沈耀良，趙丹?
（蘇州城建環(huán)保學(xué)院，江蘇蘇州215011） 摘要：根據(jù)SBR工藝的特征及氮、磷去除的機(jī)理，介紹了提高SBR工藝脫氮除磷效能的改進(jìn)運(yùn)行方式，并對(duì)該工藝運(yùn)行中排水及排泥等的合理控制進(jìn)行了分析 。?
關(guān)鍵詞：SBR；脫氮除磷；運(yùn)行控制?
中圖分類號(hào)：X505
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1000-4602(2000)07-0023-03 基金項(xiàng)目：江蘇省"青藍(lán)工程" 跨世紀(jì)學(xué)術(shù)帶頭人資助項(xiàng)目 在目前的研究和實(shí)際應(yīng)用中，SBR工藝大多以基本運(yùn)行方式進(jìn)行設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制，當(dāng)要求 同時(shí)進(jìn)行有機(jī)物、氮和磷的去除時(shí)，基本的運(yùn)行方式雖在有機(jī)物的去除方面可達(dá)到較為滿意 的處理效果，但由于脫氮和除磷所需的環(huán)境條件不同及脫氮和除磷過程中所需基質(zhì)的不同及 產(chǎn)物間彼此的相互影響，往往使SBR工藝難以達(dá)到有效和理想的脫氮除磷效果。主要表現(xiàn)在 以下幾個(gè)方面：①對(duì)脫氮除磷處理要求而言，SBR工藝的基本運(yùn)行方式雖充分考慮了進(jìn)水基 質(zhì)濃度及有毒有害物質(zhì)對(duì)處理效果的影響而采取了靈活的進(jìn)水方式，如非限量曝氣等，提高 了工藝對(duì)沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性，但由于這種考慮與脫氮或除磷所需的環(huán)境條件相左，因而在實(shí)際運(yùn)行中往往削弱脫氮或除磷的效果。就除磷而言，采用非限量或半限量進(jìn)水方式，將影響 磷的釋放；對(duì)脫氮而言，則將影響硝態(tài)氮的反硝化作用而影響脫氮效果。②雖在SBR的整個(gè)運(yùn)行過程中有厭氧(或缺氧)與好氧環(huán)境的交替，使沉淀、排水及排泥階段的污泥可處于良好 的厭氧或缺氧狀態(tài)，但因此時(shí)反應(yīng)器中的有機(jī)底物已所剩無幾，因而無論是對(duì)于反硝化還是 聚磷菌的磷釋放，都不具備足夠的或易為聚磷菌所利用的有機(jī)底物。③基本運(yùn)行方式中的一 個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)各階段的工作是按時(shí)間序列進(jìn)行的，其中沉淀→排水→排泥的操作過程對(duì)保證 處理出水中的低磷濃度有極為不利的影響。因其中沉淀和排水階段所需的時(shí)間一般為2 h左右［1、2］，此時(shí)污泥處于厭氧或缺氧的狀態(tài)，因而將使污泥中的部分磷提前釋放而 影響出水中磷的濃度。這些問題即是該工藝在實(shí)際應(yīng)用中存在脫氮或除磷效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要 求的主要原因所在。? 1 改進(jìn)運(yùn)行方式? 1?1 具有脫氮功能的改進(jìn)運(yùn)行方式? 根據(jù)以上分析，提出如圖1所示的改進(jìn)運(yùn)行方式。 
與SBR的基本運(yùn)行方式相比，改進(jìn)后的SBR工藝運(yùn)行方式中，增加了停曝?cái)嚢桦A段。在停曝?cái)嚢桦A段，雖經(jīng)曝氣后的混合液中有機(jī)底物已基本被氧化，反硝化作用并不十分顯著，但與基本運(yùn)行方式相比，由于其全部混合液均進(jìn)行反硝化，因而十分有利于總體脫氮效果的提 高。一般而言，這種運(yùn)行方式可使脫氮總效率提高70%～80%。此外，為保證良好的脫氮效果，建議在進(jìn)水階段采用限量或半限量曝氣的方式，而不宜采用非限量的曝氣方式。
在此工藝的運(yùn)行過程中，為獲得良好的脫氮效果，應(yīng)保持足夠的曝氣時(shí)間以獲得充分的硝化效果，因而其運(yùn)行周期一般較長，宜根據(jù)水質(zhì)將其控制在10～16h。?
