SBR工藝在城市污水處理中的運用之研究

羅中玉

摘要： 本文針對SBR工藝在城市污水處理中的應(yīng)用，首先介紹SBR工藝，論述工藝特征，分析該工藝的運用方式，闡述污水處理工程設(shè)計，總結(jié)了日后工作的幾點啟示，目的是提供優(yōu)質(zhì)水源。

Abstract： This paper aims at the application of SBR technology in urban sewage treatment. Firstly， it introduces the SBR process， discusses the characteristics of the process， analyzes the application method of the process， elaborates the design of the sewage treatment project， and summarizes some inspirations from the future work. The purpose is to provide a quality water source.

關(guān)鍵詞： SBR工藝；城市污水處理；序批式間歇反應(yīng)器；生物水污染

Key words： SBR process；municipal wastewater treatment；sequencing batch reactor；biological water pollution

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）16-0180-03

0 引言

SBR即間歇曝氣活性污泥工藝，也被稱作序批活性污泥工藝。最早這項技術(shù)的出現(xiàn)可以追溯到1914年，當時英國專家Ardern、Lockett在研究活性污泥的過程中所使用的便是間歇曝氣。在自動控制以及在線監(jiān)控等現(xiàn)代化技術(shù)飛速發(fā)展的現(xiàn)在，SBR工藝的研究也越來越深入，這就為今后的發(fā)展奠定了扎實的基礎(chǔ)。隨后發(fā)展至20世紀中期，美國專家Irvine教授在研究的過程中對序批式間歇反應(yīng)器進行了定義并描述，并且在1980年，首次建設(shè)了SBR工藝污水處理廠。在我國，對于SBR的鉆研和應(yīng)用也十分深入，于1985年首次在上海建設(shè)了SBR廢水處理設(shè)備，經(jīng)過一段時間的改進之后所收獲的處理效果非常理想，當前已經(jīng)在各個城市的污水處理廠中加以運用。

1 SBR工藝

1.1 工藝介紹

SBR工藝即序批式活性污泥法，其本身是一種生物水污染處理方法。20世紀初期階段，英國的專家便已經(jīng)提出這項工藝在污水處理方面的優(yōu)勢，并且大力認識到在工藝污染處理效果上大于連續(xù)式活性污泥處理[1]。因為當時技術(shù)與設(shè)備不夠先進，自控設(shè)備、曝氣器與要求不相符，所以一直到70年代SBR才真正得到推廣。我國對于SBR工藝的使用，可以追溯到20世紀的80年代，因為SBR工藝能夠保證脫氮除磷的質(zhì)量，所以在行業(yè)內(nèi)得到了專業(yè)人士的高度認證。

1.2 處理特征

SBR工藝實際使用過程中所呈現(xiàn)出來的處理特征具體表現(xiàn)在以下幾點：①污泥活性強。因為SBR工藝內(nèi)包含了非常豐富的核糖核酸，能夠滿足微生物生長需求，通過工藝的處理也會提高污泥的質(zhì)量濃度，使其達到一定水平，實現(xiàn)污水有害物質(zhì)的降解處理；②SBR工藝適應(yīng)性強[2]。不管水質(zhì)和水量發(fā)生怎樣的變化，使用SBR工藝都可以達到預(yù)期處理效果，工藝系統(tǒng)內(nèi)所具備的排水功能、間歇式進水功能都是保證系統(tǒng)運行的重要前提，加強廢水處理效率；③投資與費用科學(xué)合理。使用SBR工藝并不會涉及到非常多的成本，有非常高的性價比。

