ASBR—SBR工艺在废水处理中的探讨

李少杰

摘 要：ASBR-SBR工艺在现阶段已经成为了一种潜力较强的废水处理工艺，除此之外还有SBR工艺和厌氧的优点，对废水的适应性很强。通过寻找最佳反应条件或改进工艺，可实现难生物降解的高浓度有机废水的脱氮、有机物氧化和除磷功能。处理构筑物操作较简单、资金投资少、方便管理、较高自动化水平。

关键词：ASBR-SBR工艺；高浓度；有机废水；生物降解

人类自工业化以来，在促进社会发展和文明进步的同时，对我们赖以生存的地球产生了巨大影响：人口剧增，资源短缺，环境严重污染。其中以环境污染问题最为突出：（1）物质种类增加了几十倍，其中包括许多种“三致”物质（致畸、致癌、致突变），这些物质被美国、欧盟、中国、日本等国家环保部门列入所谓的黑名单。（2）水资源在得到开发和利用的同时，水污染也日趋加剧，可供人们饮用的水源越来越少。（3）世界范围的第三次科技革命以来，科学—技术—产业化趋势更加明朗，环境保护技术的飞速发展，也是顺理成章、水到渠成，对此我们不难理解。

以往在处理好氧生物时存在以下不足：在脱氮与除磷方面效果不明显，同时在去除难生物降解有机物时效果亦不尽如人意，此外还存在微生物一旦遭遇有毒物质则敏感度十分高的缺陷。近年来研究出了一种新型处理方法，即序批式反应器（简称SBR），受到极大关注。SBR即对现有活性污泥法的改进与延伸，其生物反应机理基本上相似于活性污泥法，但是相较于活性污泥法而言又存在如下优势：其一，在一个反应器内具备多种功能，例如除磷、有机物氧化以及脱氮等；其二，在比较短的水力停留时间内，可以实现泥龄维持较长以及污泥浓度维持较高两种功能，继而拥有优良的反硝化以及硝化效果；其三，具有类型多样的微生物，能够显著降低对有毒物质的敏感性，提升抵抗力；其四，SBR在时间上属于理想推流状态，其底物浓度存在一个梯度，同时系统内部会交替出现好氧与缺氧，对于好氧丝状菌的顺利成长有不利影响。

厌氧序批式活性污泥法简称ASBR（Anaerobic Sequencing Batch Reactor，美国专利号为5185079），是20世纪90年代美国Dague教授等学者在处理厌氧生物时使用SBR后发展起来的，其主要特征为序批间歇运行，主要有以下4个阶段：进水、反应、沉淀以及排水。ASBR相较于连续流厌氧反应器具备以下优势：不会出现短流与断流情形；无需使用阻力较大的配水系统，在一定程度上降低了系统消耗；无需配备二次沉淀池，也不需要出水回流；系统中必不可少的滗水器以及搅拌设备为定型设备，在建设运行时具有较大的便利性；使用时灵活度高，具有较强的抗冲击能力，对于废水无规律排放以及间歇排放有较好的适应性；具备厌氧功能，同时具备SBR系统的所有优点。

在将污染物去除时，连续流技术相较于序批式间歇运行反应器效果较差，因为后者具备较多优势，故而在处理浓度较高的有机废水时可综合使用ASBR与SBR技术，以便更好地实现清除有机物、除磷以及脱氮的目标。

ASBR-SBR综合使用时其工艺流程如下：废水先流经ASBR反应池，而后再流入SBR反应池，最后出水。

在ASBR—SBR系统中，预处理反应器为ASBR，其主要作用在于将有机物去除。在反硝化与硝化反应（在SBR反应器中两种反应既可分别进行，亦可同时进行）之后，SBR可开展生物除磷脱氧工序，同时使有机物得到进一步清除。

