SBR工艺处理废水的质量控制

SBR 法即序列间歇式（ 序批式） 活性污泥法（sequencing batch reactor），该方法自20 世纪70 年代由美国R.IrVine 教授等发起研究，具有工艺简单，节省费用，理想的推流过程使生化反应推力大，效率高，运行方式灵活，脱氮除磷效果好，能防止污泥膨胀等特点。
近几年，SBR 工艺在我国的研究和应用得到了迅速发展，尤其是在处理水质水量变化很大的工业废水时，得到了广泛的应用，特别是随着PLC 自动控制技术在SBR 工艺上的应用，使其处理效果得到了提高，减轻了工人的劳动强度，保证了设备的正常运行。本文结合前人研究及实际工程控制，讨论了SBR 工艺实际操作中的时间设置及设置的理由和作用。
1、SBR 工艺的处理流程
SBR 工艺的运行过程主要分为5 个过程：（1）进水期：废水进入SBR 反应池，进水达到预先设置的zui大液位线为止；（2）反应期：通过风机对其进行曝气，使微生物进行生化反应；（3）沉淀期：停止曝气使活性污泥自然沉淀，使其固液分离；（4）排水期：固液分离完后，把上清液滗出；（5）闲置期：反应器闲置，准备进入下一个循环周期。
但是，在实际的运行中都对这五个基本阶段进行一个变动。由于硝化反应结束后，微生物要进行反硝化反应，反硝化菌是兼性异养菌，在反硝化反应过程中要消耗有机物，但由于在好氧阶段有机物基本全部被降解，所以要进水补充一定的碳源，为反硝化菌提供有机碳源，在反硝化阶段会产生大量的氮气，如果不能及时把产生的氮气吹脱，氮气就会附在活性污泥上，阻碍其沉淀阶段的沉淀，所以在实际运行过程中要进水补充一定的碳源和进行一定时间的吹脱，吹脱掉反硝化阶段产生的氮气。即运行的设置为进水、延迟曝气、曝气、二次进水、吹脱、沉淀、滗水、闲置等8 个阶段。进水时间包含在延迟曝气和曝气的时间内。而所有的这些阶段的执行都是PLC 根据时间设定的。
2、SBR 工艺处理废水的实际控制
在废水生物处理新技术一书中，沈耀梁等把曝气方式分为非限制曝气（一边进水一边曝气）、限制曝气（进水完毕后开始曝气）和半限制曝气（进水的后期开始曝气）三种方式。
其实，每种曝气方式都有其适应的范围，非限制曝气适应进水浓度比较高的水，为了防止进水浓度过高，导致活性污泥在吸附阶段过度吸附，抑制活性污泥的活性，故在进水时即开始曝气，使微生物边吸附边进行生化反应，减少高浓度的污水对微生物的抑制作用；限制曝气是在进水完成后开始曝气，适应于进水浓度比较低的水质，因为活性污泥的吸附强度和快慢与污水中有机物的浓度有关，浓度越高吸附的越快，这种曝气方式可以使污水中有机物的浓度相对提高，减少活性污泥的吸附时间；半限制曝气介于限制曝气和非限制曝气之间。
通过合理的设置延迟曝气时间就可以利用这三种曝气方式的优点，当延迟曝气时间设置为“0”时曝气方式为非限制曝气；当延迟曝气时间设置小于进水时间时曝气方式为半限制曝气；当延迟曝气时间大于进水时间即为限制曝气。
曝气是整个SBR 工艺的核心部分，曝气强度和曝气时间的设置至关重要。PLC 对曝气强度的控制有两种方式：一种是曝气时间固定不变，通过设置风机的频率调整曝气量；一种是以DO 为控制参数，使DO 在整个曝气时间内保持在一定得范围内。以曝气时间不变的控制方式可以以DO 做为有机物和氨氮被降解完的标志，但是这种方式会导致在曝气后期DO 含量过高，并且会造成一定的浪费。比较而言，以DO 为控制参数方式操作比较繁琐。
但是，在实际操作过程中是把这两种方式结合起来，手动的给风机设置一个频率，这时可用DO 作为有机物和氨氮被降解到难降解程度的标志。当DO 出现*次突跃，标志着有机物被降解到难降解的程度，当DO 出现第二次突跃，标志着氨氮被降解到难降解的程度，这时应该结束曝气。这种以DO 作为曝气结束的标志。硝化菌在活性污泥中所占的比例非常小，故硝化反应的耗氧率没有碳化阶段大，所以在DO 出现*次突跃时应该把风机的频率改小，以防止曝气后期污水中DO 含量太高导致活性污泥的絮凝性降低，降低污泥的沉淀性能。二次进水的时间既是为反硝化阶段提供碳源，也是反硝化的时间，二次进水的时间设置的长短可根据pH 的变化来判断，pH 停止升高标志着反硝化的结束。有时在工业生产中会产生氨氮非常高的废水，处理这种废水就不能按上面的设置，这是因为在曝气阶段硝化反应非常强烈，会产生大量的硝酸盐和亚硝酸盐，硝酸盐和亚硝酸盐在水中积累阻碍了硝化反应得进行，且硝化反应消耗产生大量的H+，使水中的平pH下降阻碍硝化反应的进一步进行。
在这种情况下，单纯的靠延长曝气时间效果不是太明显，因此，可把SBR 工艺的运行方式改为分段运行，把吹脱设置成二次曝气，把二次进水时间设置成*次反硝化时间。*次曝气以DO 和PH 这种参数结合作为控制参数，当DO 突然上升时意味着有机物被降解到难降解的阶段，在降解有机物的过程中PH 是在连续上升的，当PH 由上升转为下降说明有机物被降解到难降解的阶段消化反应开始大量进行，在硝化反应阶段pH 是应该下降的，当pH 不再下降，而DO 持续上升时，说明硝酸盐和亚硝酸盐已经阻碍了硝化反应的进行，这是停止曝气使其进行反硝化，反硝化时间还是以pH 为控制参数，在反硝化阶段pH 应是连续上升的，当PH 不在上升说明反硝化反应结束，第二次曝气以DO 做为参数，当DO 出现突跃时停止曝气，实现了废水的达标处理。