1?2具有除磷功能的改進(jìn)運(yùn)行方式
圖2所示為改進(jìn)的提高除磷效果的SBR運(yùn)行方式。 
在進(jìn)水階段，需嚴(yán)格采用限量曝氣的操作方式，以使污泥在厭氧條件下充分利用進(jìn)水中的基質(zhì)進(jìn)行磷的充分釋放。在該階段，需設(shè)置攪拌裝置進(jìn)行良好的攪拌，使進(jìn)水與前一周期留 在反應(yīng)器內(nèi)的污泥充分混合接觸，并控制良好的厭氧環(huán)境(DO≯0.2mg/L)。將曝氣階段后的沉淀、排水和排泥三個(gè)階段作時(shí)序和操作方式的改進(jìn)，變沉淀→排水→排泥為沉淀排泥→排水的運(yùn)行方式，即在沉淀階段的同時(shí)進(jìn)行排泥的操作，而將排水階段作為最后一道工序進(jìn)行。這樣改進(jìn)的目的，在于進(jìn)行及時(shí)的排泥，防止在20h左右的沉淀和排水期內(nèi)污泥中 的磷提前釋放，使聚磷菌在釋磷之前便以剩余污泥的形式排出系統(tǒng)，從而保證處理出水水質(zhì)。?
此外，以此方式運(yùn)行時(shí)應(yīng)合理控制曝氣時(shí)間，控制硝化的過度發(fā)生并在反應(yīng)器中積累而影響磷在厭氧階段的釋放，其運(yùn)行周期一般應(yīng)控制在6～10h之間。按此方式運(yùn)行的SBR工藝，一 般可獲得90%以上的除磷效果。
1?3具有脫氮除磷功能的改進(jìn)運(yùn)行方式
同時(shí)獲得脫氮和除磷效果是實(shí)際工程中經(jīng)常遇到的問題。由于SBR法是在一個(gè)反應(yīng)器中的不 同運(yùn)行階段完成脫氮和除磷的不同過程的，因而為獲得良好的處理效果，進(jìn)行合理的運(yùn)行控 制便顯得尤為重要。圖3所示為考慮脫氮和除磷所需運(yùn)行條件而提出的SBR改進(jìn)運(yùn)行方式。 
為保證磷在厭氧階段的充分釋放，進(jìn)水期采用限量曝氣-攪拌的方式，同時(shí)嚴(yán)格控制DO≯02 mg/L。曝氣階段除進(jìn)行有機(jī)物的分解外，需保證硝化和攝磷的運(yùn)行條件，需有足夠的運(yùn)行時(shí)間。在曝氣階段結(jié)束后，為保證良好的脫氮效果，增加一道停曝?cái)嚢柽^程，在此階 段進(jìn)行反硝化作用。由于此時(shí)混合液中含有較高濃度的NO3--N，因而磷的提前釋放將受到抑制。此階段歷時(shí)一般為20h以上，時(shí)間延長，一方面可提高脫氮效率，另一方面可降低進(jìn)水階段混合液中NO3--N濃度，利于磷的充分釋放。為防止在沉淀階段發(fā)生磷的提前釋放問題，同樣將排泥階段與沉淀階段同時(shí)進(jìn)行，而將排水階段置后。?
此運(yùn)行方式中，需有足夠的曝氣時(shí)間，但應(yīng)將排泥和排水階段控制在較短的時(shí)間內(nèi)完成。工藝運(yùn)行的周期一般為10～14h。 2 SBR工藝的運(yùn)行控制 SBR工藝運(yùn)行中經(jīng)常遇到的問題是如何合理地控制排水和排泥問題，常因排水速度、水位控制及排泥量的掌握不當(dāng)而發(fā)生出水中SS過高或泥齡不合適等問題。對(duì)脫氮和除磷而言，出水中SS和泥齡的控制是十分重要的。
2?1排水量的合理控制?
合理控制排水不僅可充分利用反應(yīng)器的有效容積，而且是控制出水SS的關(guān)鍵。若排水過多或 排水速度過快，則將因在排水后期出水中夾帶較多的SS，從而不僅影響有機(jī)物的處理效果而 且影響磷的處理效果。研究表明［3］，如果污泥中的含磷量以6%計(jì)(一般為6%～8%) ，若SS升高10mg/L，將使出水中磷濃度升高0.6mg/L(見圖4)。  ?
