反应池中还剩下一部分水,可起缓冲和稀释作用。虽然在系统进入沉淀、滗水阶段时,待处理的废水仍连续不断进入,只要设计反应池时对池内挡板位置及开孔率作出精心安排,待处理水经布水器进入预反应池后,以极小的流速运动,其一般推进速度为0.03～0.05m/min,即使有一小部分水在滗水阶段进入主反应池,也会受到污水沉降层的阻挡,因而将原反应池内过渡区的水推入排水区,不会造成短路。
(5)闲置
在ＩＡＴ沉淀后到下个周期开始期间,可视污水的性质设置闲置期,在该时段内可根据需要进行搅拌或曝气。在厌氧条件下搅拌比好氧条件下的曝气要省能量,同时对保持污泥的活性也是有利的。在以脱磷为目的的装置中,剩余污泥的排放一般是在闲置工序之初和沉淀工序的最后进行。
5 SBR法的设计要点
采用此工艺进行污水处理的单位,在进行工艺设计时,应充分考虑以下几个设计要点:
（1）运行周期（T）的确定
SBR的运行周期由充水时间、反应时间、沉淀时间、排水排泥时间和闲置时间来确定。充水时间（tv）应有一个最优值。如上所述，充水时间应根据具体的水质及运行过程中所采用的曝气方式来确定。当采用限量曝气方式及进水中污染物的浓度较高时，充水时间应适当取长一些；当采用非限量曝气方式及进水中污染物的浓度较低时，充水时间可适当取短一些。充水时间一般取1～4ｈ。反应时间（tR）是确定SBR 反应器容积的一个非常主要的工艺设计参数，其数值的确定同样取决于运行过程中污水的性质、反应器中污泥的浓度及曝气方式等因素。对于生活污水类易处理废水，反应时间可以取短一些，反之对含有难降解物质或有毒物质的废水，反应时间可适当取长一些。一般在2～8h。沉淀排水时间（tS+D）一般按2～4h设计。闲置时间（tE）一般按2h设计。
一个周期所需时间tC≥tR﹢tS﹢tD
周期数 n﹦24／tC
（2）反应池容积的计算
假设每个系列的污水量为q，则在每个周期进入各反应池的污水量为q/n•N。各反应池的容积为：
V:各反应池的容量
1/m：排出比
n：周期数（周期/d）
N:每一系列的反应池数量
q：每一系列的污水进水量（设计最大日污水量）（m3/d）
(3)曝气系统
序批式活性污泥法中，曝气装置的能力应是在规定的曝气时间内能供给的需氧量，在设计中，高负荷运行时每单位进水BOD为0.5～1.5kgO2/kgBOD，低负荷运行时为1.5～2.5kgO2/kgBOD。
在序批式活性污泥法中，由于在同一反应池内进行活性污泥的曝气和沉淀，曝气装置必须是不易堵塞的，同时考虑反应池的搅拌性能。常用的曝气系统有气液混合喷射式、机械搅拌式、穿孔曝气管、微孔曝气器，一般选射流曝气，因其在不曝气时尚有混合作用，同时避免堵塞。
(4)排水系统
上清液排除出装置应能在设定的排水时间内，活性污泥不发生上浮的情况下排出上清液，排出方式有重力排出和水泵排出。
为预防上清液排出装置的故障，应设置事故用排水装置。
在上清液排出装置中，应设有防浮渣流出的机构。
序批式活性污泥的排出装置在沉淀排水期，应排出与活性污泥分离的上清液，并且具备以下的特征：
1) 应能既不扰动沉淀的污泥，又不会使污泥上浮，按规定的流量排出上清液。（定量排水）
2) 为获得分离后清澄的处理水，集水机构应尽量靠近水面，并可随上清液排出后的水位变化而进行排水。（追随水位的性能）
3) 排水及停止排水的动作应平稳进行，动作准确，持久可靠。（可靠性）
排水装置的结构形式，根据升降的方式的不同，有浮子式、机械式和不作升降的固定式。
(5)排泥设备