2 城市污水處理中SBR工藝運用模式

2.1 工藝流程

使用SBR工藝，流程主要分為五步：①進水。一旦污水經(jīng)過了粗濾處理，在這之后便會陸續(xù)注入至預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)[3]。操作人員會在注入污水期間持續(xù)曝氣，將污水通過導(dǎo)流的方式注入至IAT中，這一系列操作過程不會排水，所以污水水質(zhì)、水量也不會發(fā)生顯著的改變；②反應(yīng)。操作人員要將污水引入至IAT內(nèi)，如此一來便可以形成推流反應(yīng)，這時配備廢水生物處理設(shè)備，控制微生物的生長速率，盡快完成有機污染物降解。在這一過程中，反應(yīng)池內(nèi)污水濃度會顯著增加，菌膠團能夠吸附水內(nèi)可溶性有機物，從而達到降低污水濃度的目的；③沉淀。一般沉淀這一操作出現(xiàn)與IAT結(jié)算過程中比較多，一旦工作人員停止曝氣，BOD會沉淀，且降落至反應(yīng)池底部。在氧氣作用下，沉淀物質(zhì)會氧化，繼而開始脫氮；④排水。排水一般只是出現(xiàn)于IAT階段，反應(yīng)池內(nèi)水位達到最高水位線要求，沉淀之后污水內(nèi)污泥下沉，上層清水在設(shè)備的作用下相繼排出反應(yīng)池，一直到池中水位線達到最低水位要求之后，排水停止；⑤閑置。這是SBR工藝操作的最后一個階段，操作人員按照污水性質(zhì)設(shè)置參數(shù)，使其能夠達到最為理想的效率，根據(jù)污水處理實例情況進行曝氣、攪拌操作，從而獲得較為理想的污水處理成效。

2.2 工藝控制與參數(shù)設(shè)置

為了對工藝質(zhì)量提供保證，SBR工藝應(yīng)用期間，需要控制工藝使用，并且合理設(shè)置技術(shù)參數(shù)。工作人員要根據(jù)污水處理狀況展開控制操作，通常反應(yīng)池內(nèi)污泥濃度以5g/L為最佳，培養(yǎng)高濃度活性污泥，形成菌膠團絮狀物、纖毛類原生動物；污泥沉降比例以8～18為最佳，靜止沉淀以30min為最佳；反應(yīng)池每周期反應(yīng)時間以6h為最佳，根據(jù)水量控制閑置期[4]。除此之外，若出水均衡池水量儲存滿足一定標準要求，可以通過添加氯的方式進行消毒，按照污水處理標準進行更加深入的處理。生化處理完成后滿足標準，便可以將處理水提供給需求方，反之則要再次深入處理，避免水資源浪費。

2.3 SBR關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 巴氏計量槽處理

污水處理過程中，一般會在沉砂池下游放置“巴氏計量槽”，槽中配備超聲波流量計，渠道中放置溫度計和pH計，用以搜集資料，并將資料傳遞至PLC設(shè)備，實時監(jiān)測污水廠溫度、進水量、酸堿度數(shù)值，使操作人員可以隨時了解SBR工藝的實施狀況。若數(shù)值變化異常，甚至出現(xiàn)大幅度的改變，操作人員要調(diào)查具體原因，采用針對性的處理手段將問題解決。

2.3.2 均勻配水處理

要想擴大城市規(guī)模，污水處理工作在其中占據(jù)了非常重要的地位，通過污水處理流程的完善，污水處理工程也會進行細化分組，例如分為9組SBR工藝處理池，這9組池的邊池以交替進水法實施污水處理。因為配水管的長度和配水均勻性關(guān)系緊密，如果配水管的線路長，則會出現(xiàn)配水不均這一問題。因此，設(shè)計渠道配水管期間，需要對這該問題重點考慮，衡水位實施交替處理，將水泵、管道、閘門用量降低，如此一來既保證了配水的均勻性，又將污水處理花費的成本降低，處理廠可以節(jié)省更多的資金優(yōu)化其余環(huán)節(jié)。與此同時，污水處理廠也可以應(yīng)用輕型電動啟閉閘門，提升工作效率，以免出現(xiàn)漏水問題。一旦反應(yīng)池配水井引導(dǎo)2組沉砂池污水的匯集結(jié)束，每日排出廠外的水量可達24萬m3，也有24萬m3的水排入至反應(yīng)池中，以此便可完成SBR處理。