為控制合理的排水量，需確定合理的排水深度。最優(yōu)排水深度h可用下式計(jì)算： h=H·(1-SVI·MLSS/106)-△h 式中 H——反應(yīng)器工作深度
△h—緩沖高度（一般取0.1～0.2m）
SVI—污泥容積指數(shù)
MLSS—混合液污泥濃度 由式(1)可知，排水深度不僅與工作深度有關(guān)，還與污泥的濃度和特性有關(guān)，因而宜在運(yùn)行 過程中及時(shí)分析上述參數(shù)，以確定h。如某SBR工藝的工作深度為55m，MLSS為3000mg/L，所測(cè)定污泥的SVI為100，若Δh考慮0.15m，則其排水高度應(yīng)為37m(如圖5所示 )。 
2.2 排泥量的合理控制
SBR工藝的排泥量（Qw——每一運(yùn)行周期所排剩余污泥量，m3） 一般按泥齡（θ）進(jìn)行控制，可用下式進(jìn)行計(jì)算： Qw=(T/24)·(H-h)/H·(V/θ) 式中 T——運(yùn)行周期
V——反應(yīng)器有效容積 如某SBR反應(yīng)器的有效容積為4500m3，運(yùn)行周期為10h，反應(yīng)器工作深度為55m，MLSS為3000mg/L，SVI為100，若設(shè)計(jì)泥齡為8d，則每運(yùn)行周期間的排泥量應(yīng)為76.7m3。
2?3強(qiáng)化脫氮除磷效果的其他措施
SBR反應(yīng)器通常是一個(gè)充放式的單空間反應(yīng)器，厭氧(或缺氧)及好氧反應(yīng)過程均在同一區(qū)間 的不同時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行，這不僅使進(jìn)水基質(zhì)及污泥在大空間內(nèi)混合而削弱了其實(shí)現(xiàn)特定處理目 標(biāo)所需的濃度梯度，而不同微生物的同時(shí)并存也影響了處理效果。因而通過SBR反應(yīng)器空間 結(jié) 構(gòu)的改進(jìn)，使污泥在較小的空間內(nèi)與進(jìn)水混合［4］，使不同的反應(yīng)過程在反應(yīng)器的不同區(qū)間內(nèi)連續(xù)進(jìn)行，無疑可控制良好的運(yùn)行條件和改善處理效果。?
根據(jù)反硝化和磷釋放的原理及所需的環(huán)境條件可知，在SBR反應(yīng)器內(nèi)設(shè)一個(gè)1h左右的 空間將混合液回流至該區(qū)域或分隔一個(gè)停留時(shí)間為30min左右的小區(qū)間(選擇器)，使進(jìn)水與回流污泥混合接觸，可控制良好的脫氮或除磷效果。目前，在實(shí)際工程中已有如ICEAS及CASS(CAST )等SBR的改進(jìn)工藝［5、6］，即是從不同的處理目標(biāo)出發(fā)而開發(fā)的。因而在實(shí)際工程應(yīng)用中，不應(yīng)忽視濃度梯度對(duì)處理效果的影響(如高的濃度梯度可促進(jìn)基質(zhì)被微生物的快速利用，從而強(qiáng)化磷的釋放和反硝化作用等)。? 3 結(jié)語 考慮脫氮的SBR工藝時(shí)，在曝氣和沉淀階段之間增加一個(gè)停曝?cái)嚢桦A段，可強(qiáng)化反硝化作 用；考慮除磷的SBR工藝時(shí)，除要求以限量曝氣的方式運(yùn)行外，還可改變沉淀、排水和排泥的運(yùn)行程序和操作方式，以防止磷的提前釋放；同樣，在同時(shí)脫氮除磷的SBR工藝中，須結(jié)合前述兩者的運(yùn)行要求進(jìn)行運(yùn)行方式的合理設(shè)計(jì)和控制。合理的排水和排泥量的控制，對(duì)保證處理效果有重要的影響，必須加以注意。 參考文獻(xiàn)：
［1］王東海等SBR在難降解有機(jī)物處理中的研究和應(yīng)用［J］中國給水排水，1999，15(11)：29-32?
［2］沈耀良等廢水生物處理新技術(shù)-理論與應(yīng)用［M］北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1999?
［3］沈耀良廢水生物脫氮除磷工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行中需考慮的幾個(gè)問題［J］環(huán)境 科學(xué)與技術(shù)，1996，(2)：36-40?
［4］張國照等強(qiáng)化吸附作用在生物除磷工藝中的應(yīng)用［J］給水排水，1999，2 5(8)：33-35?
［5］Goronszy M CIndustrial application of Cyclic Activated Sludge Te chnology［A］IAWQ Yearbook［C］1997,35-38
［6］Goronszy M CAdvancements in Cyclic Activated Sludge Tech nology［A］IAWQ Yearbook［C］1999，24-25
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收稿日期：2000-02-05 | 