设计污泥干固体量=设计污水量×设计进水SS浓度×污泥产率／1000
在高负荷运行（0.1～0.4 kg-BOD/kg-ss•d）时污泥产量以每流入1 kgSS产生1 kg计算，在低负荷运行（0.03～0.1 kg-BOD/kg-ss•d）时以每流入1 kgSS产生0.75 kg计算。
在反应池中设置简易的污泥浓缩槽，能够获得2～3%的浓缩污泥。由于序批式活性污泥法不设初沉池，易流入较多的杂物，污泥泵应采用不易堵塞的泵型。
6 SBR设计主要参数
序批式活性污泥法的设计参数，必须考虑处理厂的地域特性和设计条件（用地面积、维护管理、处理水质指标等）适当的确定。
用于设施设计的设计参数应以下值为准：
项 目 参 数
BOD-SS负荷(kg-BOD/kg-ss•d) 0.03～0.4
MLSS(mg/l) 1500～5000
排出比(1/m) 1/2～1/6
安全高度ε(cm)(活性污泥界面以上的最小水深) 50以上
序批式活性污泥法是一种根据有机负荷的不同而从低负荷（相当于氧化沟法）到高负荷（相当于标准活性污泥法）的范围内都可以运行的方法。序批式活性污泥法的BOD-SS负荷，由于将曝气时间作为反应时间来考虑，定义公式如下：
QS：污水进水量（m3/d）
CS：进水的平均BOD5(mg/l)
CA：曝气池内混合液平均MLSS浓度(mg/l)
V：曝气池容积
e：曝气时间比 e=n•TA/24
n:周期数 TA:一个周期的曝气时间
序批式活性污泥法的负荷条件是根据每个周期内，反应池容积对污水进水量之比和每日的周期数来决定，此外，在序批式活性污泥法中，因池内容易保持较好的MLSS浓度，所以通过MLSS浓度的变化，也可调节有机物负荷。进一步说，由于曝气时间容易调节，故通过改变曝气时间，也可调节有机物负荷。
在脱氮和脱硫为对象时，除了有机物负荷之外，还必须对排出比、周期数、每日曝气时间等进行研究。
在用地面积受限制的设施中，适宜于高负荷运行，进水流量小负荷变化大的小规模设施中，最好是低负荷运行。因此，有效的方式是在投产初期按低负荷运行，而随着水量的增加，也可按高负荷运行。
不同负荷条件下的特征 有机物负荷条件（进水条件） 高负荷运行 低负荷运行 间歇进水 间歇进水、连续
运行条件 BOD-SS负荷（kg-BOD/kg-ss•d） 0.1～0.4 0.03～0.1
周期数 大（3～4） 小（2～3）
排出比 大 小
处理特性 有机物去除 处理水BOD<20mg/l 去除率比较高
脱氮 较低 高
脱磷 高 较低
污泥产量 多 少
维护管理 抗负荷变化性能比低负荷差 对负荷变化的适应性强，运行的灵活性强
用地面积 反应池容积小，省地 反应池容积较大
适用范围 能有效地处理中等规模以上的污水，适用于处理规模约为2000m3/d以上的设施 适用于小型污水处理厂，处理规模约为2000m3/d以下，适用于不需要脱氮的设施
7 SBR设计需特别注意的问题
（一）主要设施与设备
1、设施的组成
本法原则上不设初次沉淀池，本法应用于小型污水处理厂的主要原因是设施较简单和维护管理较为集中
为适应流量的变化，反应池的容积应留有余量或采用设定运行周期等方法。但是，对于游览地等流量变化很大的场合，应根据维护管理和经济条件，研究流量调节池的设置。
2、反应池
反应池的形式为完全混合型，反应池十分紧凑，占地很少。形状以矩形为准，池宽与池长之比大约为1：1～1：2，水深4～6米。
