ASBR—SBR工藝在廢水處理中的探討

李少杰

摘 要：ASBR-SBR工藝在現(xiàn)階段已經(jīng)成為了一種潛力較強的廢水處理工藝，除此之外還有SBR工藝和厭氧的優(yōu)點，對廢水的適應(yīng)性很強。通過尋找最佳反應(yīng)條件或改進工藝，可實現(xiàn)難生物降解的高濃度有機廢水的脫氮、有機物氧化和除磷功能。處理構(gòu)筑物操作較簡單、資金投資少、方便管理、較高自動化水平。

關(guān)鍵詞：ASBR-SBR工藝；高濃度；有機廢水；生物降解

人類自工業(yè)化以來，在促進社會發(fā)展和文明進步的同時，對我們賴以生存的地球產(chǎn)生了巨大影響：人口劇增，資源短缺，環(huán)境嚴重污染。其中以環(huán)境污染問題最為突出：（1）物質(zhì)種類增加了幾十倍，其中包括許多種“三致”物質(zhì)（致畸、致癌、致突變），這些物質(zhì)被美國、歐盟、中國、日本等國家環(huán)保部門列入所謂的黑名單。（2）水資源在得到開發(fā)和利用的同時，水污染也日趨加劇，可供人們飲用的水源越來越少。（3）世界范圍的第三次科技革命以來，科學(xué)—技術(shù)—產(chǎn)業(yè)化趨勢更加明朗，環(huán)境保護技術(shù)的飛速發(fā)展，也是順理成章、水到渠成，對此我們不難理解。

以往在處理好氧生物時存在以下不足：在脫氮與除磷方面效果不明顯，同時在去除難生物降解有機物時效果亦不盡如人意，此外還存在微生物一旦遭遇有毒物質(zhì)則敏感度十分高的缺陷。近年來研究出了一種新型處理方法，即序批式反應(yīng)器（簡稱SBR），受到極大關(guān)注。SBR即對現(xiàn)有活性污泥法的改進與延伸，其生物反應(yīng)機理基本上相似于活性污泥法，但是相較于活性污泥法而言又存在如下優(yōu)勢：其一，在一個反應(yīng)器內(nèi)具備多種功能，例如除磷、有機物氧化以及脫氮等；其二，在比較短的水力停留時間內(nèi)，可以實現(xiàn)泥齡維持較長以及污泥濃度維持較高兩種功能，繼而擁有優(yōu)良的反硝化以及硝化效果；其三，具有類型多樣的微生物，能夠顯著降低對有毒物質(zhì)的敏感性，提升抵抗力；其四，SBR在時間上屬于理想推流狀態(tài)，其底物濃度存在一個梯度，同時系統(tǒng)內(nèi)部會交替出現(xiàn)好氧與缺氧，對于好氧絲狀菌的順利成長有不利影響。

厭氧序批式活性污泥法簡稱ASBR（Anaerobic Sequencing Batch Reactor，美國專利號為5185079），是20世紀90年代美國Dague教授等學(xué)者在處理厭氧生物時使用SBR后發(fā)展起來的，其主要特征為序批間歇運行，主要有以下4個階段：進水、反應(yīng)、沉淀以及排水。ASBR相較于連續(xù)流厭氧反應(yīng)器具備以下優(yōu)勢：不會出現(xiàn)短流與斷流情形；無需使用阻力較大的配水系統(tǒng)，在一定程度上降低了系統(tǒng)消耗；無需配備二次沉淀池，也不需要出水回流；系統(tǒng)中必不可少的潷水器以及攪拌設(shè)備為定型設(shè)備，在建設(shè)運行時具有較大的便利性；使用時靈活度高，具有較強的抗沖擊能力，對于廢水無規(guī)律排放以及間歇排放有較好的適應(yīng)性；具備厭氧功能，同時具備SBR系統(tǒng)的所有優(yōu)點。

在將污染物去除時，連續(xù)流技術(shù)相較于序批式間歇運行反應(yīng)器效果較差，因為后者具備較多優(yōu)勢，故而在處理濃度較高的有機廢水時可綜合使用ASBR與SBR技術(shù)，以便更好地實現(xiàn)清除有機物、除磷以及脫氮的目標。

ASBR-SBR綜合使用時其工藝流程如下：廢水先流經(jīng)ASBR反應(yīng)池，而后再流入SBR反應(yīng)池，最后出水。

在ASBR—SBR系統(tǒng)中，預(yù)處理反應(yīng)器為ASBR，其主要作用在于將有機物去除。在反硝化與硝化反應(yīng)（在SBR反應(yīng)器中兩種反應(yīng)既可分別進行，亦可同時進行）之后，SBR可開展生物除磷脫氧工序，同時使有機物得到進一步清除。

