SBR污水處理實驗裝置的設(shè)計制作

郭立勝　王宏

【摘 要】本文針對SBR活性污泥污水處理技術(shù)使用現(xiàn)狀，工作原理，開發(fā)研制了SBR污水處理實驗裝置，對裝置構(gòu)成、操作流程、存在問題進(jìn)行了闡述，此裝置可用于生活污水或有機(jī)工業(yè)廢水生物處理相關(guān)的科學(xué)研究。

【關(guān)鍵詞】SBR；污水處理；實驗裝置

【Abstract】Based on the principle of SBR（Sequencing Batch Reactor），an experimental facility was developed. Structure and operation of this Device were discussed，it can be applied in research on domestic wastewater or industrial wastewater treatment.

【Key words】SBR；Wastewater treatment；Experimental facility

0 引言

SBR（Sequencing Batch Reactor）是序批式活性污泥法的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)。早期SBR法由于進(jìn)、出水切換復(fù)雜，變水位出水、供氣系統(tǒng)易堵塞及設(shè)備等方面的原因，限制了其應(yīng)用和發(fā)展。但自1980年美國印第安納州Culver城建成世界第一個SBR工藝的污水處理廠以后，由于其良好的運(yùn)行效率及處理效果，SBR工藝很快就引起各國污水處理者的重視。尤其近年來計算機(jī)在曝氣、污泥回流的控制應(yīng)用與溶解氧測定儀、氧化還原電位計、水位計等先進(jìn)監(jiān)控產(chǎn)品的出現(xiàn)，使得初期的SBR反應(yīng)器間歇運(yùn)行的復(fù)雜操作問題得以解決。無堵塞曝氣設(shè)備的開發(fā)，使得SBR工藝重新獲得了應(yīng)用。

SBR工藝具有工藝簡單、所需費(fèi)用較低等特點。采用該工藝處理城鎮(zhèn)污水時，比普通的活性污泥法節(jié)省基建費(fèi)用投資約30%。而且該工藝布置緊湊，節(jié)省占地面積。此外，其理想的推流過程使生化反應(yīng)推動力大，效率也高；運(yùn)行方式較靈活，脫氮除磷效果好，可防止污泥膨脹，且耐沖擊負(fù)荷。

1 SBR實驗裝置的工作原理

SBR工藝設(shè)備由曝氣裝置、上清液排出裝置（潷水器），以及其他腐蝕設(shè)備組成的反應(yīng)器。與傳統(tǒng)污水處理工藝不同，SBR技術(shù)采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運(yùn)行上的有序和間歇操作。

SBR法去除有機(jī)物的機(jī)理，與傳統(tǒng)的活性污泥法相同，是在反應(yīng)器內(nèi)預(yù)先培養(yǎng)馴化一定量的活性微生物（活性污泥），當(dāng)廢水進(jìn)入反應(yīng)器與活性污泥混合接觸并有氧存在時，微生物利用水中的有機(jī)物進(jìn)行新陳代謝，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為CO2、H2O等無機(jī)物，同時，微生物增殖，最后將微生物細(xì)胞物質(zhì)（活性污泥）與水分離，污水得到處理。

該工藝被稱為序批間歇式，它有兩個含義：一是，其運(yùn)行操作在空間上按序排列，是間歇的；二是，SBR的運(yùn)行操作在時間上也是按序進(jìn)行，并且也是間歇的。

SBR反應(yīng)池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一體，無污泥回流系統(tǒng)。操作模式由進(jìn)水——反應(yīng)——沉淀——排水——閑置5個程序組成，一個周期均在一個設(shè)有曝氣和攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)依次完成進(jìn)水、生化反應(yīng)、泥水沉淀分離、排出上清液和閑置等基本過程，這種操作周而復(fù)始進(jìn)行，以達(dá)到不斷進(jìn)行污水處理的目的。

2 SBR污水處理實驗裝置構(gòu)成

SBR污水處理實驗裝置主要由鋼化玻璃主體、進(jìn)出水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。采用12毫米厚鋼化玻璃為外圍結(jié)構(gòu)，堅固耐用，長度1200mm，寬度500mm，高度900mm（有效高度790mm），設(shè)備總?cè)莘e440L。其裝置實物圖和PLC實物控制圖分別見圖1、圖2所示。進(jìn)出水系統(tǒng)由水泵、流量計、電磁閥及管路構(gòu)成。排水系統(tǒng)電磁閥及虹吸式潷水器構(gòu)成。曝氣系統(tǒng)則由空氣壓縮機(jī)、氣體流量計、空氣擴(kuò)散器及管路構(gòu)成。此三系統(tǒng)均由時間控制器進(jìn)行自動控制。PLC控制器具有開關(guān)作用，可對進(jìn)水、排水、曝氣、攪拌等分別進(jìn)行控制。根據(jù)研究目的和實驗條件，可對PLC控制程序進(jìn)行設(shè)置，從而確定周期內(nèi)不同階段的時間。

3 SBR污水處理實驗裝置的操作流程

SBR法交替好氧/缺氧生物脫氮工藝，其特征在于：在SBR反應(yīng)器中好氧-缺氧、好氧-缺氧交替運(yùn)行，去除廢水中有機(jī)物和含氮化合物。操作工序如下：

進(jìn)水工序，首先待處理廢水在控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下進(jìn)入SBR反應(yīng)器，使沉淀在反應(yīng)池底部的活性污泥沸騰起來，與原水充分混合，當(dāng)反應(yīng)器被注滿或到達(dá)指定液位后停止注水，進(jìn)入曝氣工序。

