王亞宜¹，李探微²，彭永臻¹，王淑瑩¹，祝貴兵¹
（1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150090；2.浙江工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，浙江杭州 31004）

　　摘　要：在序批式活性污泥（SBR）反應(yīng)器中填充彈性立體填料，形成序批式生物膜反應(yīng)器（SBBR），對(duì)SBBR和SBR去除CODcr和NH₃－N的效果進(jìn)行對(duì)比研究。結(jié)果表明：SBBR對(duì)CODcr，NH₃－N及濁度的去除效果均高于相同試驗(yàn)條件下SBR，特別是在反應(yīng)溫度較低時(shí)，SBBR出水水質(zhì)優(yōu)于SBR。
　　關(guān)鍵詞：污水處理；反應(yīng)器；序批式生物膜反應(yīng)器（SBBR）；填料
　　中圖分類號(hào)：X703.1
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　文章編號(hào)：1009－2455（2002）06－0004－03

Comparisons between SBBR Method and SBR Method
WANG Ya-yi,LI Tan-wei2, PENG Yong-zhen1, WANG Shu-ying1, ZHU Gui-bing1
(1.Municipal Environmental Engineering Institute, Harbin University of Technology, Harbin 150090, China;2. Civil Engineering Instiute, Zhejiang University of Technology ,Hangzhou 310014, China)

　　Abstract:Elastic steric filler was fed into SBR reactor to get an SBBR and comparisons were made between the results of removal of CODcr and NH₃-N with SBBR and SBR. The test showed: the results of removal of CODcr, NH3-N as well as turbidity with SBBR were all better than those with SBR under the same test conditions. The quality of the effluent water with SBBR was highter than that with SBR especially when the reaction temperature was low.
　　Key words: Wastewater treatment; reactor; SBBREl；filler

　　序批式生物膜反應(yīng)器（Sequencing Batch Biofilm　Reactor，簡稱SBBR）最早是由Wilderer提出的^[1]。1992年，Wilderer為解決進(jìn)水水力負(fù)荷波動(dòng)過大及防止生長速率小的微生物從反應(yīng)器系統(tǒng)中淘洗出去等問題，同時(shí)針對(duì)傳統(tǒng)活性污泥法不能處理某些工業(yè)廢水的現(xiàn)狀，首次提出了生物膜反應(yīng)器的序批式運(yùn)行模式，即SBBR藝；隨后許多學(xué)者就SBBR抗沖擊負(fù)荷、脫氮除磷等方面進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究^[2]。國內(nèi)對(duì)SBBR系統(tǒng)的研究非常少，只有原哈爾濱建筑大學(xué)的李軍在1994年從事過用序批式生物膜法處理雜排水工藝的試驗(yàn)嘗試^[3]。
　　將SBR的序批式運(yùn)行模式引入生物膜系統(tǒng)，使其兼有活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點(diǎn)，有利于提高系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力^[1]。同時(shí)生物膜在加大反應(yīng)器內(nèi)生物量和生物種類方面有更優(yōu)的條件，并能保證世代較長的微生物（如硝化菌）生存，利于硝化反應(yīng)；另一方面生物膜載體從表面到內(nèi)部存在溶解氧濃度的梯度現(xiàn)象，相應(yīng)有好氧、缺氧和兼氧區(qū)狀態(tài)，這又為直接脫氮提供了良好的環(huán)境。
　　本文主要研究介紹的是固定填料式SBBR藝在不同試驗(yàn)運(yùn)行條件下對(duì)生活污水中有機(jī)物、氨氮及濁度的去除情況。

1 試驗(yàn)材料與方法

　　圖1為SBR小試裝置和SBBR的小試裝置簡圖。有機(jī)玻璃制成的反應(yīng)器高36cm，內(nèi)徑10cm，總有效容積1.80L，采用微孔鼓風(fēng)曝氣。SB－BR裝置較SBR裝置的不同之處是加入了彈性立體填料，并直接從填料底部曝氣，從而在填料上產(chǎn)生上向流。SBBR運(yùn)行過程與傳統(tǒng)SBR工藝基本一致即依次經(jīng)過進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水這4個(gè)步驟。

　　本試驗(yàn)以生活污水加適量自來水稀釋配制原水，水溫控制在18－20℃，污水取自化糞池。試驗(yàn)進(jìn)水ρ（CODcr）為200－1400mg／L，ρ（氨氮）為30－100mg／L，濁度為100－400NTU。本試驗(yàn)中SBBR法的運(yùn)行方式為：瞬時(shí)進(jìn)水，曝氣；待反應(yīng)到設(shè)計(jì)終點(diǎn)時(shí)，沉淀10min，在上端出水口取足量混合液；混合液沉淀1.0h后取其上清液作為出水水樣。
　　本試驗(yàn)在反應(yīng)過程中控制反應(yīng)器溫度并保證微生物處于最佳活性狀態(tài)。同時(shí)用溶氧儀測量溶解氧，驗(yàn)證反應(yīng)器是否處于良好的好氧狀態(tài)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