聯(lián)合使用ASBR與SBR，即將好氧與厭氧生物處理工藝進行綜合，具備如下優(yōu)勢：ASBR在處理高濃度有機負荷時效果較好，同時還能夠?qū)到怆y度較高的大分子物質(zhì)進行轉(zhuǎn)化，使其變?yōu)樾》肿樱档土似浣到怆y度，使得廢水具有更高的可生化性，有效減輕了SBR單元承受的負荷。SBR則具備多種功能，例如除磷、有機物氧化以及脫氮等；在處理構(gòu)筑物時成本花費少，且結(jié)構(gòu)簡單，便于操作；可對處理全過程進行自動控制，具有較高的自動化水平，便于管理等。

聯(lián)用ASBR-SBR后，其適應(yīng)不同廢水的能力以及去除率均獲得極大提高。舉個例子，在對染料廢水進行處理時，好氧-厭氧二級SBR系統(tǒng)處于長期運行狀態(tài)中，其能夠?qū)⑷コ廴疚锏牧己眯ЧＡ粝聛恚瑫r系統(tǒng)在出水后，其水質(zhì)具有較高的穩(wěn)定性，在降解污染物時效果較好、效率較高。通過研究后發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)在降解COD與RTB（活性翠藍）時效率分別為93.7%與92.5%。由此可見其效率之高。使用厭氧-SBR對制藥廢水進行處理，其污泥產(chǎn)生率約為0.4kgMLSS/（kgBOD·d），相較于普通活性污泥法而言，其污泥產(chǎn)泥量減少了一半，節(jié)約了投資建設(shè)與運行成本。對于垃圾滲濾液中所含有的重金屬離子、負荷極高的有機物以及氨氮，使用SBR進行處理其出水效果優(yōu)良。這說明單從技術(shù)上而言，聯(lián)用ASBR-SBR工藝具備可行性。

為使得ASBR-SBR工藝具備更優(yōu)良的去除效果，需要對工藝進行改進或者找到最佳反應(yīng)條件。對于ASBR而言，需做好以下幾點：形成厭氧顆粒污泥，需具備較好的沉降性能，以有效提升單元抗沖擊負荷能力；找到最佳反應(yīng)時間與進水時間二者之間的比值，保證在去除COD時其效率高；對氣力間歇攪拌強度進行控制，同時還要對反應(yīng)堿度、溫度進行控制，保證各個階段所分配到的時間是合理的；對于ASBR工藝而言，負荷率與充水時間是極其重要的因素，要保證二者關(guān)系的科學(xué)性。對于SBR而言，則需保證以下幾點：培養(yǎng)好氧顆粒污泥，以促使除磷、脫磷效果獲得提升；將粉末活性炭添加至SBR反應(yīng)器中，其對無法進行生物降解的部分具有較好的吸附作用，亦可充當生物膜載體；結(jié)合廢水的性質(zhì)選取最科學(xué)的曝氣方式；可對SBR系統(tǒng)進行改進，使其成為兩級系統(tǒng)：完全混合生物膜反應(yīng)器CMBR或者單級SBR1+SBR2。有學(xué)者使用SBR1+CMBR工藝對牛場濃度較高的有機廢水進行處理后，發(fā)現(xiàn)在去除污染物與硝化轉(zhuǎn)化二者效率較高的情況下其HRT較短。若前提為污染物去除率一致，則改進后的兩級處理系統(tǒng)相較于原系統(tǒng)而言，反應(yīng)器體積只有原體積的2/3；亦可使用MSBR這種改良后的SBR工藝。究其實質(zhì)，MSBR是由SBR系統(tǒng)與A2/0工藝聯(lián)接而成，在進水與出水方面具備連續(xù)性，能夠為微生物提供優(yōu)良的水力與生存環(huán)境，進而使得在降解有機物、硝化氨氮以及反硝化的過程中一直保持高效性。還可使用改進后的ICEAS與DAT-IDAT工藝。

總而言之，ASBR-SBR聯(lián)用工藝屬于新型的廢水處理工藝，具有廣闊的發(fā)展前景，其涵蓋了SBR與厭氧所具備的所有優(yōu)點，亦克服了傳統(tǒng)厭氧生物處理以及活性污泥法所具備的不足，具有極強的廢水適應(yīng)性，特別是針對難以進行生物降解且濃度較高的有機廢水，在實際使用過程中效果優(yōu)良。此外，該聯(lián)用工藝還具備管理簡便、操作難度低、成本花費少的優(yōu)點，未來在我國將得到廣泛使用。然而，ASBR-SBR目前還只能處理規(guī)模較小的水量，而對于除磷效果的提升、應(yīng)用于處理規(guī)模較大的水量、將重金屬離子有效清除、減少運行成本以及對污泥進行科學(xué)處理等課題還需進一步探討研究。

參考文獻

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