SBR技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

婁小麗(山東省文登創(chuàng)業(yè)水務(wù)有限公司，山東 威海 264400)

0 引言

現(xiàn)階段城市的用水總量以及污水排放量不斷增加，導(dǎo)致污水處理的壓力不斷增加，部分地區(qū)存在有機(jī)物濃度超標(biāo)的問題，不僅嚴(yán)重污染了水資源，也對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。SBR是一種常見的污水處理方法，現(xiàn)代大量實(shí)驗(yàn)研究證明，該技術(shù)可以有效去除污水中氨、氮等元素，對(duì)于提高水體質(zhì)量的意義重大，值得關(guān)注。

1 SBR技術(shù)分析

1.1 SBR技術(shù)的工藝流程

SBR法在實(shí)際上屬于活性污泥法的一種，其作用機(jī)理與傳統(tǒng)活性污泥法基本相同，但是兩者的運(yùn)行模式存在明顯差異。在SBR法中，該工藝將沉淀、曝氣等步驟設(shè)置在一個(gè)池內(nèi)，不需要設(shè)置污泥回流裝置、沉淀池等，其中的基本工藝流程包括：

(1)進(jìn)水期。在進(jìn)水期污水進(jìn)入反應(yīng)池，而由于充水前反應(yīng)池為閑置狀態(tài)，反應(yīng)池內(nèi)殘存了部分高濃度活性污泥混合液，隨著注入的污水量增加，相關(guān)人員可以結(jié)合水質(zhì)、水量以及相關(guān)工藝要求，在禁水周期內(nèi)做限制曝氣等操作。

(2)反應(yīng)期。該階段是SBR技術(shù)的關(guān)鍵，當(dāng)污水達(dá)到預(yù)計(jì)高度后開始進(jìn)行反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)過程需要結(jié)合污水處理目的以及需求進(jìn)行設(shè)置，如：反硝化、吸收磷等，在本階段后期以及下一步沉淀之后需做少量的曝氣，達(dá)到快速吹脫污泥中氮元素與氣泡的目的[1]。

(3)沉淀期。本階段停止攪拌與曝氣，使處理后的污水維持在相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)下，經(jīng)重力作用影響使混合物分離，之后上清液流出，污泥沉淀。

(4)排水排泥期。在沉淀后所產(chǎn)生的上清液大部分會(huì)排出，反應(yīng)器內(nèi)殘存的活性污泥為泥種，確保反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度適宜。

(5)閑置期。在排水排泥結(jié)束之后，反應(yīng)器處于停滯狀態(tài)，等待下一個(gè)污水凈化過程開始。

1.2 SBR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

與常規(guī)技術(shù)相比，SBR技術(shù)在污水處理中的優(yōu)點(diǎn)顯著，主要表現(xiàn)為：

(1)該方法省去了二次沉淀池以及其他設(shè)備，因此與常規(guī)方法相比可以減少20%左右的投資，并且污水凈化系統(tǒng)的總占地面積可以減少40%左右。

(2)可進(jìn)一步增強(qiáng)生化反應(yīng)推動(dòng)力。在SBR技術(shù)中，反應(yīng)器能夠?yàn)槲⑸锏呐囵B(yǎng)提供必要的環(huán)境，在進(jìn)水期微生物會(huì)大量吸收污水中的有機(jī)物作為繁殖的營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)，而在進(jìn)水曝氣期間，在缺乏能量供給的情況下微生物開始消耗細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的有機(jī)物質(zhì)，所以該技術(shù)的整個(gè)技術(shù)流程為：“厭氧→缺氧→好氧”，可以強(qiáng)化微生物自身細(xì)胞能量?jī)?chǔ)存。

(3)該技術(shù)的操作過程更加靈活，按照污水處理目標(biāo)，相關(guān)人員可以通過調(diào)整控制條件(如：污泥泥齡、曝氣量等)實(shí)現(xiàn)靈活操作，這是提高污水處理效果的重要保障。

2 SBR技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用路徑

2.1 基本設(shè)計(jì)思路

在污水處理中，本文設(shè)計(jì)的SBR處理流程大體可以分為污泥處置、好氧等過程，所產(chǎn)生的廢水經(jīng)過格柵過濾之后與廢水混合，期間為進(jìn)一步強(qiáng)化污水處理效果。本文在原有結(jié)構(gòu)上增加了HUSB反應(yīng)器，該反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：(1)在污水處理中可以自由調(diào)整水量，有助于實(shí)現(xiàn)水質(zhì)平衡；(2)可在低溫條件下做厭氧生物預(yù)處理，提高污水中大分子分解，有助于提高SBR技術(shù)的處理效果。

為進(jìn)一步評(píng)估污水處理效果，本文以本地區(qū)某乳制品生產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的廢水為研究對(duì)象，與常規(guī)廢水相比，乳制品企業(yè)所生產(chǎn)的廢水的含油量較高，處理難度較高。經(jīng)過本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)并重復(fù)上述處理過程后，清液進(jìn)入到SBR池內(nèi)，本技術(shù)方案選擇活性污泥反應(yīng)器，通過間歇式的運(yùn)行模式抑制絲狀菌繁殖，并降低污泥膨脹發(fā)生率。

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，本文所設(shè)計(jì)的SBR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有運(yùn)行操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，并且系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)pH值等控制條件的要求較低，并且HUSB反應(yīng)器在運(yùn)行過程中不需要增設(shè)攪拌機(jī)，這是降低系統(tǒng)能耗的有效方法，并進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗負(fù)荷能力，系統(tǒng)的穩(wěn)定性良好。

2.2 數(shù)據(jù)處理要求

按照SBR技術(shù)的技術(shù)要求，在數(shù)據(jù)處理中為強(qiáng)化污水凈化效果，則需要針對(duì)其中的關(guān)鍵指標(biāo)做計(jì)算，包括：

