关于SBR工艺的详解

关于SBR工艺的详解！

序批式活性污泥法（SBR—Sequencing Batch Reactor）是早在1914年就由英国学者Ardern和Locket发明了的水处理工艺。70年代初，美国Natre Dame 大学的R.Irvine 教授采用实验室规模对SBR工艺进行了系统深入的研究，并于1980年在美国环保局（EPA）的资助下，在印第安那州的Culwer城改建并投产了世界上第一个SBR法污水处理厂。

1、SBR法的发展

最早的SBR法产生于1914年,至今已有100多年的历史,大致分为三个时期，如图所示。

1) SBR法的产生期

活性污泥法诞生于美国和英格兰，并在随后的一百多年里一直作为污水处理的主流技术。最初对于活性污泥法的研究采用的就是序批式序批运行反应器。1912年前后,在英格兰的曼彻斯特,Fowler采用曝气的方法利用池塘内的“烂泥”处理反应池内的污水,曝气后的污水进行沉

淀,沉淀池内的生物体回流至曝气池，获得了非常清澈的出水。

1914年,Fowler的两个学生Ardern和Lockett,在一个序批式运行的城市污水处理系统中,为了获得较高的污泥浓度,对在曝气阶段积累的腐殖质或沉淀物，不进行排放。经过一段时间的运行,获得了现在被人们称之为“活性污泥”的微生物絮体。他们的试验过程描述如下:首先采用曼彻斯特城市的生活污水,在约2.4L的容器内进行曝气试验,每个运行周期直至硝化完成后才停止曝气。第一次试验大约进行了5周左右的连续曝气，硝化反应才完成,然后沉淀,排掉清澈的上清液,沉淀物完全保留在容器内。重新加人原污水,并与容器内上一周期留下来的沉淀物充分接触，随后进行曝气直至硝化反应充分完成。此后，他们多次重复这种运行方式。试验结果清楚表明:随着容器内沉淀物的增加,有机物完全氧化的时间逐渐减少。最后,24h内便可完全氧化序批注人的原污水。Ardern 和Lockett将反应过程中形成的沉淀物命名为“活性污泥”。

在活性污泥法的发展史上,Ardern和Lockett 的发现具有里程碑式的意义，其重要性可归结为六个方面,其中与序批式序批系统最为相关的有以下两方面:

①为维持反应器内活性污泥始终处于最高效率的“工作状态”,在任何时候系统内都不应使未被氧化的颗粒状污染物得到积累。

②如果仅通过适宜的曝气量来维持污泥的活性,那么就应该使反应器内的污水与活性污泥充分接触。

Ardern和Lockett采用充排式反应器处理曼彻斯特市的生活污水时，保持活性污泥与污水的充分接触，曝气6～9h,便可获得较好的出水水质。检测结果表明SBR 工艺对生活污水中污染物的去除率与生物滤池相当,且SBR工艺的曝气时间长短主要取决于污水中的污染物浓度和所要求的污染物去除率。

1914～1920年，Ardern和Lockett的试验验结果在实际工程中被迅速、广泛的应用,在英格兰共建造了4个不同规模、不同曝气方式阶段进水的SBR污水处理系统。

Ardern和Lockett通过对SBR系统的工艺参数、影响因素等进行的大量试验,基于大量的试验数据和对SBR系统的深人理解,建立了SBR系统的运行方案,如表1所示。

1915年,在美国威斯康星州密尔沃基建成了世界上第一座SBR工艺的污水处理厂。该污水处理厂的工艺参数

如下:周期时间为6h,其中进水60min,曝气反应

210min,沉淀30min,排水60min。在1915～1916年,在美国的布鲁克林(纽约州),芝加哥(伊利诺伊州),克利夫兰(俄亥俄州)和休斯敦(得克萨斯州)等地进行了一系列的SBR系统处理城市污水的试验研究。在1915～1916年，美国建造了一大批采用SBR工艺的污水处理厂,并且该污水工艺的优势也非常明显。

1923年,O\\'Shaughnessy的研究发现，分别采用连续流系统和SBR系统处理相同的城市污水,在达到相同净化效率的时,前者所需的时间是后者的两倍。然而事实上,在1914～1920年,几乎所有采用SBR系统的污水厂全部被改造成了连续流污水处理系统。

Ardern(1927)针对这一现象进行了深人分析,认为以下三方面是导致这一现象的本质原因:

①排水阶段能量浪费较大(与进水流速相比，排水流速较大);

②由于活性污泥黏附于大气泡空气扩散器上,从而容易导致空气扩散器的堵塞;

③由于需要进行多个开关阀门的转换及空气扩散器的清洗,所以操作者需要始终保持较高的注意力。

Ardern提出了解决上述问题相应的办法,即采用多个反应池的SBR系统、改进曝气设备及采用自动控制系统

等。尽管这些措施能够十分有效的解决上述问题,但是由于当时自动控制技术的落后,严重制约了SBR法在污水处理系统中的应用。

2) SBR法的复兴期

在美国直到20世纪40年代后期,在欧洲直到1959年,伴随着自动控制技术的日益成熟,SBR法才逐渐又被人们重新认识。在1951～1953年,Hoover等在美国东部地区宾夕法尼亚州实验室首次采用SBR系统处理牛奶工业废水。1959年,Pasveer将SBR工艺引入荷兰。上述两项应用均取得了较大的成功,对SBR法的发展起到了巨大的推动作用。1965～1975年,衍生出多种变形工艺。

20世纪70年代中期,在澳大利亚新南威尔士，序批排水延迟曝气(inter-mitently decanted extended aeration,IDEA)系统对SBR工艺的广泛应用起到了非常重要的作用。IDEA系统的反应池是一个简单的、长方形的反应池。采用连续进水间歇曝气和序批排水的运行模式。该污水处理系统由于可获得较好的出水水质,并可高效去除废水中的BOD5,SS和氮化合物,因此被广泛应用于实际工程中。

此外，随着工业废水和城市污水中营养物(氮丶磷)排放标准的不断提高,IDEA系统及其改进工艺在污水脱氮除

磷方面的优势更加明显,所以被越来越多的应用到实际工程中。

在20世纪90年代期间,为了满足废水中营养物去除(BNR)的需要,人们将IDEA系统进行了改进,在反应器的前端增加了厌氧选择区。这样,既可以有效的控制污泥膨胀，又为厌氧释磷创造了非常好的环境。与此同时，澳大利亚的邻国也对IDEA污水处理系统进行了深人研究和设计。可以说,这些国家和地区促进了IDEA系统的深人研究和广泛应用,更加有力的推动了新型SBR工艺的诞生。

为了考察IDEA系统对污水中营养物的去除性能，澳大利亚的研究人员以其内陆水和海水为研究对象,进行了大量的试验研究。结果表明:IDEA系统可以非常有效的去除污水中营养物，可满足非常严格的出水水质要求，一年中至少有一半时间内出水TN<5mg/L,TP

20世纪60年代,Irvine和他的合作者们通过对SBR系统不断地研究,进-步推进了序批式活性污泥处理技术的