淺談SBBR工藝
來源：文檔之家 作者：網(wǎng)絡(luò) 日期：2022-07-01
SBBR是序批式生物膜反應(yīng)器(Sequencing Biofilm Batch Reactor)的簡稱,又稱膜法SBR(BABR)，是國內(nèi)外正在研究、應(yīng)用的一種污水生物處理新工藝。
SBBR是在SBR反應(yīng)器內(nèi)裝填不同的填料(如纖維填料、活性炭、陶粒等)而開發(fā)出來的一種新型復(fù)合式生物膜反應(yīng)器,填料的介入為微生物提供了更為有利的生存環(huán)境。在縱向上微生物構(gòu)成一個由細菌、真菌、藻類、原生動物、后生動物等多個營養(yǎng)級組成的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng),在橫向上順水流到載體的方向構(gòu)成了一個懸浮好氧型、附著好氧型、附著兼氧型和附著厭氧型的具有多種不同活動能力、呼吸類型、營養(yǎng)類型的微生物系統(tǒng),從而大大提高了反應(yīng)器的處理能力和穩(wěn)定性。
隨著社會的發(fā)展與人們膳食結(jié)構(gòu)的變化，城市生活污水的含氮量增加，導(dǎo)致低C/N(質(zhì)量比) 的狀況大量出現(xiàn)【1】，一般認為當有機物與氮素的質(zhì)量濃度的比值在2 ~7即為低C/N(質(zhì)量比).采用傳統(tǒng)工藝處理低C/N(質(zhì)量比)污水，由于碳源不足導(dǎo)致TN質(zhì)量濃度嚴重超過排放標準，污染水源，破壞水體生態(tài)平衡.由此可見，探索和研究低能耗處理低C/N(質(zhì)量比)污水脫氮率，己逐漸變?yōu)閲鴥?nèi)重要的研究方向【2】。SBBR工藝以其水力停留時間短、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、出水水質(zhì)好、系統(tǒng)運行維護費用低等優(yōu)點，在處理低C/N(質(zhì)量比)城市生活污水方面具有很強的優(yōu)越性【3】.那么什么是SBBR工藝呢？
SBBR是序批式生物膜反應(yīng)器( Sequencing Biofilm Batch Reactor)的簡稱，又稱膜法SBBR 【4】。最早由Uonzale和Wilderer于1990年提出，是國內(nèi)外正在研究、應(yīng)用的一種污水生物處理新工藝。它是在SBR反應(yīng)器內(nèi)裝填粘土、砂礫、無煙煤顆粒等惰性顆粒填料，或活性炭、海綿及一些特殊的塑料類填料而開發(fā)出來的一種新型復(fù)合式生物膜反應(yīng)器，同時也是一種間歇型反應(yīng)器【5】。
根據(jù)填料形式和工藝運行模式的不同，SBBR工藝一般分為3類【6】：
1)序批式流動床生物膜反應(yīng)器(Fluidized bed sequencing batch biofilm reactor)，也叫流動
填料式。此類SBBR工藝的生物載體是粒狀可流動化的，如顆?；钚蕴?，其運行原理與生物流化床相類似。
2)序批式固定床生物膜反應(yīng)器(Packed bed sequencing batch biofilm reactor)，又叫固定填
料式。此類SBBR都是以固定性生物載體作為其填料，如陶粒、軟纖維填料、聚乙烯填料或纖維與聚乙烯復(fù)合的組合填料等，其工作原理與傳統(tǒng)滴濾池及接觸氧化池極為相似。
3)序批式微孔膜生物反應(yīng)器(Sequencing batch membrane biofilm reactor)，又稱為微孔膜
SB-BR。顧名思義，此類SBBR是以可透過性(gas permeable membranes)作為載體填料，如中空纖維膜、活性炭膜和硅橡膠膜，既可以為微生物提供附著載體，又可以起到充氧的作用。SBBR 工藝可以根據(jù)不同的水質(zhì)選擇不同的填料，從而在微生物環(huán)境、微生物群體的優(yōu)勢組分及活性等方而具有傳統(tǒng)活性污泥法SBR 工藝不可比擬的優(yōu)勢，可實現(xiàn)不同類型廢水的高效去除。
SBBR 工藝流程