反应池水深过深，基于以下理由是不经济的：①如果反应池的水深大，排出水的深度相应增大，则固液分离所需的沉淀时间就会增加。②专用的上清液排出装置受到结构上的限制，上清液排出水的深度不能过深。
反应池水深过浅，基于以下理由是不希望的：①在排水期间，由于受到活性污泥界面以上的最小水深限制，上清液排出的深度不能过深。②与其他相同BOD-SS负荷的处理方式相比，其优点是用地面积较少。
反应池的数量，考虑清洗和检修等情况，原则上设2个以上。在规模较小或投产初期污水量较小时，也可建一个池。
3、排水装置
排水系统是SBR处理工艺设计的重要内容，也是其设计中最具特色和关系到系统运行成败的关键部分。目前，国内外报道的SBR排水装置大致可归纳为以下几种：⑴潜水泵单点或多点排水。这种方式电耗大且容易吸出沉淀污泥；⑵池端（侧）多点固定阀门排水，由上自下开启阀门。缺点操作不方便，排水容易带泥；⑶专用设备滗水器。滗水器是是一种能随水位变化而调节的出水堰，排水口淹没在水面下一定深度，可防止浮渣进入。理想的排水装置应满足以下几个条件：①单位时间内出水量大，流速小，不会使沉淀污泥重新翻起；②集水口随水位下降，排水期间始终保持反应当中的静止沉淀状态；③排水设备坚固耐用且排水量可无级调控，自动化程度高。
在设定一个周期的排水时间时，必须注意以下项目：
①上清液排出装置的溢流负荷--确定需要的设备数量；
②活性污泥界面上的最小水深--主要是为了防止污泥上浮，由上清液排出装置和溢流负荷确定，性能方面，水深要尽可能小；
③随着上清液排出装置的溢流负荷的增加，单位时间的处理水排出量增大，可缩短排水时间，相应的后续处理构筑物容量须扩大；
④ 在排水期，沉淀的活性污泥上浮是发生在排水即将结束的时候，从沉淀工序的中期就开始排水符合SBR法的运行原理。
8 SBR工艺的需氧与供氧
SBR工艺有机物的降解规律与推流式曝气池类似，推流式曝气池是空间（长度）上的推流，而SBR反应池是时间意义上的推流。由于SBR工艺有机物浓度是逐渐变化的，在反应初期，池内有机物浓度较高，如果供氧速率小于耗氧速率，则混合液中的溶解氧为零，对单一的微生物而言，氧气的得到可能是间断的，供氧速率决定了有机物的降解速率。随着好氧进程的深入，有机物浓度降低，供氧速率开始大于耗氧速率，溶解氧开始出现，微生物开始可以得到充足的氧气供应，有机物浓度的高低成为影响有机物降解速率的一个重要因素。从耗氧与供氧的关系来看，在反应初期SBR反应池保持充足的供氧，可以提高有机物的降解速度，随着溶解氧的出现，逐渐减少供氧量，可以节约运行费用，缩短反应时间。SBR反应池通过曝气系统的设计，采用渐减曝气更经济、合理一些。
9 SBR工艺排出比（1/m）的选择
SBR工艺排出比（1/m）的大小决定了SBR工艺反应初期有机物浓度的高低。排出比小，初始有机物浓度低，反之则高。根据微生物降解有机物的规律，当有机物浓度高时，有机物降解速率大，曝气时间可以减少。但是，当有机物浓度高时，耗氧速率也大，供氧与耗氧的矛盾可能更大。此外，不同的废水活性污泥的沉降性能也不同。污泥沉降性能好，沉淀后上清液就多，宜选用较小的排出比，反之则宜采用较大的排出比。排出比的选择还与设计选用的污泥负荷率、混合液污泥浓度等有关。
10 SBR反应池混合液污泥浓度
根据活性污泥法的基本原理，混合液污泥浓度的大小决定了生化反应器容积的大小。SBR工艺也同样如此，当混合液污泥浓度高时，所需曝气反应时间就短，SBR反应池池容就小，反之SBR反应池池容则大。但是，当混合液污泥浓度高时，生化反应初期耗氧速率增大，供氧与耗氧的矛盾更大。此外，池内混合液污泥浓度的大小还决定了沉淀时间。污泥浓度高需要的沉淀时间长，反之则短。当污泥的沉降性能好，排出比小，有机物浓度低，供氧速率高，可以选用较大的数值，反之则宜选用较小的数值。SBR工艺混合液污泥浓度的选择应综合多方面的因素来考虑。
