论文部分内容阅读
摘要:本文总结了间歇式活性污泥工艺（SBR）的发展过程、工艺运行原理，进行了SBR工艺处理城市生活污水的实验研究和调研，通过实验和调研得出：SBR工艺对COD、BOD5、TN、NH3-N、TP的去除效果和污染物的降解规律。确定了SBR处理生活污水的最佳运行参数，运行周期为8.0h，其中进水2.0h，曝气4.0h，沉淀2.0h，排水1.0h。在此运行工况下，COD、BOD5、TN、NH3-N和TP的去除率分别达到了90%、95%、70%、85%和90%以上。
关键词：SBR工艺 生活污水 污水处理
1．SBR工艺的反应机理
1．1 SBR技术的发展
序批式活性污泥工艺（SBR）又称为间歇式活性污泥工艺。是由英国工程师Sir Thomas Wardle于1898年首次发现的。在当时该工艺含有化学沉淀和曝气两个过程，分为进水期，曝气期，沉淀期和排水期四个过程，但反应器内没有活性污泥。1914年英国的Salford市建造了世界上第一个间歇式活性污泥污水处理工程。由于当时的自动化控制水平的限制，工艺的控制极为不方便，因此间歇式活性污泥工艺没有得到广泛的应用[1]。20世纪70年代，随着自动控制技术的日益成熟，大量具有自动控制功能的阀门，流量计，液位传感器，定时器等设备在水处理工艺中的应用，排水装置和自动控制滗水器的开发和应用，使SBR工艺在实际的应用中的问题得到了解决。从而，SBR工艺逐渐得到了更为广泛的推广。目前，SBR工艺已经成为我过城市污水和工业废水处理中常用的处理工艺之一。但是，我国还没有统一的设计技术规范和相应的设计手册[2]。
1．2SBR工艺的基本原理
（1） 对有机物的去除
SBR工艺的一个显著的优点就是可以控制运行的有关条件来保持微生物的选择性，调节微生物种群在最优的环境下生长，以达到更快的速度处理更多的有机污染物。对有机物的去除原理与生物曝气池相同。同时，SBR对悬浮物的去除有良好的效果，在沉淀阶段反应器处于静止的状态，没有进水和出水的干扰，是沉淀在接近于理想的状态下进行，可以达到最好的沉降效果。
（2） SBR对氮的去除
生物脱氮又称为生物反硝化，是指在缺氧的条件下，利用NO3-作为电子的受体，进行无氧呼吸，氧化有机物，将硝酸盐还原为氮气的过程。可以表示为：
自然界中存在许多的微生物，如假单细胞菌属、微球菌属，反硝化菌属、无色杆菌属、气杆菌属、产碱菌属等，能够在厌氧条件下生长，并且还原NO3-为N2。当电子从供体转移到受体时，微生物就获得能量，用于合成新的细胞物质和维持现有的细胞的生命活动。污水中的氮主要是以有机氮和氨氮的形式存在的，SBR反应池通过曝气进行好氧反应，使氮以氨氮的形式存在于水中。又通过搅拌或静置发生反硝化作用使氮以氮气的形式排出水体。
（3） SBR的脱磷
生物除磷是利用聚磷微生物，主要是假单细胞菌属、气单细胞菌属和不动杆菌属超量（超出组成细胞所需要的量）吸收磷的现象来去除污水中的磷的过程。生物脱磷首先需要一个没有溶解氧和氧化态氮的厌氧条件，同时还要有易于降解的有机物。也就是说，磷的去除是靠磷转化为微生物体而去除的。所以，要使反应器内有一个良好的易于微生物生长的条件。有专家通过研究，提出了一套能完成脱磷同时又能很好的脱氮的SBR的运行方案[3]。运行过程如下图。
2． 对SBR工藝的实验研究
对某小区的生活污水进行一定的研究，分析原水的水质指标，并对生活污水在实验室内进行SBR法处理实验。为工程设计提供必要的设计参数。
2．1．实验的装置
如图图一 ，反应器的高为41.5cm，直径为6.5cm，总的容积为1376ml。每次进水后，混合液的体积为1000ml。污水取自该小区污水总管内。经测定其水质指标为，COD250~400mg/l，NH3-N为8.5~13.6mg/l。
2．2各水质指标的测试方法
COD采用密封法进行测试。
钠氏试剂分光光度法。
2．3实验方法
污泥取二沉池的回流污泥，对其进行一定时间的驯化。以12 小时为一个周期，每个周期曝气9-10个小时，沉淀2个小时，然后排出澄清液，进行换水。第一次换水招展总体积的20%，以后每次增加10%。大约经过十个周期后，污泥呈黄褐色，絮状性能良好，测定三次出水的COD变化小于10% ，驯化完成。
图一 SBR实验装置图
以曝气2.0，4.0，6.0，8.0，10.0小时，沉淀2.0小时对出水COD进行测定，研究其处理效果。
2．4实验结果与分析
经过测定，实验用原水COD为292mg/l。处理结果如表 1。