(1)周期進(jìn)水量。進(jìn)水量的進(jìn)水量計(jì)算公式為：

式中：Q為單位時(shí)間內(nèi)的污水量，一般為每天污水量的平均值(m3)；T為污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間(h)；N為污水處理反應(yīng)池的數(shù)量(個(gè))。

(2)反應(yīng)池的有效容積。其計(jì)算公式為：

式中：n為周期數(shù)量；C為反應(yīng)池的污水濃度(g/m3)。

2.3 關(guān)鍵裝置設(shè)置

2.3.1 反應(yīng)池

按照污水處理要求，設(shè)置兩個(gè)反應(yīng)池，反應(yīng)池的尺寸為27 m×5 m×6.5 m，污泥負(fù)荷控制在0.25～0.40 kg/(kg·d)，使用周期為8 h，每天運(yùn)行3次。在每個(gè)運(yùn)行階段，分別設(shè)置1 h的閑置時(shí)間、2 h的沉淀時(shí)間、4 h的曝氣與進(jìn)水時(shí)間、1 h排水時(shí)間。在曝氣中使用微孔曝氣器與鼓風(fēng)機(jī)，此時(shí)為確保曝氣效果滿意，可在將曝氣管道均勻布置在裝置周圍，經(jīng)水解酸化反應(yīng)池處理后的污水可直接進(jìn)入到污泥泵。

2.3.2 污泥處理

本次研究中所使用的污泥均為某企業(yè)經(jīng)脫水后生成的污泥，在經(jīng)過缺氧污泥與好氧污泥的馴化之后，可進(jìn)一步促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，最終生長(zhǎng)到一定水平。其中的好氧污泥培養(yǎng)是在SBR池內(nèi)多點(diǎn)投放污泥并悶曝處理，按照處理效果調(diào)整負(fù)荷量并逐漸恢復(fù)至正常水平[2]。

2.3.3 HUSB反應(yīng)器

HUSB反應(yīng)器共分為兩格，型號(hào)為14.4 m×8 m×4.2 m，為強(qiáng)化泥水混合以及反應(yīng)器布水均勻性，循環(huán)泵的流量為30 m3/h。

3 運(yùn)行效果評(píng)價(jià)

3.1 污水處理效果

本文介紹的SBR系統(tǒng)建成后經(jīng)過連續(xù)三個(gè)月的調(diào)試，通過連續(xù)觀察、記錄其中的污水處理效果，處理結(jié)果如表1所示。

表1 污水處理

3.2 運(yùn)行過程分析

(1)在SBR系統(tǒng)運(yùn)行過程中，HUSB反應(yīng)器在運(yùn)行期間維持著上升流速，可快速做到泥水混合，保證了水解效果，此時(shí)的流速范圍約為1.0～1.5 m/h；在系統(tǒng)運(yùn)行的在其階段，所產(chǎn)生的廢水量不足，所以在打開循環(huán)泵回流部分之后，保持反應(yīng)器有穩(wěn)定的上升流速，使污水與厭氧污泥之間充分混合。

(2)在運(yùn)行初期，針對(duì)原水不足的情況，則可依托SBR技術(shù)的靈活性，并對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)運(yùn)行期間選擇了日間運(yùn)行、夜間停止、間歇曝氣的方法，避免SBR系統(tǒng)在低污泥負(fù)荷下運(yùn)行，提高例能源利用效率，也能避免絲狀菌過度生長(zhǎng)問題。同時(shí)該設(shè)計(jì)方法也能顯著縮短SBR池的進(jìn)水時(shí)間，優(yōu)化有機(jī)物的濃度梯度，為加快菌膠團(tuán)細(xì)菌繁殖提供良好環(huán)境，這對(duì)于強(qiáng)化污水處理效果具有重要意義。

(3)在污水處理過程中可能會(huì)出現(xiàn)較大的水量波動(dòng)，并且受多種因素的影響，進(jìn)水有機(jī)物的濃度可能產(chǎn)生異常變化。例如濃度偏高的情況下會(huì)進(jìn)一步增加SBR系統(tǒng)的負(fù)荷量，此時(shí)可以通過增加曝氣量、延長(zhǎng)曝氣時(shí)間的方法強(qiáng)化處理效果。本次研究中也證實(shí)，該方法能夠進(jìn)一步加快菌膠團(tuán)細(xì)菌的生長(zhǎng)，取得理想的污水處理效果。

3.3 運(yùn)行費(fèi)用

運(yùn)行費(fèi)用是評(píng)價(jià)一種方法社會(huì)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要指標(biāo)，在直接運(yùn)行費(fèi)用中，包括材料費(fèi)用、電費(fèi)等。本次SBR系統(tǒng)的裝機(jī)容量約為110 kW，日耗電量約為722 kW·h，按照電價(jià)0.7元/kW·h的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，則每日的電費(fèi)約為505元。污水處理劑PAM的消耗量約為0.4 kg/d，價(jià)格為25 000元/t，約為0.001元/m3。因此在統(tǒng)計(jì)上述相關(guān)數(shù)據(jù)后，計(jì)算出本系統(tǒng)中污水處理的成本約為0.55～0.60元/m3，經(jīng)濟(jì)效益令人滿意。

4 結(jié)語

在污水處理中，使用SBR技術(shù)能夠進(jìn)一步提高污水處理效果，本文的研究結(jié)果也證實(shí)，該方法的經(jīng)濟(jì)效益令人滿意，并且能夠顯著改善污水的水質(zhì)，處理后的水質(zhì)符合排放標(biāo)準(zhǔn)，證明該方法具有先進(jìn)性值得推廣。