11关于污泥负荷率的选择
污泥负荷率是影响曝气反应时间的主要参数，污泥负荷率的大小关系到SBR反应池最终出水有机物浓度的高低。当要求的出水有机物浓度低时，污泥负荷率宜选用低值；当废水易于生物降解时，污泥负荷率随着增大。污泥负荷率的选择应根据废水的可生化性以及要求的出水水质来确定。
12 SBR工艺与调节、水解酸化工艺的结合
SBR工艺采用间歇进水、间歇排水，SBR反应池有一定的调节功能，可以在一定程度上起到均衡水质、水量的作用。通过供气系统、搅拌系统的设计，自动控制方式的设计，闲置期时间的选择，可以将SBR工艺与调节、水解酸化工艺结合起来，使三者合建在一起，从而节约投资与运行管理费用。
在进水期采用水下搅拌器进行搅拌，进水电动阀的关闭采用液位控制，根据水解酸化需要的时间确定开始曝气时刻，将调节、水解酸化工艺与SBR工艺有机的结合在一起。反应池进水开始作为闲置期的结束则可以使整个系统能正常运行。具体操作方式如下所述：
进水开始既为闲置结束，通过上一组SBR池进水结束时间来控制；
进水结束通过液位控制，整个进水时间可能是变化的。
水解酸化时间由进水开始至曝气反应开始，包括进水期，这段时间可以根据水量的变化情况与需要的水解酸化时间来确定，不小于在最小流量下充满SBR反应池所需的时间。
曝气反应开始既为水解酸化搅拌结束，曝气反应时间可根据计算得出。
沉淀时间根据污泥沉降性能及混合液污泥浓度决定，它的开始即为曝气反应的结束。
排水时间由滗水器的性能决定，滗水结束可以通过液位控制。
闲置期的时间选择是调节、水解酸化及SBR工艺结合好坏的关键。闲置时间的长短应根据废水的变化情况来确定，实际运行中，闲置时间经常变动。通过闲置期间的调整，将SBR反应池的进水合理安排，使整个系统能正常运转，避免整个运行过程的紊乱。
13 SBR调试程序及注意事项
（一） 活性污泥的培养驯化
SBR反应池去除有机物的机理与普通活性污泥法基本相同，主要大量繁殖的微生物群体降解污水中的有机物。
活性污泥处理系统在正式投产之前的首要工作是培养和驯化活性污泥。活性污泥的培养驯化可归纳为异步培驯法、同步培驯法和接种培驯法，异步法为先培养后驯化，同步法则培养和驯化同时进行或交替进行，接种法系利用其他污水处理厂的剩余污泥，再进行适当的培驯。
培养活性污泥需要有菌种和菌种所需要的营养物。对于城市污水，其中的菌种和营养都具备，可以直接进行培养。对于工业废水，由于其中缺乏专性菌种和足够的营养，因此在投产时除用一般的菌种和所需要营养培养足够的活性污泥外，还应对所培养的活性污泥进行驯化，使活性污泥微生物群体逐渐形成具有代谢特定工业废水的酶系统，具有某种专性。
（二） 试运行
活性污泥培养驯化成熟后，就开始试运行。试运行的目的使确定最佳的运行条件。
在活性污泥系统的运行中，影响因素很多，混合液污泥浓度、空气量、污水量、污水的营养情况等。活性污泥法要求在曝气池内保持适宜的营养物与微生物的比值，供给所需要的氧，使微生物很好的和有机物相接触，全体均匀的保持适当的接触时间。