通过实验结果可知，COD的去除与曝气时间的关系。在曝气的前4个小时COD的去除很快，在反应2.0小时COD去除63.8%，在4.0小时去除80.8。在后面COD的去除速度降慢。
表 1COD去除实验数据表
图二出水COD曲线图
2．5 对现有实验的调研
对SBR的运行及对污染物去除规律的研究，在这里引用部分专家的实验结果。国内著名的水处理专家方金先对SBR进行了深入的研究。实验开始于1996年8月，运用北京高碑碑店污水处理厂的污泥在SBR反应器内进行培养。经过一个星期的培养，进行五个工况的实验。其运行参数和处理效果见表2、表3。
表 2运行工况和运行参数
表 3去除效果表
由表中可知，除在工况4的条件下以外，COD的去除率都在90%以上，BOD5的去除率都在95%以上，总氮的去除率在71.0%~78.5%，NH3-N的去除在83.5%~97.6%，总磷的去除在92.5%以上。
实验中还对SBR工艺抗冲击符合的能力进行了研究。通过改变进水的水质，对出水进行研究，结果如表4。
图3各污染物降解曲线图
对以上的实验数据进行分析，混合液浓度和污泥负荷对出水水质的影响不是十分的明显。在五个工况中MLSS的变化范围有3680mg/l到9140mg/l，负荷有0.1226到0.2708。COD，BOD5，TN，NH3-N，TP的去除率变化范围分别在9.0%，3.0%，8.0%，15.0%，和5.0%之内。即使受进水水质冲击后，在运行3~4天，系统有恢复正常。
2．6污染物的降解过程研究
通过对以上各工况及抗冲击负荷的研究分析。选定8.0的运行周期，进水2.0h，曝气4.0h，沉淀2.0h，排水0.5h。通过测定的出各污染物的降解过程变化曲线如图3所示。
3． 总结
（1）实验和调研结果表明,SBR工艺处理效果良好,其COD、BOD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到90%、95%、70%、85%和90%以上。
（2）SBR可以在较高MLSS下运行，有良好的抗负荷冲击能力。
（3）对于实际工程运用，可以采用8.0h的周期，其中进水1.0h曝气4.0h，沉淀2.0h，排水1.0~1.5h，闲置0.5~1.0h。
[参考文献]
1. 张统编，SBR及其变法在污水处理中的应用，北京：化学工业出版社，2002
2. 王国生，间歇活性污泥法述评，给水排水，1989，1
3. 王凯军 贾立敏主编，城市污水生物处理新技术开发与应用，北京：化学工业出版社，2002
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：SBR工艺 生活污水 污水处理
1．SBR工艺的反应机理
1．1 SBR技术的发展
序批式活性污泥工艺（SBR）又称为间歇式活性污泥工艺。是由英国工程师Sir Thomas Wardle于1898年首次发现的。在当时该工艺含有化学沉淀和曝气两个过程，分为进水期，曝气期，沉淀期和排水期四个过程，但反应器内没有活性污泥。1914年英国的Salford市建造了世界上第一个间歇式活性污泥污水处理工程。由于当时的自动化控制水平的限制，工艺的控制极为不方便，因此间歇式活性污泥工艺没有得到广泛的应用[1]。20世纪70年代，随着自动控制技术的日益成熟，大量具有自动控制功能的阀门，流量计，液位传感器，定时器等设备在水处理工艺中的应用，排水装置和自动控制滗水器的开发和应用，使SBR工艺在实际的应用中的问题得到了解决。从而，SBR工艺逐渐得到了更为广泛的推广。目前，SBR工艺已经成为我过城市污水和工业废水处理中常用的处理工艺之一。但是，我国还没有统一的设计技术规范和相应的设计手册[2]。
1．2SBR工艺的基本原理
（1） 对有机物的去除
SBR工艺的一个显著的优点就是可以控制运行的有关条件来保持微生物的选择性，调节微生物种群在最优的环境下生长，以达到更快的速度处理更多的有机污染物。对有机物的去除原理与生物曝气池相同。同时，SBR对悬浮物的去除有良好的效果，在沉淀阶段反应器处于静止的状态，没有进水和出水的干扰，是沉淀在接近于理想的状态下进行，可以达到最好的沉降效果。
（2） SBR对氮的去除
生物脱氮又称为生物反硝化，是指在缺氧的条件下，利用NO3-作为电子的受体，进行无氧呼吸，氧化有机物，将硝酸盐还原为氮气的过程。可以表示为：
自然界中存在许多的微生物，如假单细胞菌属、微球菌属，反硝化菌属、无色杆菌属、气杆菌属、产碱菌属等，能够在厌氧条件下生长，并且还原NO3-为N2。当电子从供体转移到受体时，微生物就获得能量，用于合成新的细胞物质和维持现有的细胞的生命活动。污水中的氮主要是以有机氮和氨氮的形式存在的，SBR反应池通过曝气进行好氧反应，使氮以氨氮的形式存在于水中。又通过搅拌或静置发生反硝化作用使氮以氮气的形式排出水体。
