SBR工艺在城市污水处理中的运用之研究

罗中玉

摘要： 本文针对SBR工艺在城市污水处理中的应用，首先介绍SBR工艺，论述工艺特征，分析该工艺的运用方式，阐述污水处理工程设计，总结了日后工作的几点启示，目的是提供优质水源。

Abstract： This paper aims at the application of SBR technology in urban sewage treatment. Firstly， it introduces the SBR process， discusses the characteristics of the process， analyzes the application method of the process， elaborates the design of the sewage treatment project， and summarizes some inspirations from the future work. The purpose is to provide a quality water source.

关键词： SBR工艺；城市污水处理；序批式间歇反应器；生物水污染

Key words： SBR process；municipal wastewater treatment；sequencing batch reactor；biological water pollution

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）16-0180-03

0 引言

SBR即间歇曝气活性污泥工艺，也被称作序批活性污泥工艺。最早这项技术的出现可以追溯到1914年，当时英国专家Ardern、Lockett在研究活性污泥的过程中所使用的便是间歇曝气。在自动控制以及在线监控等现代化技术飞速发展的现在，SBR工艺的研究也越来越深入，这就为今后的发展奠定了扎实的基础。随后发展至20世纪中期，美国专家Irvine教授在研究的过程中对序批式间歇反应器进行了定义并描述，并且在1980年，首次建设了SBR工艺污水处理厂。在我国，对于SBR的钻研和应用也十分深入，于1985年首次在上海建设了SBR废水处理设备，经过一段时间的改进之后所收获的处理效果非常理想，当前已经在各个城市的污水处理厂中加以运用。

1 SBR工艺

1.1 工艺介绍

SBR工艺即序批式活性污泥法，其本身是一种生物水污染处理方法。20世纪初期阶段，英国的专家便已经提出这项工艺在污水处理方面的优势，并且大力认识到在工艺污染处理效果上大于连续式活性污泥处理[1]。因為当时技术与设备不够先进，自控设备、曝气器与要求不相符，所以一直到70年代SBR才真正得到推广。我国对于SBR工艺的使用，可以追溯到20世纪的80年代，因为SBR工艺能够保证脱氮除磷的质量，所以在行业内得到了专业人士的高度认证。

1.2 处理特征

SBR工艺实际使用过程中所呈现出来的处理特征具体表现在以下几点：①污泥活性强。因为SBR工艺内包含了非常丰富的核糖核酸，能够满足微生物生长需求，通过工艺的处理也会提高污泥的质量浓度，使其达到一定水平，实现污水有害物质的降解处理；②SBR工艺适应性强[2]。不管水质和水量发生怎样的变化，使用SBR工艺都可以达到预期处理效果，工艺系统内所具备的排水功能、间歇式进水功能都是保证系统运行的重要前提，加强废水处理效率；③投资与费用科学合理。使用SBR工艺并不会涉及到非常多的成本，有非常高的性价比。

2 城市污水处理中SBR工艺运用模式

2.1 工艺流程

使用SBR工艺，流程主要分为五步：①进水。一旦污水经过了粗滤处理，在这之后便会陆续注入至预反应区内[3]。操作人员会在注入污水期间持续曝气，将污水通过导流的方式注入至IAT中，这一系列操作过程不会排水，所以污水水质、水量也不会发生显著的改变；②反应。操作人员要将污水引入至IAT内，如此一来便可以形成推流反应，这时配备废水生物处理设备，控制微生物的生长速率，尽快完成有机污染物降解。在这一过程中，反应池内污水浓度会显著增加，菌胶团能够吸附水内可溶性有机物，从而达到降低污水浓度的目的；③沉淀。一般沉淀这一操作出现与IAT结算过程中比较多，一旦工作人员停止曝气，BOD会沉淀，且降落至反应池底部。在氧气作用下，沉淀物质会氧化，继而开始脱氮；④排水。排水一般只是出现于IAT阶段，反应池内水位达到最高水位线要求，沉淀之后污水内污泥下沉，上层清水在设备的作用下相继排出反应池，一直到池中水位线达到最低水位要求之后，排水停止；⑤闲置。这是SBR工艺操作的最后一个阶段，操作人员按照污水性质设置参数，使其能够达到最为理想的效率，根据污水处理实例情况进行曝气、搅拌操作，从而获得较为理想的污水处理成效。