对SBR处理工艺而言，运行周期的确定还与沉淀、排水排泥时间及闲置时间有关，还和处理工艺中所设计的SBR反应器数量有关。运行周期的确定除了要保证处理过程中运行的稳定性和处理效果外，还要保证每个池充水的顺序连续性，即合理的运行周期应满足运行过程中避免两个或两个以上的池子同时进水或第一个池子和最后一个池子进水脱节的现象。同时通过改变曝气时间和排水时间，对污水进行不同的反应测试，确定最佳的运行模式，达到最佳的出水水质、最经济的运行方式。
（三） 污泥沉降性能的控制
活性污泥的良好沉降性能是保证活性污泥处理系统正常运行的前提条件之一。如果污泥的沉降性能不好，在SBR的反应期结束后，污泥难以沉淀，污泥的压密性差，上层清液的排除就受到限制，水泥比下降，导致每个运行周期处理污水量下降。如果污泥的絮凝性能差，则出水中的悬浮固体（SS）含量将升高，COD上升，导致处理出水水质的下降。
导致污泥沉降性能恶化的原因是多方面的，但都表现在污泥容积指数（SVI）的升高。SBR工艺中由于反复出现高浓度基质，在菌胶团菌和丝状菌共存的生态环境中，丝状菌一般是不容易繁殖的，因而发生污泥丝状菌膨胀的可能性是非常低的。SBR较容易出现高粘性膨胀问题。这可能是由于SBR法是一个瞬态过程，混合液内基质逐步降解，液相中基质浓度下降了，但并不完全说明基质已被氧化去除，加之许多污水的污染物容易被活性污泥吸附和吸收，在很短的时间内，混合液中的基质浓度可降至很低的水平，从污水处理的角度看，已经达到了处理效果，但这仅仅是一种相的转移，混合液中基质的浓度的降低仅是一种表面现象。可以认为，在污水处理过程中，菌胶团之所以形成和有所增长，就要求系统中有一定数量的有机基质的积累，在胞外形成多糖聚合物（否则菌胶团不增长甚至出现细菌分散生长现象，出水浑浊）。在实际操作过程中往往会因充水时间或曝气方式选择的不适当或操作不当而使基质的积累过量，致使发生污泥的高粘性膨胀。
污染物在混合液内的积累是逐步的，在一个周期内一般难以马上表现出来，需通过观察各运行周期间的污泥沉降性能的变化才能体现出来。为使污泥具有良好的沉降性能，应注意每个运行周期内污泥的SVI变化趋势，及时调整运行方式以确保良好的处理效果。
二.SBR法的发展变化
1.1国外简况
1914年,英国Alden与Lockett等人发明了活性污泥法间歇运行污水处理技术。但由于曝气和自控设备的问题,运行管理极不方便,后来改为连续流活性污泥法工艺。在20世纪80年代前后期,由于自动化、计算机等高新技术的迅速发展以及在污水处理领域的普及与应用(电动阀、气动阀、溶解氧传感器、水位传感器等),使得间歇活性污泥法污水处理技术获得重大进展,实现了运行管理的自动化。1979年,美国R.L.Irvine等人根据试验结果首先提出SBR工艺,系连续进水,间歇排水。同年Goronsay在以往工艺基础上提出了间歇式循环延时曝气系统。1984年又研究出利用不同负荷条件下微生物的生长速率和污水生物除磷脱氮工艺。ＤＡＴ-ＩＡＴ是SBR工艺中,继ＩＣＥＡＳ、ＣＡＳＳ、ＩＤＥＡ法之后完善发展的又一种新方法。
澳大利亚以SBR工艺所著称。近十几年来,建成SBR工艺污水处理厂600余座,其中在中型和大型污水处理厂的应用也日益增多,并且开始兴建日处理量21万吨大型SBR工艺污水处理厂。由于处理工艺流程简单,处理效果好的独特优点,逐渐引起世界污水处理界的广泛关注。
1.2 国内简况
(1) SBR法研究的起步
