SBR工藝處理廢水的質量控制

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 教授等發起研究，具有工藝簡單，節省費用，理想的推流過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。
近幾年，SBR 工藝在我國的研究和應用得到了迅速發展，尤其是在處理水質水量變化很大的工業廢水時，得到了廣泛的應用，特別是隨著PLC 自動控制技術在SBR 工藝上的應用，使其處理效果得到了提高，減輕了工人的勞動強度，保證了設備的正常運行。本文結合前人研究及實際工程控制，討論了SBR 工藝實際操作中的時間設置及設置的理由和作用。
1、SBR 工藝的處理流程
SBR 工藝的運行過程主要分為5 個過程：（1）進水期：廢水進入SBR 反應池，進水達到預先設置的zui大液位線為止；（2）反應期：通過風機對其進行曝氣，使微生物進行生化反應；（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，準備進入下一個循環周期。
但是，在實際的運行中都對這五個基本階段進行一個變動。由于硝化反應結束后，微生物要進行反硝化反應，反硝化菌是兼性異養菌，在反硝化反應過程中要消耗有機物，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，在反硝化階段會產生大量的氮氣，如果不能及時把產生的氮氣吹脫，氮氣就會附在活性污泥上，阻礙其沉淀階段的沉淀，所以在實際運行過程中要進水補充一定的碳源和進行一定時間的吹脫，吹脫掉反硝化階段產生的氮氣。即運行的設置為進水、延遲曝氣、曝氣、二次進水、吹脫、沉淀、潷水、閑置等8 個階段。進水時間包含在延遲曝氣和曝氣的時間內。而所有的這些階段的執行都是PLC 根據時間設定的。
2、SBR 工藝處理廢水的實際控制
在廢水生物處理新技術一書中，沈耀梁等把曝氣方式分為非限制曝氣（一邊進水一邊曝氣）、限制曝氣（進水完畢后開始曝氣）和半限制曝氣（進水的后期開始曝氣）三種方式。
其實，每種曝氣方式都有其適應的范圍，非限制曝氣適應進水濃度比較高的水，為了防止進水濃度過高，導致活性污泥在吸附階段過度吸附，抑制活性污泥的活性，故在進水時即開始曝氣，使微生物邊吸附邊進行生化反應，減少高濃度的污水對微生物的抑制作用；限制曝氣是在進水完成后開始曝氣，適應于進水濃度比較低的水質，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，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間；半限制曝氣介于限制曝氣和非限制曝氣之間。
通過合理的設置延遲曝氣時間就可以利用這三種曝氣方式的優點，當延遲曝氣時間設置為“0”時曝氣方式為非限制曝氣；當延遲曝氣時間設置小于進水時間時曝氣方式為半限制曝氣；當延遲曝氣時間大于進水時間即為限制曝氣。
曝氣是整個SBR 工藝的核心部分，曝氣強度和曝氣時間的設置至關重要。PLC 對曝氣強度的控制有兩種方式：一種是曝氣時間固定不變，通過設置風機的頻率調整曝氣量；一種是以DO 為控制參數，使DO 在整個曝氣時間內保持在一定得范圍內。以曝氣時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，但是這種方式會導致在曝氣后期DO 含量過高，并且會造成一定的浪費。比較而言，以DO 為控制參數方式操作比較繁瑣。
但是，在實際操作過程中是把這兩種方式結合起來，手動的給風機設置一個頻率，這時可用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，標志著氨氮被降解到難降解的程度，這時應該結束曝氣。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有碳化階段大，所以在DO 出現*次突躍時應該把風機的頻率改小，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。二次進水的時間既是為反硝化階段提供碳源，也是反硝化的時間，二次進水的時間設置的長短可根據pH 的變化來判斷，pH 停止升高標志著反硝化的結束。有時在工業生產中會產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，會產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行，且硝化反應消耗產生大量的H+，使水中的平pH下降阻礙硝化反應的進一步進行。
在這種情況下，單純的靠延長曝氣時間效果不是太明顯，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，把二次進水時間設置成*次反硝化時間。*次曝氣以DO 和PH 這種參數結合作為控制參數，當DO 突然上升時意味著有機物被降解到難降解的階段，在降解有機物的過程中PH 是在連續上升的，當PH 由上升轉為下降說明有機物被降解到難降解的階段消化反應開始大量進行，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，說明硝酸鹽和亞硝酸鹽已經阻礙了硝化反應的進行，這是停止曝氣使其進行反硝化，反硝化時間還是以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 出現突躍時停止曝氣，實現了廢水的達標處理。