2.2 工艺控制与参数设置

为了对工艺质量提供保证，SBR工艺应用期间，需要控制工艺使用，并且合理设置技术参数。工作人员要根据污水处理状况展开控制操作，通常反应池内污泥浓度以5g/L为最佳，培养高浓度活性污泥，形成菌胶团絮状物、纤毛类原生动物；污泥沉降比例以8～18为最佳，静止沉淀以30min为最佳；反应池每周期反应时间以6h为最佳，根据水量控制闲置期[4]。除此之外，若出水均衡池水量储存满足一定标准要求，可以通过添加氯的方式进行消毒，按照污水处理标准进行更加深入的处理。生化处理完成后满足标准，便可以将处理水提供给需求方，反之则要再次深入处理，避免水资源浪费。

2.3 SBR关键技术

2.3.1 巴氏计量槽处理

污水处理过程中，一般会在沉砂池下游放置“巴氏计量槽”，槽中配备超声波流量计，渠道中放置温度计和pH计，用以搜集资料，并将资料传递至PLC设备，实时监测污水厂温度、进水量、酸碱度数值，使操作人员可以随时了解SBR工艺的实施状况。若数值变化异常，甚至出现大幅度的改变，操作人员要调查具体原因，采用针对性的处理手段将问题解决。

2.3.2 均匀配水处理

要想扩大城市规模，污水处理工作在其中占据了非常重要的地位，通过污水处理流程的完善，污水处理工程也会进行细化分组，例如分为9组SBR工艺处理池，这9组池的边池以交替进水法实施污水处理。因为配水管的长度和配水均匀性关系紧密，如果配水管的线路长，则会出现配水不均这一问题。因此，设计渠道配水管期间，需要对这该问题重点考虑，衡水位实施交替处理，将水泵、管道、闸门用量降低，如此一来既保证了配水的均匀性，又将污水处理花费的成本降低，处理厂可以节省更多的资金优化其余环节。与此同时，污水处理厂也可以应用轻型电动启闭闸门，提升工作效率，以免出现漏水问题。一旦反应池配水井引导2组沉砂池污水的汇集结束，每日排出厂外的水量可达24万m3，也有24万m3的水排入至反应池中，以此便可完成SBR处理。

2.3.3 旋流沉砂池处理

因为SBR工艺实际操作期间即有可能在反应池内形成漂流物，影响出水情况，因此在使用SBR工艺的过程中，可以在沉砂池内设置4台细格栅，确保每一台细格栅可以与删条间距保持一定间距，以2.4m和0.01m为最佳，只有如此才能够深层次处理污水悬浮物的目的[5]。细格栅下方也要配备4个旋流沉砂池，根据污水处理需求设置峰值流，使处理池能力与要求相符。

2.3.4 运行程序处理

由于SBR工艺是以持续性进水、间歇出水这一方式完成操作，因此反应池即生化反应池、沉淀池，这两个反应池在SBR工艺应用期间发挥的作用不同，运行周期中反应段时间、进水时间、沉淀时间也存在一些差异，这些差异都会影响污水的处理效果。基于此，操作人员要注意各环节的监督工作，根据现场处理呈现出来的实际效果，调整程序运行模式，保证污水处理的最终质量。

3 污水处理工程设计

3.1 污水处理规模参数

①污水处理规模：26万m3/d；

②污水综合变化系数：K=1.30；

③截流倍数：2.2；

④沉砂池处理能力：60万m3/d；

⑤消毒系统以及生化系统处理能力：30万m3/d。

3.2 設备参数与选型

3.2.1 进水泵

10台CP3602潜水排污泵，其中包含1台备用。进水泵参数设置如下：

①流量：Q=5065m3/h；

②扬程：H=12.0；

③电机功率：220kW；

④进水泵系统控制方式：就地手动与PLC自动控制。

3.2.2 鼓风机房

在鼓风机房中，需要放置高速离心鼓风机4台。每台鼓风机的流量设置为25000m3/h，且保证功率为650kW。实际操作期间，鼓风机主要是利用现场控制盘这一设备实现，现场操控盘包含了PLC触摸屏、控制水泵以及电加热器等，可以实现和上位协调机的实时通讯。