随着我国经济的不断发展，环保事业受到政府的高度重视，污水处理技术得到了快速发展。十一届三中全会以来在邓小平建设有中国特色社会主义理论的指引下，我国自九十年代中期开始,国家建设部部属市政设计研究院和上海、北京、天津等市政设计研究院,开始了SBR工艺技术的研究和应用,但大部分处于试验研究和小型污水处理厂的应用阶段。目前,只有几座城市污水处理厂采用SBR法工艺处理城市混合污水,其处理效果较好,如:昆明市日处理污水量15万吨的第三污水处理厂,其工艺为SBR法ＩＣＥＡＳ技术,自投产以来,运行正常,出水水质稳定,达到了设计标准。天津经济技术开发区污水处理厂所采用的ＤＡＴ-ＩＡＴ是一种SBR法的变形工艺,是中国目前最大的SBR法城市污水处理厂。该工艺方案是由天津市政工程设计研究院和开发区、以及国内有关污水处理专家共同完成的,经过对国内外污水厂的考察并充分论证,认为SBR法ＤＡＴ-ＩＡＴ工艺能够克服天津开发区工业废水比重大、水质水量变化幅度大的水质特征,其处理后的水质能够满足国家的排放标准。国外污水处理新技术、新工艺、新设备被引进到我国，在活性污泥法工艺应用的同时，AB法、A/O法、A/A/O法、CASS法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等也在污水处理厂的建设中得到应用。由过去只具有去除有机物功能的污水处理工艺技术发展为具有除磷脱氮多功能的工艺技术，国外一些先进的、高效的污水处理专用设备进入了我国污水处理行业的市场。如格栅机、潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、沼气锅炉、污泥消化搅拌系统等大型设备。
SBR也称间歇曝气活性污泥工艺或序批式活性污泥工艺，它包括进水、处理和排放等几个步骤，所有操作过程包括如下五个阶段：（1）进水期（或称充水期）；（2）反应期；（3）沉淀期；（4）排水（排泥）期；（5）闲置期。
SBR工艺更适合好氧生化处理工艺的发展趋势，属简易、高效、低耗的污水处理工艺。与连续可活性污泥法比较，SBR具有以下特点：结构简单，运转灵活，操作管理方便；投资省，运行费用低；可抑制丝状菌生长，不易发生污泥膨胀，污泥指数较低，剩余污泥性质稳定利于浓缩和脱水；系统通过好氧/厌氧交替进行，能够去除有机污染物的同时达到较好的脱氮除磷效果；系统处理构筑物少，布局紧凑，节省用地。
由于具有以上诸多特点，SBR近年来在我国得到了较广泛的应用。SBR在使用的过程中经不断改进，发展了多种新型的SBR。如ICEAS、CASS、DAT-IAT等工艺。它们的特点是连续进水，周期排水，周期曝气。随着技术的不断发展和进步，将会研究出更多的污水处理方法，更适用于各种原水水质和出水质要求，对原水水质、处理水量变化的适应能力更强，处理流程将更趋简单高效。在引进国外先进污水处理设备的同时，国产处理设备在注重产品的生产产量的情况下，设备质量也将会大幅度提高，处理设备向标准化、系列化、成套化方向发展。污水处理厂产生的污泥将根据原水成分不同进行分类，分别通过制作农肥、填埋等手段得到最终处置，或经过无机化处理制成建筑材料，使污泥处置走向无害化、资源化。在污水处理工艺的选定中，将会更加注重有害气体的产生问题，并通过生物吸附等手段对有害气体进行有效处理。随着环保技术的不断进步，将会研究出更多的臭气处置方法，从而使污水处理厂真正成为消除污染的绿色工程。
(2) SBR法的自动化控制
天津经济技术开发区污水处理厂采用国际上比较先进的SBR工艺中的ＤＡＴ-ＩＡＴ法,日处理污水10万吨,整个污水处理实行集中控制,分散管理的方式。它把管理层和控制层分开,降低误操作对整个工艺的影响,增加了系统运行的可*性。该项技术为澳大利亚专利技术,中国首次引进使用。通过对全过程的监控,实现了整个工厂的全自动化运行,大大提高了生产的稳定性和连续性,减少了由于人为的因素而带来的干扰,减轻了劳动强度。随着计算机和网络的飞速发展,自动控制技术也正在迅猛发展。
