SBR法特性及其在啤酒工业废水处理中的应用

　　随着经济的不断发展，我国污水排放量不断增加。由于技术、经济条件的限制，许多污水均未做到达标排放，水环境的污染日趋严重，当前我国迫切需要一批能满足排放需求，处理效果好，运行费用低的污水处理技术和新工艺。通过环保工作者的不懈努力，许多污水处理新技术、新工艺在我国得到应用，其中间歇性活性污泥法(简称SBR)工艺发展迅速,近年来已成为我国污水处理的主导工艺，取得了许多研究成果和丰富的工程应用经验。

　　1 SBR法工艺特性及其改进[1]

　　1.1 SBR法简介

　　SBR是通过在时间上的交替实现传统活性污泥法的整个过程。它在流程上只有一个基本单元，将调节池、曝气池和沉淀池的功能集中在池子里，兼有水质水量调节、微生物降解、有机物和固液分离等功能。经典的SBR反应器的运行过程：进水—曝气—沉淀—滗水—待机。随着计算机和自动控制技术的飞速发展，解决了开发初期间歇操作中的复杂问题，使该工艺的优势得到充分发挥。SBR法处理污水具有以下优点[2]：①工艺简单，造价低;②时间上具有理想的推流式反应器的特性;③运行方式灵活，脱氮除磷效果好;④污泥沉降性能良好;⑤对进水水质水量的波动具有较好的适应性[3]。

　　2 SBR法工艺的改进

　　由于SBR工艺时间和空间上的特点，造就了SBR工艺在运行操作上的灵活性，使得SBR工艺的发展呈现了多样性，开发出了ICEAS、CASS、UNATANK等。

　　3 SBR法试验研究

　　在活性污泥处理系统中，有机底物从污水中去除过程的实质就是有机底物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程。在这个过程中所发生的一系列物理化学以及生物化学等反应都需要氧的参与。因此微生物对有机物的降解过程实质上就是对氧的利用过程。运行中可以用DO浓度作为过程控制和反应时间的控制参数[4]。

　　3.1试验设备和方法

　　试验中采用的SBR法装置，反应器有效容积10L，共三个，采用微孔曝气，溶解氧检测仪在线检测反应器内DO浓度，通过控制曝气量维持DO浓度恒定。DO与曝气量较小时用搅拌器使混合液混合充分。试验所用原水为啤酒废水，其主要成分包括多种糖类、酵母、醇类、氨基酸和蛋白质等有机物，属于含糖量较高的易溶解性废水，为维持微生物的正常生长，按BOD：氨：磷=100：5：1的比例向原水中投加氯化铵和磷酸二氢钾配制而成的营养液。

　　检测分析的项目有COD、DO、MLSS、SVI等，试验中的三个反应器内的有机物降解反应分别在高DO(DO=3.5mg/L,3.0mg/L,2.5mg/L,0.1mg/L)的条件下进行，相对应的反应器依次命名为1#、2#、3#，进水COD为600mg/L，混合液初始COD在400-500mg/L之间，污泥浓度维持在300mg/L左右，1#、2#、3#反应器内的反应时间分别为120min，135-165min和180-210min。反应过程中维持DO浓度基本恒定。其中：CODcr浓度600mg/L;TN浓度18.42mg/L;PH值6.5;BOD5浓度371mg/L;TP浓度为3.72mg/L。

　　3.2试验结果和分析

　　3.2.1 DO对有机物降解反应速率的影响

　　啤酒废水是一种可溶解性易降解工业废水。在反应开始，易降解有机物立即被微生物吸附，储存在细胞内用于后续的变化氧化反应。随着曝气的进行，剩余有机物不断地去除，在反应前期，有机物降解迅速，约lh左右有机物降解完毕。此过程中，底物浓度与反应时间几乎呈线性关系，有机底物以最大的速率进行分解，与底物浓度关系不大。当DO在2.0mg/L以上高浓度时，有机物降解速率受DO影响很小，有机物曲线几乎重合。而在中、低DO浓度的环境中，有机物降解速率受DO影响则较大，尤其是低DO浓度(DO<1.0mg/L时，需100 min左右有机物才能降到100mg/L以下)。当有机物降解到一定浓度之后，降解速率及耗氧速率均开始减少，需氧量也随之降低。到反应后期，反应器内有机物浓度很低(COD在100mg/L以下)，且大部分为不可生物降解的细胞残留物质。当DO浓度在2mg/L以上时，有机物降解速率与DO浓度间的关系，可用莫诺方程式采用线性回归通过计算机可求出氧饱和常数KO2为0.194mg/L，比IAMRRC推荐的KO2为0.2mg/L略小，这表示在较高浓度下，DO对有机物降解速率影响很小，这启示：为了节能没有必要维护曝气池中过高的DO浓度。