2.3.3 旋流沉砂池處理

因為SBR工藝實際操作期間即有可能在反應(yīng)池內(nèi)形成漂流物，影響出水情況，因此在使用SBR工藝的過程中，可以在沉砂池內(nèi)設(shè)置4臺細格柵，確保每一臺細格柵可以與刪條間距保持一定間距，以2.4m和0.01m為最佳，只有如此才能夠深層次處理污水懸浮物的目的[5]。細格柵下方也要配備4個旋流沉砂池，根據(jù)污水處理需求設(shè)置峰值流，使處理池能力與要求相符。

2.3.4 運行程序處理

由于SBR工藝是以持續(xù)性進水、間歇出水這一方式完成操作，因此反應(yīng)池即生化反應(yīng)池、沉淀池，這兩個反應(yīng)池在SBR工藝應(yīng)用期間發(fā)揮的作用不同，運行周期中反應(yīng)段時間、進水時間、沉淀時間也存在一些差異，這些差異都會影響污水的處理效果?；诖?，操作人員要注意各環(huán)節(jié)的監(jiān)督工作，根據(jù)現(xiàn)場處理呈現(xiàn)出來的實際效果，調(diào)整程序運行模式，保證污水處理的最終質(zhì)量。

3 污水處理工程設(shè)計

3.1 污水處理規(guī)模參數(shù)

①污水處理規(guī)模：26萬m3/d；

②污水綜合變化系數(shù)：K=1.30；

③截流倍數(shù)：2.2；

④沉砂池處理能力：60萬m3/d；

⑤消毒系統(tǒng)以及生化系統(tǒng)處理能力：30萬m3/d。

3.2 設(shè)備參數(shù)與選型

3.2.1 進水泵

10臺CP3602潛水排污泵，其中包含1臺備用。進水泵參數(shù)設(shè)置如下：

①流量：Q=5065m3/h；

②揚程：H=12.0；

③電機功率：220kW；

④進水泵系統(tǒng)控制方式：就地手動與PLC自動控制。

3.2.2 鼓風(fēng)機房

在鼓風(fēng)機房中，需要放置高速離心鼓風(fēng)機4臺。每臺鼓風(fēng)機的流量設(shè)置為25000m3/h，且保證功率為650kW。實際操作期間，鼓風(fēng)機主要是利用現(xiàn)場控制盤這一設(shè)備實現(xiàn)，現(xiàn)場操控盤包含了PLC觸摸屏、控制水泵以及電加熱器等，可以實現(xiàn)和上位協(xié)調(diào)機的實時通訊。

3.2.3 污泥脫水機房

在這一操作廠房內(nèi)放置離心式脫水機3臺，每臺設(shè)備的處理量設(shè)置為20m3/h。通過離心脫水機操作之后的活性污泥，其含水率不能超過80%。

3.3 電控

污水處理廠內(nèi)部的自控系統(tǒng)主要以集散式控制為主，設(shè)置中央控制室以及現(xiàn)場控制站。在中央控制室中要有計算機，發(fā)揮熱備份的作用，一旦其中一臺計算機出現(xiàn)故障，這時另外一臺計算機便可以自動投入到操作中。操作人員使用專業(yè)鍵盤開發(fā)與修改控制系統(tǒng)參數(shù)。操作人員利用操作鍵盤對畫面進行切換，通過觀察畫面實時了解工藝參數(shù)動態(tài)以及設(shè)備運行狀態(tài)，是否發(fā)生故障等。這里所提到的全部工藝流程電機設(shè)備，其控制主體都是PLC控制，PLC被放置在專業(yè)控制柜中，設(shè)置觸摸屏。設(shè)備運行控制方式則是以手動、自動為主，當設(shè)備處于正常運行狀態(tài)下，使用自動控制，通過操作現(xiàn)場PLC，根據(jù)工藝要求、時間控制池中進氣閥、剩余污泥泵以及回流污泥泵完成運行。氣閥則是通過PLC實現(xiàn)開度控制，對池中需氧量進行控制，按照反應(yīng)池中的DO儀實施控制操作。PLC主要采用的是模塊化設(shè)計，主PLC機可以對其中一些在線參數(shù)進行修改。當恢復(fù)了電源斷電之后，PLC、安裝設(shè)備則會自動恢復(fù)運行。一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，這時則會自動發(fā)出警報，將此刻運行狀態(tài)顯示在PC顯示屏上。