SBBR 工藝是由SBR 工藝發(fā)展而來，因此與SBR 工藝有著相似的工藝流程，即一個完整的運行周期包括5個階段:進水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置。在一個運行周期中，各個階段的運行時間、混合液體積變化以及運行狀態(tài)等都可根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)要求等靈活掌握。
（1） 進水:接納污水，水位上升，注水達到預(yù)定高度時進行反應(yīng)。從這個意義上來說，反
應(yīng)器起到調(diào)節(jié)池的作用，因此，反應(yīng)器對水質(zhì)、水量的變動有一定的適應(yīng)性。并且，反應(yīng)器內(nèi)總會有上一周期的剩余水量，因此反應(yīng)器具有一定的抗沖擊負荷能力。
（2）反應(yīng):本工藝最主要的一道工序。污水中的污染物質(zhì)(BOD, COD, NH3}N, TN, TP)大部分在此階段中去除。據(jù)反應(yīng)過程中好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)的不同而達到脫氮除磷
的良好效果。
（3）沉淀:相當于活性污泥法連續(xù)系統(tǒng)的二次沉淀池。停止曝氣和攪拌，式混合液處于靜止狀態(tài)，實現(xiàn)泥水分離，由于本工序是靜止沉淀，沉淀效果一般良好。此過程中脫
落的生物膜同樣進行重力沉降，或附著在生物膜上，或沉淀至反應(yīng)器底部。
（4）出水:經(jīng)沉淀后的上清液，作為處理水排放。一直到最低水位，在反應(yīng)器內(nèi)殘留一部分活性污泥，作為泥種。
（5）閑置:待機工序，即在處理水排放后，反應(yīng)器處于停滯狀態(tài)，等待下一個操作周期的開始。但是，值得一提的是此階段有別于一般的SBR工藝，閑置時間不宜過長，否
則暴露在空氣中的生物膜脫落或失水，導(dǎo)致下一周期微生物活性恢復(fù)緩慢。
SBBR工藝特點【9】
SBBR工藝結(jié)合了SBR工藝、生物膜工藝以及膜分離技術(shù)的特點，既具有SBR優(yōu)點，又具有獨特的優(yōu)點。
1)多樣的生物相
SBBR中的微生物附著在填料上生長，易于生長繁殖，通過進水、反應(yīng)、排水三個間歇式的運行階段使得生物膜上的微生物均勻分布，這樣增殖速度慢，世代時間長的細菌和較高級的微生物能棲息在不同膜層上。同時多種微生物的棲息，在生物膜上形成較長的食物鏈，使工藝具有較強的脫氮除磷效果。
2)耐沖擊負荷
間歇式的運行方式造成膜層間微生物生物活性更高，生長速率更快，單位反應(yīng)器容積內(nèi)的生物量高，可達活性污泥法的5倍-20倍，這使得微生物對進水底物具有較強的快速吸附作用，提高了系統(tǒng)對水質(zhì)水量變化的應(yīng)變能力，增強了工藝整體的穩(wěn)定性。
3）節(jié)省工藝流程和運行費用
由于反應(yīng)器的間歇停止起到了二沉池的作用，因此不需要建設(shè)普通活性污泥法處理中的二沉池，減少了占地而積，降低了基建投資。在運行過程中，SBBR工藝不設(shè)污泥回流，降低運行費用;生物膜系統(tǒng)也避免了污泥膨脹，而且產(chǎn)生的剩余污泥產(chǎn)量少，降低了污泥處理與處置費用。
存在問題【10】
SBBR工藝是一種正在發(fā)展、正在完善、正在探索的技術(shù)，許多的研究正在實驗嘗試階段，因此，現(xiàn)階段的發(fā)展中仍存在許多問題。
1）理論基礎(chǔ)
好氧、缺氧、厭氧交替運行時脫氮除磷的原理己基本明了，但是在非穩(wěn)定狀態(tài)下，活性污泥的微生物代謝理論有待完善，微生物種群分布、活性與DO的關(guān)系仍有待進一步解釋。2）填料選擇
填料是微生物的棲息地，填料的選擇(包括種類、數(shù)量)直接影響到系統(tǒng)生物量的大小，生物量的多少又直接影響到SBBR運行的成敗與系統(tǒng)處理效率的高低。因此，填料的選擇也是目前研究的一個熱點和難點，怎樣選擇一種填料既能兼顧處理效果與運行管理，又能符合經(jīng)濟適用原則，這也就成為現(xiàn)階段的一個制約問題。
3）運行工況
目前正處于實驗研究階段的實際情況決定了SBBR工藝運行參數(shù)的不優(yōu)化、不穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段還沒有科學、可靠的設(shè)計模式、設(shè)計依據(jù)與運行模式參數(shù)以及成熟的運行管理經(jīng)驗供大家參考，這些問題的解決只有通過實驗室的小試，定量或定性的控制影響因素來研究微生物的種類、活性及處理效率，從而確定出最佳的運行工況參數(shù)。