　　3.2.2 SBR工艺中DO对污泥指数的影响

　　DO浓度的高低影响着活性污泥微生物的生长，中DO浓度(DO=2.0-1.0mg/L)和高DO浓度(DO>2.0mg/L)环境下，SVI一直较低，尤其是在高DO浓度条件下，SVI均在35ml/g左右，这是因为，在DO适宜的情况下，微生物絮状菌占优势，相反丝状菌的生长则受到抑制。一直以来，低DO浓度被认为是引起丝状菌污泥膨胀的主要因素之一，且在笔者以前做的试验中，恒定曝气量在低DO浓度条件下也曾发生过丝状菌污泥膨胀。然而，本试验条件下，却出现了截然相反的试验结果，可能是因为在低DO环境中细菌能量水平降低，活性减弱，代谢过程缓慢，这使得在菌胶团的形成中起主要作用的荚膜的分泌量减少，污泥含水率下降，SVI值降低。另外，整个试验过程中DO浓度是逐渐低的，且每一DO值都有较长一段时间的驯化,这也可能是导致低DO条件下SVI降低的原因。

　　3.3结论

　　通过对上述结果的分析与评论，可以提出以下结论：

　　(1)SBR法处理啤酒工业废水中，DO浓度高(DO>2.0mg/L)时，有机物降解反应很快完成，DO对有机物降解速率的影响不大;相反，DO浓度较低(DO<0.8mg/L时，有机物降解完毕则需较长时间，DO对有机物降解速率有明显的影响，DO浓度越快，有机物降解速率越小。

　　(2)DO浓度对有机物比降解速率的影响可用莫诺方程式描述，试验中求得有机物最大比降解速率vmax=4.62d-1，氧饱和常数KO2=0.194mg/L。当DO>2.0mg/L时，有机物比降解速率接近最大值vmax，此时，再增大DO浓度并不能提高有机物降解速率。因此，为了节能，在曝气池中也没有必要维持过高的DO浓度。

　　(3)一般认为低DO是引起污泥膨胀的主要原因之一。然而，在本试验条件下，低DO浓度并没有引起膨胀，相反却使SVI值降低，但微生物活减弱，代谢过程缓慢，有机物降解速率降低。可见，在某种情况下，低DO浓度并不是引起污泥膨胀的充分与必要条件，这一 新的发现还有待于在进一步研究中验证。

　　4 结语

　　SBR工艺反应池内活性污泥驯化成熟后，活性高，降解率高，沉降性能好，适应能力强。在SBR工艺系统启动初期应大量曝气，提高有机负荷应该慎重，以免造成超负荷运行;当污泥凝聚性能好转时，则需有意加大负荷，以促进污泥生长，提高混合液污泥浓度。当30min沉降实验及混合液污泥浓度均显示污泥性能足够时，应及时排除剩余污泥，以免污泥老化，在污泥驯化期还要适时排放泥水分离后的上清液。在实际工作中，当处理规模大时，需多套SBR池并联运行，使控制系统及维护管理趋于复杂，故SBR法特别对于一般中、小型规模有机浓度较高、可生化性好的工业废水处理，具有较大的推广应用价值[5]。

　　参考文献：

　　[1] 肖大松.SBR处理城市生活污水的研究[J].重庆环境科学.1996，(815)：39-41

　　[2] 方先金，Horst A Jezierski，薛平.间歇式双向特环活性污泥法在工业废水处理中的应用。给水排水[J].2001，27(10)：59-61

　　[3] 李道棠，赵敏钧，间歇式活性污泥法技术特点及应用[J].上海交通大学学报，1996，30(9)45-48

　　[4] 刘建林.序批式活性污泥工艺(SBR)运行模式和设计方法研究[D]，1994

　　[5] Goronszy M..C.朱明权.循环式活性污泥法在工业废水中的应用[J]中国给水排水.1996，12(6)23-27

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