3.4 最終效果

實際運行過程中，最為重要的問題是進出水自動控制、供氣量調(diào)節(jié)、活性污泥濃度、厭氧、缺氧段控制等一系列問題。經(jīng)過調(diào)試運行之后，當前所呈現(xiàn)的運行狀態(tài)比較穩(wěn)定，出水相較于設(shè)計要求較低。通過運行狀況的分析，SBR工藝的應(yīng)用獲得了非?？捎^的處理效果。COD去除率為88.4%，BOD5去除率為93.9%，SS去除率為95.1%，NH4+-N以及TP小于設(shè)計值，所有設(shè)備的運行處于正常狀態(tài)。由此可見，SBR工藝與城市污水處理非常適合。

4 日后工作啟示

雖然SBR工藝已經(jīng)取得了理想的成效，但是在實際生產(chǎn)、運行期間依然存在一些問題，需要進行優(yōu)化，具體體現(xiàn)為以下幾個方面：

①污泥濃度與出水水質(zhì)有直接的關(guān)系，污泥濃度也直接影響出水水質(zhì)。一旦污泥濃度低于要求，則表示處理不充分，但是出水懸浮物數(shù)量少。一旦污泥濃度高于要求，會獲得比較好的處理效果，但是會產(chǎn)生大量出水懸浮物。特別是污泥沉降比>60，這時可以在操作現(xiàn)場觀察到，潷水后期會出現(xiàn)帶泥的問題，對出水水質(zhì)視覺效果造成影響，基于此，需要通過運行分析對污泥沉降比進行控制，使其能夠始終控制在15～30之間。

②曝氣頭堵塞。在9組SBR池內(nèi)設(shè)置了DAT池，其中包含了超過2000只的曝氣頭，此外IAT池內(nèi)也包含了超過1000只的曝氣頭，因為污泥沉降到池底，再加上曝氣管道進水，極為容易出現(xiàn)曝氣頭堵塞以及曝氣問題，對曝氣效果造成影響。真正運行的過程中，需要降低水位，以提升曝氣量，將沉積于曝氣頭表面污泥去除。針對已經(jīng)脫落曝氣頭，需要馬上更換，以免對其余曝氣區(qū)域造成影響。

③分析處理成本。污水處理運行成本更多體現(xiàn)在電費繳納方面，鼓風(fēng)機也是電量消耗的主要設(shè)備。針對這一點，可以通過公式對風(fēng)機軸功率進行計算。如果不對正常出水造成影響，風(fēng)機曝氣量降低，則會相應(yīng)的降低鼓風(fēng)機軸功率，可以節(jié)約成本費用。

5 結(jié)束語

綜上所述，SBR工藝在實際運用過程中體現(xiàn)出非常強的靈活性，對時間進行控制可以滿足多元化功能需求，對曝氣時間進行調(diào)節(jié)可以滿足出水水質(zhì)需求，并且得到非常穩(wěn)定的效果。SBR工藝操作非常簡便，調(diào)節(jié)池容積也比較小，甚至可以不設(shè)置調(diào)節(jié)池和二次沉淀，無需花費多余的投資，性價比非常高。反應(yīng)期間，基質(zhì)溶度梯度以及反應(yīng)推動力比較大，針對水量與水質(zhì)變化也有非常強的適應(yīng)性。在城市污水處理中加以應(yīng)用，充分發(fā)揮出SBR工藝價值，明確污水處理流程，針對性處理城市中存在的污水問題，提高污水處理質(zhì)量，切實改善水質(zhì)，提高環(huán)境效益與社會效益，實現(xiàn)城市經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

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