SBR工藝處理廢水的質(zhì)量控制

SBR 法即序列間歇式（ 序批式） 活性污泥法（sequencing batch reactor），該方法自20 世紀70 年代由美國R.IrVine 教授等發(fā)起研究，具有工藝簡(jiǎn)單，節省費用，理想的推流過(guò)程使生化反應推力大，效率高，運行方式靈活，脫氮除磷效果好，能防止污泥膨脹等特點(diǎn)。
近幾年，SBR 工藝在我國的研究和應用得到了迅速發(fā)展，尤其是在處理水質(zhì)水量變化很大的工業(yè)廢水時(shí)，得到了廣泛的應用，特別是隨著(zhù)PLC 自動(dòng)控制技術(shù)在SBR 工藝上的應用，使其處理效果得到了提高，減輕了工人的勞動(dòng)強度，保證了設備的正常運行。本文結合前人研究及實(shí)際工程控制，討論了SBR 工藝實(shí)際操作中的時(shí)間設置及設置的理由和作用。
1、SBR 工藝的處理流程
SBR 工藝的運行過(guò)程主要分為5 個(gè)過(guò)程：（1）進(jìn)水期：廢水進(jìn)入SBR 反應池，進(jìn)水達到預先設置的zui大液位線(xiàn)為止；（2）反應期：通過(guò)風(fēng)機對其進(jìn)行曝氣，使微生物進(jìn)行生化反應；（3）沉淀期：停止曝氣使活性污泥自然沉淀，使其固液分離；（4）排水期：固液分離完后，把上清液潷出；（5）閑置期：反應器閑置，準備進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)周期。
但是，在實(shí)際的運行中都對這五個(gè)基本階段進(jìn)行一個(gè)變動(dòng)。由于硝化反應結束后，微生物要進(jìn)行反硝化反應，反硝化菌是兼性異養菌，在反硝化反應過(guò)程中要消耗有機物，但由于在好氧階段有機物基本全部被降解，所以要進(jìn)水補充一定的碳源，為反硝化菌提供有機碳源，在反硝化階段會(huì )產(chǎn)生大量的氮氣，如果不能及時(shí)把產(chǎn)生的氮氣吹脫，氮氣就會(huì )附在活性污泥上，阻礙其沉淀階段的沉淀，所以在實(shí)際運行過(guò)程中要進(jìn)水補充一定的碳源和進(jìn)行一定時(shí)間的吹脫，吹脫掉反硝化階段產(chǎn)生的氮氣。即運行的設置為進(jìn)水、延遲曝氣、曝氣、二次進(jìn)水、吹脫、沉淀、潷水、閑置等8 個(gè)階段。進(jìn)水時(shí)間包含在延遲曝氣和曝氣的時(shí)間內。而所有的這些階段的執行都是PLC 根據時(shí)間設定的。
2、SBR 工藝處理廢水的實(shí)際控制
在廢水生物處理新技術(shù)一書(shū)中，沈耀梁等把曝氣方式分為非限制曝氣（一邊進(jìn)水一邊曝氣）、限制曝氣（進(jìn)水完畢后開(kāi)始曝氣）和半限制曝氣（進(jìn)水的后期開(kāi)始曝氣）三種方式。
其實(shí)，每種曝氣方式都有其適應的范圍，非限制曝氣適應進(jìn)水濃度比較高的水，為了防止進(jìn)水濃度過(guò)高，導致活性污泥在吸附階段過(guò)度吸附，抑制活性污泥的活性，故在進(jìn)水時(shí)即開(kāi)始曝氣，使微生物邊吸附邊進(jìn)行生化反應，減少高濃度的污水對微生物的抑制作用；限制曝氣是在進(jìn)水完成后開(kāi)始曝氣，適應于進(jìn)水濃度比較低的水質(zhì)，因為活性污泥的吸附強度和快慢與污水中有機物的濃度有關(guān)，濃度越高吸附的越快，這種曝氣方式可以使污水中有機物的濃度相對提高，減少活性污泥的吸附時(shí)間；半限制曝氣介于限制曝氣和非限制曝氣之間。
