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(qiáng)的廢水處理工藝，除此之外還有SBR工藝和厭氧的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)廢水的適應(yīng)性很強(qiáng)。通過(guò)尋找最佳反應(yīng)條件或改進(jìn)工藝，可實(shí)現(xiàn)難生物降解的高濃度有機(jī)廢水的脫氮、有機(jī)物氧化和除磷功能。處理構(gòu)筑物操作較簡(jiǎn)單、資金投資少、方便管理、較高自動(dòng)化水平。

關(guān)鍵詞：ASBR-SBR工藝；高濃度；有機(jī)廢水；生物降解

人類(lèi)自工業(yè)化以來(lái)，在促進(jìn)社會(huì)發(fā)展和文明進(jìn)步的同時(shí)，對(duì)我們賴(lài)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(yán)重污染。其中以環(huán)境污染問(wèn)題最為突出：（1）物質(zhì)種類(lèi)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(guó)、歐盟、中國(guó)、日本等國(guó)家環(huán)保部門(mén)列入所謂的黑名單。（2）水資源在得到開(kāi)發(fā)和利用的同時(shí)，水污染也日趨加劇，可供人們飲用的水源越來(lái)越少。（3）世界范圍的第三次科技革命以來(lái)，科學(xué)—技術(shù)—產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)更加明朗，環(huán)境保護(hù)技術(shù)的飛速發(fā)展，也是順理成章、水到渠成，對(duì)此我們不難理解。

以往在處理好氧生物時(shí)存在以下不足：在脫氮與除磷方面效果不明顯，同時(shí)在去除難生物降解有機(jī)物時(shí)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(lái)研究出了一種新型處理方法，即序批式反應(yīng)器（簡(jiǎn)稱(chēng)SBR），受到極大關(guān)注。SBR即對(duì)現(xiàn)有活性污泥法的改進(jìn)與延伸，其生物反應(yīng)機(jī)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(shì)：其一，在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)具備多種功能，例如除磷、有機(jī)物氧化以及脫氮等；其二，在比較短的水力停留時(shí)間內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)泥齡維持較長(zhǎng)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(lèi)型多樣的微生物，能夠顯著降低對(duì)有毒物質(zhì)的敏感性，提升抵抗力；其四，SBR在時(shí)間上屬于理想推流狀態(tài)，其底物濃度存在一個(gè)梯度，同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)交替出現(xiàn)好氧與缺氧，對(duì)于好氧絲狀菌的順利成長(zhǎng)有不利影響。

厭氧序批式活性污泥法簡(jiǎn)稱(chēng)ASBR（Anaerobic Sequencing Batch Reactor，美國(guó)專(zhuān)利號(hào)為5185079），是20世紀(jì)90年代美國(guó)Dague教授等學(xué)者在處理厭氧生物時(shí)使用SBR后發(fā)展起來(lái)的，其主要特征為序批間歇運(yùn)行，主要有以下4個(gè)階段：進(jìn)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(shì)：不會(huì)出現(xiàn)短流與斷流情形；無(wú)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(wú)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(yùn)行時(shí)具有較大的便利性；使用時(shí)靈活度高，具有較強(qiáng)的抗沖擊能力，對(duì)于廢水無(wú)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(shí)具備SBR系統(tǒng)的所有優(yōu)點(diǎn)。

在將污染物去除時(shí)，連續(xù)流技術(shù)相較于序批式間歇運(yùn)行反應(yīng)器效果較差，因?yàn)楹笳呔邆漭^多優(yōu)勢(shì)，故而在處理濃度較高的有機(jī)廢水時(shí)可綜合使用ASBR與SBR技術(shù)，以便更好地實(shí)現(xiàn)清除有機(jī)物、除磷以及脫氮的目標(biāo)。

