SBR法處理農村生活污水的現狀分析

王改 孫偉斌 吳喜勇

摘 要：隨著國家對新農村發(fā)展的重視及新農村建設扶持力度不斷加大，農村經濟不斷發(fā)展，農村水環(huán)境問題也受到越來越多的關注。目前，我國在農村污水治理方面還處于起步階段，研發(fā)適用于農村生活污水處理技術、高效解決農村水體污染是一個重要課題。SBR工藝由于其具有工藝運行操作靈活、處理效果好、投資少等優(yōu)點，在活性污泥污水處理技術中占據重要地位。本文主要介紹了農村污水處理現狀以及SBR工藝的基本特點和發(fā)展過程，并以此分析了SBR工藝對處理分散式農村污水的優(yōu)缺點和發(fā)展趨勢。

關鍵詞：農村生活污水;SBR;污水處理

中圖分類號：X703文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2019）16-0154-03

Abstract： As the country's emphasis on the new rural development and new rural construction support increasing，the rural economy continued to develop， more and more attention is paid to rural water environment. At present， China is still in the initial stage of rural sewage treatment and it is an important subject to research domestic sewage treatment technology suitable for rural areas and solve rural water pollution efficiently. SBR technology plays an important role in activated sludge wastewater treatment technology due to its advantages of flexible operation， good treatment effect and less investment. This paper mainly introduced the current situation of rural sewage treatment ，the basic characteristics and development process of SBR process， then analyzed the advantages and disadvantages of SBR process for the treatment of decentralized rural sewage and the development trend.

Keywords： rural domestic sewage;SBR;sewage treatment

隨著國家對新農村發(fā)展的重視及新農村建設扶持力度不斷加大，農村經濟不斷發(fā)展，農村水環(huán)境問題也受到越來越多的關注。由于我國大多數農村還沒有建設完整的排水管道及相應的污水處理系統(tǒng)，污水隨意排放，甚至有些直接排入河道，造成水環(huán)境污染。農村生活污水處理設施建設是社會主義新農村建設的基本要求，目前我國在農村污水治理方面還處于起步階段，亟待進一步發(fā)展。

1 農村生活污水主要來源及特點分析

1.1 農村生活污水主要來源

我國大部分地區(qū)的農村生活污水來源主要為以下幾個方面：農村生活污水（主要包括廁所、盥洗和廚房排出的污水）、小規(guī)模養(yǎng)殖過程中產生的污水以及垃圾堆放產生的滲濾液等。

1.2 農村生活污水特點分析

①受生活習慣、氣候條件、經濟發(fā)展水平以及排水系統(tǒng)等因素影響，各地區(qū)農村生活污水在水質方面存在一定區(qū)域性差別。COD、BOD5、SS、總氮以及氨氮、總磷等各主要污染物濃度因區(qū)域不同有較大差別。據有關分析統(tǒng)計，COD、BOD5、總氮、氨氮、總磷等濃度最高值與最低值的比值在10～20倍左右，SS濃度最高值與最低值的比值甚至到上百倍。②農村人口居住較為分散，人口密度小，產生的可集中污水量較小，同時，水質、水量波動大，污水排放不連續(xù)，主要表現為農村生活污水所生產的水量主要集中在早上5：00～8：00，中午12：00～14：00，晚上17：00～20：00，各季節(jié)存在略微差異。③近年來，農村經濟發(fā)展較為迅速，但配套的污水處理設施發(fā)展相對緩慢，許多農村地區(qū)沒有配套污水處理設施或其他有效的污水處理手段，且由于缺少對農村生活污水的有效控制和管理，農村生活污水直接排入自然水體，造成水環(huán)境污染和破壞，影響了村民居住衛(wèi)生環(huán)境。

通過以上分析可知，農村生活污水具有污水量少且分散，水質、水量波動性大等特點，有一定治理難度。此外，我國在農村污水治理方面還處于起步階段，排水管網不健全，農村基礎設施資金短缺且管理水平和人員技術水平較低，因此，所選農村污水處理工藝應考慮兼顧以下幾個方面：①所選工藝應滿足抗沖擊負荷能力強、處理高效、能耗小且運行管理方便，操作簡單等;②宜就近單獨處理達標后排放;③在農村污水處理工藝選擇過程中，應結合當地農村發(fā)展情況和農村可利用的農田，因地制宜，在污水處理工藝選擇上將污水處理與符合當地條件的再生利用相結合，實現水資源的良性循環(huán)。

2 農村分散式污水處理的研究進展

污水處理領域處理農村生活污水的工藝種類繁多，按處理原理劃分，可分為以下三大類：物理處理技術、化學處理技術和生物處理技術。

2.1 物化處理技術

物理處理技術是利用物理作用分離出污水中污染物的去除技術，其中，沉淀、氣浮、過濾、蒸發(fā)、結晶以及膜處理技術等都屬于物理處理技術。由于污水中除SS外，還有COD、氮、磷等污染物，物理處理技術一般可作為污水生物處理的預處理措施，提高處理效率，或用于污水深度處理的處理措施，進一步去除水中SS以提高出水水質標準。根據農村生活污水水質情況來看，單獨物理技術很難使水質達標排放[1]。