3.2.3 污泥脱水机房

在这一操作厂房内放置离心式脱水机3台，每台设备的处理量设置为20m3/h。通过离心脱水机操作之后的活性污泥，其含水率不能超过80%。

3.3 电控

污水处理厂内部的自控系统主要以集散式控制为主，设置中央控制室以及现场控制站。在中央控制室中要有计算机，发挥热备份的作用，一旦其中一台计算机出现故障，这时另外一台计算机便可以自动投入到操作中。操作人员使用专业键盘开发与修改控制系统参数。操作人员利用操作键盘对画面进行切换，通过观察画面实时了解工艺参数动态以及设备运行状态，是否发生故障等。这里所提到的全部工艺流程电机设备，其控制主体都是PLC控制，PLC被放置在专业控制柜中，设置触摸屏。设备运行控制方式则是以手动、自动为主，当设备处于正常运行状态下，使用自动控制，通过操作现场PLC，根据工艺要求、时间控制池中进气阀、剩余污泥泵以及回流污泥泵完成运行。气阀则是通过PLC实现开度控制，对池中需氧量进行控制，按照反应池中的DO仪实施控制操作。PLC主要采用的是模块化设计，主PLC机可以对其中一些在线参数进行修改。当恢复了电源断电之后，PLC、安装设备则会自动恢复运行。一旦设备出现故障，这时则会自动发出警报，将此刻运行状态显示在PC显示屏上。

3.4 最终效果

实际运行过程中，最为重要的问题是进出水自动控制、供气量调节、活性污泥浓度、厌氧、缺氧段控制等一系列问题。经过调试运行之后，当前所呈现的运行状态比较稳定，出水相较于设计要求较低。通过运行状况的分析，SBR工艺的应用获得了非常可观的处理效果。COD去除率为88.4%，BOD5去除率为93.9%，SS去除率为95.1%，NH4+-N以及TP小于设计值，所有设备的运行处于正常状态。由此可见，SBR工艺与城市污水处理非常适合。

4 日后工作启示

虽然SBR工艺已经取得了理想的成效，但是在实际生产、运行期间依然存在一些问题，需要进行优化，具体体现为以下几个方面：

①污泥浓度与出水水质有直接的关系，污泥浓度也直接影响出水水质。一旦污泥浓度低于要求，则表示处理不充分，但是出水悬浮物数量少。一旦污泥浓度高于要求，会获得比较好的处理效果，但是会产生大量出水悬浮物。特别是污泥沉降比>60，这时可以在操作现场观察到，滗水后期会出现带泥的问题，对出水水质视觉效果造成影响，基于此，需要通过运行分析对污泥沉降比进行控制，使其能够始终控制在15～30之间。

②曝气头堵塞。在9组SBR池内设置了DAT池，其中包含了超过2000只的曝气头，此外IAT池内也包含了超过1000只的曝气头，因为污泥沉降到池底，再加上曝气管道进水，极为容易出现曝气头堵塞以及曝气问题，对曝气效果造成影响。真正运行的过程中，需要降低水位，以提升曝气量，将沉积于曝气头表面污泥去除。针对已经脱落曝气头，需要马上更换，以免对其余曝气区域造成影响。

③分析处理成本。污水处理运行成本更多体现在电费缴纳方面，鼓风机也是电量消耗的主要设备。针对这一点，可以通过公式对风机轴功率进行计算。如果不对正常出水造成影响，风机曝气量降低，则会相应的降低鼓风机轴功率，可以节约成本费用。

5 结束语

综上所述，SBR工艺在实际运用过程中体现出非常强的灵活性，对时间进行控制可以满足多元化功能需求，对曝气时间进行调节可以满足出水水质需求，并且得到非常稳定的效果。SBR工艺操作非常简便，调节池容积也比较小，甚至可以不设置调节池和二次沉淀，无需花费多余的投资，性价比非常高。反应期间，基质溶度梯度以及反应推动力比较大，针对水量与水质变化也有非常强的适应性。在城市污水处理中加以应用，充分发挥出SBR工艺价值，明确污水处理流程，针对性处理城市中存在的污水问题，提高污水处理质量，切实改善水质，提高环境效益与社会效益，实现城市经济的可持续发展。

参考文献：

[1]苗纪伟，等.倒置A～2/O工艺在城市污水处理中的生产性应用[J].河南师范大学学报（自然科学版），2004（01）：56-59.

[2]李自勋，等.合建式奥贝尔氧化沟工艺在城市污水处理中的应用[J].中国给水排水，2010（20）：139-140.

[3]郝轶鹏，等.CAST工艺在城市污水处理中的应用研究[J].低温建筑技术，2009，31（11）：110-112.

[4]游卫强，等.水解工艺在城市污水处理中的应用[J].五邑大学学报（自然科学版），2007（03）：74-78.

[5]韩春柳，等.微孔曝气氧化沟工艺在城市污水处理中的应用分析[J].河北工程技术高等专科学校学报，2013（02）：15-19.