通過(guò)合理的設置延遲曝氣時(shí)間就可以利用這三種曝氣方式的優(yōu)點(diǎn)，當延遲曝氣時(shí)間設置為“0”時(shí)曝氣方式為非限制曝氣；當延遲曝氣時(shí)間設置小于進(jìn)水時(shí)間時(shí)曝氣方式為半限制曝氣；當延遲曝氣時(shí)間大于進(jìn)水時(shí)間即為限制曝氣。
曝氣是整個(gè)SBR 工藝的核心部分，曝氣強度和曝氣時(shí)間的設置至關(guān)重要。PLC 對曝氣強度的控制有兩種方式：一種是曝氣時(shí)間固定不變，通過(guò)設置風(fēng)機的頻率調整曝氣量；一種是以DO 為控制參數，使DO 在整個(gè)曝氣時(shí)間內保持在一定得范圍內。以曝氣時(shí)間不變的控制方式可以以DO 做為有機物和氨氮被降解完的標志，但是這種方式會(huì )導致在曝氣后期DO 含量過(guò)高，并且會(huì )造成一定的浪費。比較而言，以DO 為控制參數方式操作比較繁瑣。
但是，在實(shí)際操作過(guò)程中是把這兩種方式結合起來(lái)，手動(dòng)的給風(fēng)機設置一個(gè)頻率，這時(shí)可用DO 作為有機物和氨氮被降解到難降解程度的標志。當DO 出現*次突躍，標志著(zhù)有機物被降解到難降解的程度，當DO 出現第二次突躍，標志著(zhù)氨氮被降解到難降解的程度，這時(shí)應該結束曝氣。這種以DO 作為曝氣結束的標志。硝化菌在活性污泥中所占的比例非常小，故硝化反應的耗氧率沒(méi)有碳化階段大，所以在DO 出現*次突躍時(shí)應該把風(fēng)機的頻率改小，以防止曝氣后期污水中DO 含量太高導致活性污泥的絮凝性降低，降低污泥的沉淀性能。二次進(jìn)水的時(shí)間既是為反硝化階段提供碳源，也是反硝化的時(shí)間，二次進(jìn)水的時(shí)間設置的長(cháng)短可根據pH 的變化來(lái)判斷，pH 停止升高標志著(zhù)反硝化的結束。有時(shí)在工業(yè)生產(chǎn)中會(huì )產(chǎn)生氨氮非常高的廢水，處理這種廢水就不能按上面的設置，這是因為在曝氣階段硝化反應非常強烈，會(huì )產(chǎn)生大量的硝酸鹽和亞硝酸鹽，硝酸鹽和亞硝酸鹽在水中積累阻礙了硝化反應得進(jìn)行，且硝化反應消耗產(chǎn)生大量的H+，使水中的平pH下降阻礙硝化反應的進(jìn)一步進(jìn)行。
在這種情況下，單純的靠延長(cháng)曝氣時(shí)間效果不是太明顯，因此，可把SBR 工藝的運行方式改為分段運行，把吹脫設置成二次曝氣，把二次進(jìn)水時(shí)間設置成*次反硝化時(shí)間。*次曝氣以DO 和PH 這種參數結合作為控制參數，當DO 突然上升時(shí)意味著(zhù)有機物被降解到難降解的階段，在降解有機物的過(guò)程中PH 是在連續上升的，當PH 由上升轉為下降說(shuō)明有機物被降解到難降解的階段消化反應開(kāi)始大量進(jìn)行，在硝化反應階段pH 是應該下降的，當pH 不再下降，而DO 持續上升時(shí)，說(shuō)明硝酸鹽和亞硝酸鹽已經(jīng)阻礙了硝化反應的進(jìn)行，這是停止曝氣使其進(jìn)行反硝化，反硝化時(shí)間還是以pH 為控制參數，在反硝化階段pH 應是連續上升的，當PH 不在上升說(shuō)明反硝化反應結束，第二次曝氣以DO 做為參數，當DO 出現突躍時(shí)停止曝氣，實(shí)現了廢水的達標處理。