2.2 化學處理技術

化學處理技術通過化學反應作用來分離和回收利用污水處理懸浮、溶解或膠體狀態(tài)的各污染物質。化學處理的主要方法有混凝、電解、中和、萃取、吸附、離子交換以及電滲析等。在水處理行業(yè)，化學處理技術更多應用于工業(yè)廢水的處理以及廢水再生利用處理。

2.3 生物處理技術

生物處理技術主要通過微生物的新陳代謝作用分解轉換污水中的有機污染物（主要呈溶解和膠體狀態(tài)），使其轉化為穩(wěn)定的無害物質。生物處理技術主要分為好氧生物處理（利用好氧微生物作用）和厭氧生物處理（利用厭氧微生物作用）兩大類。其中，好氧生物處理技術廣泛應用于城鎮(zhèn)污水處理和有機工業(yè)廢水處理領域，而厭氧生物處理技術一般多用來處理污染物濃度較高的有機污水，同時也用于處理污水處理過程中產生的污泥[2]。

由于污水中的污染物種類繁多，采用任何一種處理技術很難達到凈化污水的效果和排放標準的要求，往往需要上述幾種方法組合才能處理不同性質的污染物。在選擇農村污水處理工藝時，要結合各地實際情況，因地制宜，通過綜合分析選擇適合當地的污水處理工藝。

3 SBR（序批式活性污泥法）工藝在生活污水處理中的應用

3.1 SBR工藝概述

SBR工藝是傳統(tǒng)活性污泥法的變形工藝，反應機理和對污染物的去除機制與傳統(tǒng)的活性污泥法基本一致，但操作工況不連續(xù)，污水間歇式地、周期性地進入SBR反應器中，按時間順序在各周期內循環(huán)進行不同的處理工序或功能狀態(tài)，因此，SBR序批式活性污泥法又稱為間歇式活性污泥法。SBR工藝在每個周期內的運行工序包括以下5個階段：①進水階段;②反應階段;③沉淀階段;④排水階段;⑤閑置階段。

這5個階段組合形成一個運行周期，各個階段的運行反應時間、反應器內的混合液體積變化情況以及各階段運行狀態(tài)等，都可以根據污水實際的進出水水質情況以及工藝運行功能要求等進行調整，工藝操作靈活[3]。采用時間分割操作代替空間分割操作，利用靜置沉淀代替動態(tài)沉淀，在運行上實現了有序和間歇操作結合[4]。

3.2 SBR工藝特點及農村污水處理合理性分析

3.2.1 工藝簡單、操作靈活?；ê瓦\行費用低，符合分散式小規(guī)模農村污水處理的工藝要求。由于SBR主體工藝只設有一個間歇式反應器，所有反應均在反應器中進行，不需另外設沉淀池，也無需設置污泥回流系統(tǒng)，系統(tǒng)內構筑物數量較傳統(tǒng)活性污泥處理工藝少、占地面積少、基建費用低;SBR工藝的反應沉淀均在一個反應器中進行，活性污泥混合液在沉淀階段留在反應器中繼續(xù)進入下一處理周期使用，不需要設置污泥回流系統(tǒng)，節(jié)省回流運行能耗及相應運行管理費用。正如前面所說，農村生活污水量少且分散，農村基礎設施資金短缺，而SBR工藝因其較小的占地面積以及較低的基建運行費用在處理農村污水方面有著不錯的應用前景。

3.2.2 抗沖擊負荷能力強。對進水水質和水量變化適應性強、耐沖擊負荷高，符合農村污水處理工藝抗沖擊負荷能力強、處理高效的要求。因為SBR工藝在進水前，反應池內已有上一反應周期內沉淀階段留存的高濃度活性污泥混合液。若是在進水過程中進行曝氣（即非限制性曝氣），反應器中微生物濃度和基質（有機污染物）隨著時間變化而變化，廢水中污染物去除情況則由反應時間決定，因此，工藝對有毒物質或高濃度有機污染物污水具有較高的耐沖擊負荷;若在進水階段結束后再進行曝氣（即限制性曝氣），進水與反應器中上一周期剩余的部分處理水一起起到循環(huán)和稀釋作用。SBR工藝耐沖擊負荷的特點對有效處理有一定波動性水質、水量的農村生活污水，確保工藝穩(wěn)定運行起到很好的保證作用。

3.2.3 靜止沉淀效果好，污染物去除效率高。SBR的沉淀階段在近似于理想靜沉條件下進行的，沒有進出水流的干擾，避免了短流和異重流的出現，因此，在沉淀過程中，固液分離效果好，同時剩余污泥含水率低，濃縮污泥含固率可達到2.5%～3%，為后續(xù)污泥處置提供了良好的先決條件。