曝氣工序，打開空壓機(jī)進(jìn)行曝氣，由空壓機(jī)提供的壓縮空氣由進(jìn)氣管進(jìn)入曝氣盤，以微小氣泡的形式向活性污泥混合液高效供氧，并且使污水和活性污泥充分接觸，目的在于利用活性污泥中的微生物對有機(jī)污染物進(jìn)行降解和完成含氮化合物的短程硝化作用。

攪拌工序，進(jìn)入缺氧反硝化階段，控制系統(tǒng)關(guān)閉空壓機(jī)，開啟攪拌電機(jī)，使在曝氣階段產(chǎn)生的亞硝酸鹽氮經(jīng)反硝化菌作用轉(zhuǎn)化為氮氣，實現(xiàn)對總氮的去除。

沉淀工序，靜止沉淀階段開始，由控制系統(tǒng)控制沉淀時間。

排水工序，沉淀工序結(jié)束后，排水工序啟動?？刂葡到y(tǒng)啟動排水電磁閥，開始排水。

閑置工序，排水結(jié)束到下一個周期開始定義為閑置期。閑置期的時間長短不固定，根據(jù)實際污水水質(zhì)和水量調(diào)整。

整個系統(tǒng)由實時過程控制系統(tǒng)控制順次重復(fù)進(jìn)水、曝氣、攪拌、沉淀、排水和閑置六個工序，使整個系統(tǒng)始終處于好氧、缺氧、厭氧交替的狀態(tài)，間歇進(jìn)水和出水。

具體操作步驟：

1）開啟控制柜，控制柜給信號到水泵，水泵將原水送入反應(yīng)器，直到達(dá)到所要求的最高水位。

2）水泵關(guān)閉，氣閥打開，空壓機(jī)的壓縮空氣進(jìn)入反應(yīng)器，開始曝氣，此即反應(yīng)階段。

3）經(jīng)過一段時間的曝氣后，控制柜控制空壓機(jī)關(guān)閉，攪拌機(jī)開始工作，開始攪拌。

4）控制柜關(guān)閉攪拌機(jī)，開始沉淀。

5）沉淀結(jié)束，開啟電磁閥，開始排水至最低水位。

6）排水完畢，待進(jìn)水。

至此SBR工藝的一個運(yùn)行周期結(jié)束，進(jìn)入下一周期的準(zhǔn)備狀態(tài)。

4 存在問題與建議

今后要在三方面繼續(xù)進(jìn)行研究：

1）對其控制方法的研究改進(jìn)，采用DO、ORP、PH等參數(shù)作為控制條件對過程進(jìn)行控制的方法。

2）根據(jù)污水處理過程需要，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，對出水裝置（潷水器）進(jìn)行研究。

3）購買高性能的水泵、氣泵以及現(xiàn)場檢測儀器，提高自控水平，同時對外觀加以改進(jìn)，提高整體性，使其更加緊湊。

5 意義

SBR污水處理實驗裝置可用于生活污水或有機(jī)工業(yè)廢水好氧/厭氧生物處理相關(guān)的科學(xué)研究，進(jìn)行COD氧化、脫氮除磷實驗，也可用于SBR污水處理過程工藝參數(shù)的確定。

SBR污水處理實驗裝置的設(shè)計制作，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，拓展了學(xué)生視野、激發(fā)了學(xué)生學(xué)科興趣和綜合科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新思維。實驗裝置既可服務(wù)于本科水處理工程課程和實踐教學(xué)，還可為學(xué)生提供一套設(shè)計性、綜合性的實驗平臺，并為師生提供污水處理相關(guān)創(chuàng)新性實驗和科學(xué)研究的平臺。

6 結(jié)語

由于我們是第一次制作實驗裝置，從入手開始就遇到了很多困難，中間也遇到了很多挫折。雖然裝置完成已經(jīng)試運(yùn)行，我們也針對生活污水做了一些實驗，但還是有很多不完善的地方，也有很多后續(xù)工作要做。感謝我的指導(dǎo)老師給予的幫助，感謝我的同學(xué)們給予的幫助！

【參考文獻(xiàn)】

[1]吳國棟.簡述污水處理廠的污水處理MSBR工藝[J].廣東科技，2012，19（10）：118-120.

[2]李梅芳，宋秀蘭.厭氧/好氧/缺氧模式的SBR處理生活污水[J].工業(yè)水處理，2013，33（8）：22-25.

[3]吳昌永，周岳溪.厭氧/好氧運(yùn)行方式對顆粒污泥形成的影響[J].中國環(huán)境科學(xué)，2013，33（7）：37-40.

[4]陳柏成，馬卓汝.外加碳源對SBR法處理生活污水的影響研究[J].綠色科技，2012，9（9）：166-168.

[5]張睿.進(jìn)水C/N對SBR中好氧顆粒污泥穩(wěn)定性的影響[J].西南給排水，2013，35（4）：31-35.

[6]陸偉.基于PLC的SBR污水處理控制系統(tǒng)[J].裝備制造技術(shù)，2013，9（7）：180-183.

[7]王德河，房安富，等.CAST工藝處理市政污水的設(shè)計與運(yùn)行[J].中國給水排水，2008.24（24）：45-47.

[8]雷英春，李勇力.改良SBR脫氮工藝參數(shù)優(yōu)化研究[J].工業(yè)水處理，2013，33（8）：55-58.

[責(zé)任編輯：謝慶云]