SBBR工藝國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
國內(nèi)現(xiàn)狀
國內(nèi)學者主要集中研究SBBR工藝在工業(yè)廢水和城市生活污水的處理效果等方面。
唐維彬等【11】結(jié)合SBBR和曝氣生物濾池(BAF)處理豬皮制革廢水，SBBR裝置有效容積5 L, BAF裝置有效容積2. 5 L，兩裝置內(nèi)置有機玻璃彈性填料。進水COD在200 g/L一40 000 g/L,TDS在200 mg/L一46 000 mg/L}pH=4. 0-12 。SBBR單元運行周期控制在12 h，其中曝氣10 h，靜置1h，換水1 h, COD去除率在88%一94 %r，但對氨氮去除率稍低，因此SBBR 可作為COD去除的主要單元，有效緩解氨氮去除對微生物的營養(yǎng)競爭。
常風民等研究了SBBR處理睛綸生產(chǎn)廢水，廢水進水水質(zhì)COD 600 mg/L一1 300 mg/L，BOD 350 mg/L一450 mg/L，TN 190 mg/L一225 mg/L，NH4+-N80 mg/L一105 mg/L。在曝氣時間3 h,溶解氧4. 5 mg/L - 5. 5 mg/L，補充無機碳源碳酸氫鈉0. 5mg/L ，缺氧停留時間為2h后的處理效果為:COD處理率為75 %，BOD為98% ,TOC為70% , NH4+-N為94 % ,TN 為80 %，顯示出SBBR在處理高濃度睛綸廢水的優(yōu)勢。
國外現(xiàn)狀
國外學者研究SBBR工藝主要用于處理有毒、有害、難降解廢水?！?2】
C. Di Iaconi等利用SBBR工藝結(jié)合臭氧工藝處理高濃度制革廢水·實驗進水COD濃度不小于3 500 mg/L，NH4+-N濃度在200 mg/L一300 mg/L之間。反應(yīng)實驗控制在常溫20 ℃,填料選用具有歐洲專利的KMT填料，長7 mm，直徑11 mm,表面積450 ㎡/m3，密度0.95 g/cm 3，通過外循環(huán)來保證底物和生物體在反應(yīng)器內(nèi)的一致分布，曝氣使用純?nèi)芙庋跻员泐A(yù)處理水體中的脂肪、碳水化合物等雜質(zhì)，臭氧量固定在0. 8 A和100 L/h。實驗反應(yīng)控制在8h，進水、缺氧、好氧及出水時間控制在不同時間·當反應(yīng)負荷從1. 6 kg COD / (m3·d)提高到3 kg COD / (m3·d)，COD,氨氮和TSS的去除率分別在92% , 98%和100 %，顯示出SBBR 工藝在處理高濃度制革廢水時，具有良好的耐沖擊負荷能力及高效的處理能力。S. V enkata Mohan等利用顆?；钚蕴?/span>
(CAC)作為填料，處理由10個化工廠收集到的混合廢水，廢水進水水質(zhì)COD 6 000 mg/L, BOD 2 600 mg/L,硫酸鹽1 750 mg/L。反應(yīng)器采用的高與直徑比(H=0.22 m,d=0.07 m)H/d>3，實驗水力停留時間(HRT)24 h，反應(yīng)溫度在(26士2)℃。初始容積負荷控制在1.7 kg COD/ (m3·d)，COD濃度已表現(xiàn)出較高的去除率，達到78%，即使容積負荷達到3.5 kg COD/ (m3·d) ,5.5 kg COD/ (m3·d)時，COD去除率仍然達到49%和39%。提高容積負荷雖然使得COD去除率降低，但整個實驗過程沒有產(chǎn)生過程抑制，表明GAC作為緩沖劑和填料，對有毒化學物質(zhì)侵害的降低作用是明顯的。
結(jié)語
作為一種將SBR周期操作和生物膜技術(shù)相結(jié)合的工藝，SBBR拓展了普通SBR技術(shù)和傳統(tǒng)生物膜工藝的處理能力，是一種實用、靈活的新型廢水處理生物技術(shù)，具有許多其他污水處理工藝不可逾越的優(yōu)勢。SBBR不僅在工業(yè)水處理、難降解有機物的處理上有較大優(yōu)勢，而且在城市污水處理的脫氮除磷方面也具有廣闊的發(fā)展前景，必將在以后的生活中給人們帶來更加顯著的環(huán)境效益與社會效益。
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