（3） SBR的脱磷
生物除磷是利用聚磷微生物，主要是假单细胞菌属、气单细胞菌属和不动杆菌属超量（超出组成细胞所需要的量）吸收磷的现象来去除污水中的磷的过程。生物脱磷首先需要一个没有溶解氧和氧化态氮的厌氧条件，同时还要有易于降解的有机物。也就是说，磷的去除是靠磷转化为微生物体而去除的。所以，要使反应器内有一个良好的易于微生物生长的条件。有专家通过研究，提出了一套能完成脱磷同时又能很好的脱氮的SBR的运行方案[3]。运行过程如下图。
2． 对SBR工藝的实验研究
对某小区的生活污水进行一定的研究，分析原水的水质指标，并对生活污水在实验室内进行SBR法处理实验。为工程设计提供必要的设计参数。
2．1．实验的装置
如图图一 ，反应器的高为41.5cm，直径为6.5cm，总的容积为1376ml。每次进水后，混合液的体积为1000ml。污水取自该小区污水总管内。经测定其水质指标为，COD250~400mg/l，NH3-N为8.5~13.6mg/l。
2．2各水质指标的测试方法
COD采用密封法进行测试。
钠氏试剂分光光度法。
2．3实验方法
污泥取二沉池的回流污泥，对其进行一定时间的驯化。以12 小时为一个周期，每个周期曝气9-10个小时，沉淀2个小时，然后排出澄清液，进行换水。第一次换水招展总体积的20%，以后每次增加10%。大约经过十个周期后，污泥呈黄褐色，絮状性能良好，测定三次出水的COD变化小于10% ，驯化完成。
图一 SBR实验装置图
以曝气2.0，4.0，6.0，8.0，10.0小时，沉淀2.0小时对出水COD进行测定，研究其处理效果。
2．4实验结果与分析
经过测定，实验用原水COD为292mg/l。处理结果如表 1。
通过实验结果可知，COD的去除与曝气时间的关系。在曝气的前4个小时COD的去除很快，在反应2.0小时COD去除63.8%，在4.0小时去除80.8。在后面COD的去除速度降慢。
表 1COD去除实验数据表
图二出水COD曲线图
2．5 对现有实验的调研
对SBR的运行及对污染物去除规律的研究，在这里引用部分专家的实验结果。国内著名的水处理专家方金先对SBR进行了深入的研究。实验开始于1996年8月，运用北京高碑碑店污水处理厂的污泥在SBR反应器内进行培养。经过一个星期的培养，进行五个工况的实验。其运行参数和处理效果见表2、表3。
表 2运行工况和运行参数
表 3去除效果表
由表中可知，除在工况4的条件下以外，COD的去除率都在90%以上，BOD5的去除率都在95%以上，总氮的去除率在71.0%~78.5%，NH3-N的去除在83.5%~97.6%，总磷的去除在92.5%以上。
实验中还对SBR工艺抗冲击符合的能力进行了研究。通过改变进水的水质，对出水进行研究，结果如表4。
图3各污染物降解曲线图
对以上的实验数据进行分析，混合液浓度和污泥负荷对出水水质的影响不是十分的明显。在五个工况中MLSS的变化范围有3680mg/l到9140mg/l，负荷有0.1226到0.2708。COD，BOD5，TN，NH3-N，TP的去除率变化范围分别在9.0%，3.0%，8.0%，15.0%，和5.0%之内。即使受进水水质冲击后，在运行3~4天，系统有恢复正常。
2．6污染物的降解过程研究
通过对以上各工况及抗冲击负荷的研究分析。选定8.0的运行周期，进水2.0h，曝气4.0h，沉淀2.0h，排水0.5h。通过测定的出各污染物的降解过程变化曲线如图3所示。
3． 总结
（1）实验和调研结果表明,SBR工艺处理效果良好,其COD、BOD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到90%、95%、70%、85%和90%以上。
（2）SBR可以在较高MLSS下运行，有良好的抗负荷冲击能力。
（3）对于实际工程运用，可以采用8.0h的周期，其中进水1.0h曝气4.0h，沉淀2.0h，排水1.0~1.5h，闲置0.5~1.0h。
[参考文献]
1. 张统编，SBR及其变法在污水处理中的应用，北京：化学工业出版社，2002
2. 王国生，间歇活性污泥法述评，给水排水，1989，1
3. 王凯军 贾立敏主编，城市污水生物处理新技术开发与应用，北京：化学工业出版社，2002
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。