ASBR-SBR綜合使用時(shí)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(jī)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(jìn)行，亦可同時(shí)進(jìn)行）之后，SBR可開(kāi)展生物除磷脫氧工序，同時(shí)使有機(jī)物得到進(jìn)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(jìn)行綜合，具備如下優(yōu)勢(shì)：ASBR在處理高濃度有機(jī)負(fù)荷時(shí)效果較好，同時(shí)還能夠?qū)到怆y度較高的大分子物質(zhì)進(jìn)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(fù)荷。SBR則具備多種功能，例如除磷、有機(jī)物氧化以及脫氮等；在處理構(gòu)筑物時(shí)成本花費(fèi)少，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作；可對(duì)處理全過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制，具有較高的自動(dòng)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(gè)例子，在對(duì)染料廢水進(jìn)行處理時(shí)，好氧-厭氧二級(jí)SBR系統(tǒng)處于長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài)中，其能夠?qū)⑷コ廴疚锏牧己眯ЧＡ粝聛?lái)，同時(shí)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(shí)效果較好、效率較高。通過(guò)研究后發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)在降解COD與RTB（活性翠藍(lán)）時(shí)效率分別為93.7%與92.5%。由此可見(jiàn)其效率之高。使用厭氧-SBR對(duì)制藥廢水進(jìn)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(yùn)行成本。對(duì)于垃圾滲濾液中所含有的重金屬離子、負(fù)荷極高的有機(jī)物以及氨氮，使用SBR進(jìn)行處理其出水效果優(yōu)良。這說(shuō)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(duì)工藝進(jìn)行改進(jìn)或者找到最佳反應(yīng)條件。對(duì)于ASBR而言，需做好以下幾點(diǎn)：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(fù)荷能力；找到最佳反應(yīng)時(shí)間與進(jìn)水時(shí)間二者之間的比值，保證在去除COD時(shí)其效率高；對(duì)氣力間歇攪拌強(qiáng)度進(jìn)行控制，同時(shí)還要對(duì)反應(yīng)堿度、溫度進(jìn)行控制，保證各個(gè)階段所分配到的時(shí)間是合理的；對(duì)于ASBR工藝而言，負(fù)荷率與充水時(shí)間是極其重要的因素，要保證二者關(guān)系的科學(xué)性。對(duì)于SBR而言，則需保證以下幾點(diǎn)：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(duì)無(wú)法進(jìn)行生物降解的部分具有較好的吸附作用，亦可充當(dāng)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(duì)SBR系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，使其成為兩級(jí)系統(tǒng)：完全混合生物膜反應(yīng)器CMBR或者單級(jí)SBR1+SBR2。有學(xué)者使用SBR1+CMBR工藝對(duì)牛場(chǎng)濃度較高的有機(jī)廢水進(jìn)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(jìn)后的兩級(jí)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(shí)質(zhì)，MSBR是由SBR系統(tǒng)與A2/0工藝聯(lián)接而成，在進(jìn)水與出水方面具備連續(xù)性，能夠?yàn)槲⑸锾峁﹥?yōu)良的水力與生存環(huán)境，進(jìn)而使得在降解有機(jī)物、硝化氨氮以及反硝化的過(guò)程中一直保持高效性。還可使用改進(jìn)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(diǎn)，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(qiáng)的廢水適應(yīng)性，特別是針對(duì)難以進(jìn)行生物降解且濃度較高的有機(jī)廢水，在實(shí)際使用過(guò)程中效果優(yōu)良。此外，該聯(lián)用工藝還具備管理簡(jiǎn)便、操作難度低、成本花費(fèi)少的優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)在我國(guó)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(duì)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(yùn)行成本以及對(duì)污泥進(jìn)行科學(xué)處理等課題還需進(jìn)一步探討研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 李秀金.ASBR—SBR組合反應(yīng)器用于高濃度有機(jī)污水的處理[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002.

[2] 劉長(zhǎng)榮.厭氧—SBR工藝在制藥廢水處理中的應(yīng)用[J].甘肅水利水電技術(shù)，2001.