联合使用ASBR与SBR，即将好氧与厌氧生物处理工艺进行综合，具备如下优势：ASBR在处理高浓度有机负荷时效果较好，同时还能够对降解难度较高的大分子物质进行转化，使其变为小分子，降低了其降解难度，使得废水具有更高的可生化性，有效减轻了SBR单元承受的负荷。SBR则具备多种功能，例如除磷、有机物氧化以及脱氮等；在处理构筑物时成本花费少，且结构简单，便于操作；可对处理全过程进行自动控制，具有较高的自动化水平，便于管理等。

联用ASBR-SBR后，其适应不同废水的能力以及去除率均获得极大提高。举个例子，在对染料废水进行处理时，好氧-厌氧二级SBR系统处于长期运行状态中，其能够将去除污染物的良好效果保留下来，同时系统在出水后，其水质具有较高的稳定性，在降解污染物时效果较好、效率较高。通过研究后发现，该系统在降解COD与RTB（活性翠蓝）时效率分别为93.7%与92.5%。由此可见其效率之高。使用厌氧-SBR对制药废水进行处理，其污泥产生率约为0.4kgMLSS/（kgBOD·d），相较于普通活性污泥法而言，其污泥产泥量减少了一半，节约了投资建设与运行成本。对于垃圾渗滤液中所含有的重金属离子、负荷极高的有机物以及氨氮，使用SBR进行处理其出水效果优良。这说明单从技术上而言，联用ASBR-SBR工艺具备可行性。

为使得ASBR-SBR工艺具备更优良的去除效果，需要对工艺进行改进或者找到最佳反应条件。对于ASBR而言，需做好以下几点：形成厌氧颗粒污泥，需具备较好的沉降性能，以有效提升单元抗冲击负荷能力；找到最佳反应时间与进水时间二者之间的比值，保证在去除COD时其效率高；对气力间歇搅拌强度进行控制，同时还要对反应碱度、温度进行控制，保证各个阶段所分配到的时间是合理的；对于ASBR工艺而言，负荷率与充水时间是极其重要的因素，要保证二者关系的科学性。对于SBR而言，则需保证以下几点：培养好氧颗粒污泥，以促使除磷、脱磷效果获得提升；将粉末活性炭添加至SBR反应器中，其对无法进行生物降解的部分具有较好的吸附作用，亦可充当生物膜载体；结合废水的性质选取最科学的曝气方式；可对SBR系统进行改进，使其成为两级系统：完全混合生物膜反应器CMBR或者单级SBR1+SBR2。有学者使用SBR1+CMBR工艺对牛场浓度较高的有机废水进行处理后，发现在去除污染物与硝化转化二者效率较高的情况下其HRT较短。若前提为污染物去除率一致，则改进后的两级处理系统相较于原系统而言，反应器体积只有原体积的2/3；亦可使用MSBR这种改良后的SBR工艺。究其实质，MSBR是由SBR系统与A2/0工艺联接而成，在进水与出水方面具备连续性，能够为微生物提供优良的水力与生存环境，进而使得在降解有机物、硝化氨氮以及反硝化的过程中一直保持高效性。还可使用改进后的ICEAS与DAT-IDAT工艺。

总而言之，ASBR-SBR联用工艺属于新型的废水处理工艺，具有广阔的发展前景，其涵盖了SBR与厌氧所具备的所有优点，亦克服了传统厌氧生物处理以及活性污泥法所具备的不足，具有极强的废水适应性，特别是针对难以进行生物降解且浓度较高的有机废水，在实际使用过程中效果优良。此外，该联用工艺还具备管理简便、操作难度低、成本花费少的优点，未来在我国将得到广泛使用。然而，ASBR-SBR目前还只能处理规模较小的水量，而对于除磷效果的提升、应用于处理规模较大的水量、将重金属离子有效清除、减少运行成本以及对污泥进行科学处理等课题还需进一步探讨研究。

参考文献

[1] 李秀金.ASBR—SBR组合反应器用于高浓度有机污水的处理[J].中国农业大学学报，2002.

[2] 刘长荣.厌氧—SBR工艺在制药废水处理中的应用[J].甘肃水利水电技术，2001.