3.2.4 脫氮除磷效果好，不易出現污泥膨脹。尤其針對限制曝氣的SBR工藝，在反應階段從時間上呈理想的推流狀態(tài)，即污染物基質的質量濃度梯度大，并且缺氧、厭氧與好氧狀態(tài)交替進行，能夠有效進行脫氮除磷反應，并且利于菌膠團細菌的增殖，抑制專性好氧絲狀菌過量繁殖，所以說按非限制性曝氣方式運行的SBR工藝是防止污泥膨脹的最好工藝。

3.3 SBR工藝的改進發(fā)展與應用現狀

截至目前，國內外對SBR工藝特性、設計參數、污染物去除效果等各方面研究取得了大量研究成果，為SBR工藝的發(fā)展應用提供了很好的理論和實踐依據，同時，在工程應用實踐中，通過不斷改進和發(fā)展，SBR工藝逐漸衍生出各種新的變型工藝，包括ICEAS、CASS、DAT-IAT等典型工藝。

3.3.1 ICEAS工藝。ICEAS（Intermittent Cyclic Extended AeratlonSystem）工藝的全稱為間歇循環(huán)延時曝氣活性污泥工藝，是SBR變形工藝中最經典的一種工藝形式，與傳統(tǒng)的SBR相比，最大的特點是在反應器的進水端增加了一個預反應區(qū)，運行方式從宏觀上表現為連續(xù)進水（在反應器的沉淀階段和排水階段繼續(xù)進水）間歇排水。運行上不用周期性控制進水流入反應器。因此，這種系統(tǒng)在處理市政污水和工業(yè)廢水方面比傳統(tǒng)的SBR系統(tǒng)管理更方便、更節(jié)省成本。

3.3.2 CASS工藝。CASS（Cyclic Actiavated Sludge System）工藝是一種循環(huán)式活性污泥工藝，該工藝是在ICEAS工藝的基礎上對預反應區(qū)結構進行合理優(yōu)化，與ICEAS工藝相比，預反應區(qū)容積較小，起到生物選擇器的作用，是設計更加優(yōu)化合理的生物反應器，同時，將主反應區(qū)中部分活性污泥回流至選擇器中，可以有效脫氮除磷。CASS工藝適用于含有較多工業(yè)廢水的城市污水和具有脫氮除磷要求的污水處理。

3.3.3 DAT-IAT工藝。DAT-IAT（Demand Aeration Tankintermittent Tank）工藝是連續(xù)運行（連續(xù)進水間歇排水）的新型工藝，運行工況介于傳統(tǒng)活性污泥法與典型的SBR工藝之間，既有傳統(tǒng)活性污泥法的連續(xù)性和高效性，又具有SBR的靈活性，適用于處理水質水量大的情況。

該工藝主體構筑物由需氧池（DAT）和間歇曝氣池（IAT）兩部分組成，從需氧池連續(xù)進水并曝氣，出水在間歇曝氣池中可完成曝氣反應、沉淀、排水以及排泥過程，進水和沉淀排水分別在需氧池和間歇曝氣池中進行，互不影響，在增強了系統(tǒng)可調節(jié)性的同時又保證了工藝的穩(wěn)定性過程。

4 結語

SBR工藝在污水處理領域中具有較強的實用性和有效性，特別是在處理農村分散式污水上有很好的發(fā)展前景，基建和運行費用低，工藝靈活、可操作性強，運維管理簡單，有較好的經濟效益和社會效益。目前，發(fā)展起來的基于SBR工藝的一體化污水處理設備，因設計緊湊、占地面積小、耐沖擊負荷強、泥水分離效果好和脫氮除磷功能等優(yōu)勢，在農村小規(guī)模污水處理中得到廣泛應用。但是，SBR工藝在水處理實踐中也存在一些問題，比如，自動控制系統(tǒng)總參變量較多，對高精度儀器和量表要求高[5]，但自動控制技術的不斷發(fā)展和液位、流量計量儀器儀表等控制件的不斷完善為SBR工藝的發(fā)展和應用提供了廣闊的前景，也為解決農村水污染問題以及建設資源節(jié)約型社會有著重要意義，可以預見SBR工藝的應用前景有著廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻：

[1]馬小麗，王增長，侯安清.SBR工藝的發(fā)展與應用[J].山西建筑，2006（1）：188-189.

[2]張辰，譚學軍.《上海市農村生活污水處理技術指南》介紹[J].中國給水排水，2009（24）：1-4.

[3]史向榮.SBR工藝的應用現狀與發(fā)展趨勢探討[J].赤峰學院學報，2018（12）103-105.

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[5]姜瑞鋒.污水的SBR處理工藝淺析[J].資源與環(huán)境，2017（2）151-152.