三.结语
SBR工艺具有普通连续流活性污泥法所不具备的优势,可以说SBR拓展了普通活性污泥法的处理能力.目前, SBR反应器已广泛应用于各种含难降解有机物废水处理的试验研究,并取得较好的处理效果,众多研究结果表明SBR对连续式不能降解的有机物也表现出良好的降解效果.针对难降解有机物处理新型SBR反应器和运行工序的开发和应用,使得SBR在难降解有机物处理中得以广泛应用.由于SBR运行灵活,抗冲击负荷能力强,因此特别适用于排放量小,有机物浓度高且不易降解,废液排放间歇的中小型企业.目前,我国正在大力发展装置化环保设备,为众多的中小型石油化工、造纸、印染、炼油、制药等企业提供操作方便和使用灵活的废水处理工艺设备成为一项迫在眉睫的任务,预计能适应这一要求的SBR工艺在这方面将有较大的发展潜力和良好的推广应用前景.
参考文献:
[1] 王殿平,许翊华,杜彦武,孟昭辉. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版), <> 2003.12 677_680.
[2] 马培忠,于崇涛,孙好芬. 青岛大学学报, <> 2003.6 95_98
[3]<<山东环境>> 2003.6 19_21.
[4] 方茜,张可方,张朝升,周莉萍,伍小军. <> 中国给水排水 2004 vol.20 43_47.
[5] 张可方 广州大学学报(自然科学版) <> 2002.8 353_356.
[6] 何文远 杨海真 华中科技大学学报(城市科学版) <<城市污水脱氮除磷工艺的比较分析>> 2003.3 85_87
[7] 龙北生 孙大群 边德军 赵勇胜 给水排水<<采用两级SBR工艺优化除磷脱氮>>Vol.29 NO 11 2003
[8] 伍小军 广州大学学报(自然科学版) SBR法处理城市污水中最佳曝气时间的探讨 2003.6 277_279
[9] 王洪洋,侯红娟,周 琪 中国给水排水 SBR中混凝剂与微生物的协同除污效能2004 Vol.20 38_40
[10] 江田民 杨海光 陈筛林 丁富新（清华大学化工系，北京）环境保护 2003.7 24_27.
水解的定义
水解是一种化工单元过程，是利用水将物质分解形成新的物质的过程。
无机物在水中分解通常是双分解过程，水分子也被分解，和被水解的物质残片结合形成新物质，如氯气在水中分解，一个氯原子和一个水被分解的氢原子结合成盐酸，水分子的另一个氢原子和氧原子与另一个氯原子结合成次氯酸；碳酸钠水解会产生碳酸氢钠和氢氧化钠；氯化氨水解会产生盐酸和氢氧化铵等。
有机物的分子一般都比较大，水解时需要酸或碱作为催化剂，有时也用生物活性酶作为催化剂。在酸性水溶液中脂肪会水解成甘油和脂肪酸；淀粉会水解成麦芽糖、葡萄糖等；蛋白质会水解成氨基酸等分子量比较小的物质。
在碱性水溶液中，脂肪会分解成甘油和固体脂肪酸盐，即肥皂，因此这种水解也叫作“皂化反应。 |
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发表于 2008-12-19 15:45:06
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