　　控制不同進(jìn)水水質(zhì)、不同反應(yīng)時(shí)間、不同曝氣量等運(yùn)行條件，采用SBBR和SBR藝處理生活污水進(jìn)行了一系列平行試驗(yàn)。其中在曝氣量分別為0.02m³／h，0.06m³／h，反應(yīng)時(shí)間在2.5h，4h，6h，10h這4種運(yùn)行條件分別進(jìn)行了4組不同進(jìn)水水質(zhì)的試驗(yàn)。由于進(jìn)水直接采用的是化糞池中的污水，水質(zhì)變化較大，與配制的水相比，較難控制，但從整體看對(duì)試驗(yàn)影響不大。
2.1 SBBR對(duì)CODcr的去除結(jié)果與分析
　　控制曝氣量為0.02m³／h，SBR活性污泥（MLSS）的質(zhì)量濃度為3000mg／L左右。SBBR活性污泥的質(zhì)量濃度（懸浮部分）為1000mg／L左右，改變曝氣時(shí)間，兩反應(yīng)器對(duì)CODcr的去除情況見圖2、圖3和圖4。
　　從圖4中可見，SBBR對(duì)CODcr平均去除率大于79％，在反應(yīng)時(shí)間為10h時(shí)，去除率達(dá)到93.1％；而SBR的最大去除率為83.57％，出現(xiàn)在曝氣時(shí)間6h時(shí)，當(dāng)曝氣時(shí)間延長至10h時(shí)，去除率降低為75.25％。分析其原因可能是曝氣時(shí)間過長而導(dǎo)致污泥絮體細(xì)微化，引起出水水質(zhì)變差CODcr值升高。

　　SBBR系統(tǒng)中存在固定相污泥和懸浮相污泥，它們對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的有機(jī)物降解都起作用。特別是由于大部分活性污泥以生物膜附著在填料表面，更加分散，從而擴(kuò)大了微生物與廢水中有機(jī)物質(zhì)的接觸面，使有機(jī)質(zhì)更易被吸附降解。在填料間空隙中，還有懸浮生長的微生物，所以微生物濃度高于SBR，有利于有機(jī)質(zhì)降解。另一方面也說明加人生物膜，要達(dá)到同樣的出水標(biāo)準(zhǔn)，SBBR的曝氣時(shí)間比傳統(tǒng)SBR短。SBBR在進(jìn)水CODcr的質(zhì)量濃度為200－1150mg／L時(shí)，出水基本小于100mg／L，且出水水質(zhì)較穩(wěn)定。
2.2 SBBR對(duì)NH3－N的去除結(jié)果與分析
　　從圖5、圖6及圖7看出SBBR對(duì)NH₃－N的去除率高。由于生物膜附著填料表面，其生物固體平均停留時(shí)間（即污泥齡）較長，因此在生物膜上能夠生長世代時(shí)間較長、增殖速率慢的微生物，如硝化菌。同時(shí)SBBR較SBR具有較高的氧利用率。
　　SBBR系統(tǒng)中，由于空氣泡在填料中曲折穿過，產(chǎn)生氣泡切割，縮小了氣泡體積，增加了停留時(shí)間，從而提高了氧從氣相向液相的轉(zhuǎn)移效率^[4]。從圖5中可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間10h時(shí)，SBBR對(duì)NH₃－N平均去除率已達(dá)到86.31％，出水的NH₃－N質(zhì)量濃度均小于10mg/L，已達(dá)到國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.3 SBBR抗低溫能力
　　控制溫度為10℃，曝氣量0.06m³外，反應(yīng)時(shí)間4h時(shí)，研究系統(tǒng)對(duì)污染物質(zhì)的去除率，運(yùn)行情況見表1。

表1 SBBR，SBR抗低溫能力對(duì)比 分析水樣 SBBR系統(tǒng) SBR系統(tǒng) ρ（CODcr）/（mg.L^-1) ρ(NH₃-N)/(mg.L^-1) 濁度/NTU ρ（CODcr）/（mg.L^-1) ρ(NH₃-N)/(mg.L^-1) 濁度/NTU 進(jìn)水 722 90.88 350 540 47.65 375 出水 20 34.79 30 132 45.44 55 去除率/% 97.23 61.72 91.43 75.56 4.64 85.33

　　顯然，在低溫狀態(tài)下，兩種系統(tǒng)對(duì)CODcr仍保持較好的去除效果，單從SBBR和SBR出水來看，去除率分別為97.23％和75.56％，說明SBBR系統(tǒng)抗低溫能力高于SBR系統(tǒng)。在該低溫狀態(tài)下，兩系統(tǒng)去除氨氮的能力和在適溫條件的運(yùn)行結(jié)果相比都有所下降。因?yàn)榇蟛糠窒趸?xì)菌合適的生長溫度在25－30℃之間，低于25℃或高于30℃生長緩慢^[5]。但SBBR對(duì)氨氮去除率仍達(dá)到61.72％；相反，SBR在該狀態(tài)下去除率為4.64％，反差較大。

3 結(jié)論

　?、賁BBR是有效的生物處理新技術(shù)，在反應(yīng)器中活性污泥大部分以生物膜形式附著在載體表面，在填料空隙懸浮生長的污泥量少，總的微生物濃度高于SBR法，故對(duì)有機(jī)物的去除效果優(yōu)于SBR。
　?、谏锬じ街谔盍媳砻妫淠帻g較長，與污水停留時(shí)間無關(guān)，因而即使硝化菌世代時(shí)間長，生長速度慢，也可以在生物膜法反應(yīng)器中大量繁殖。故SBBR與傳統(tǒng)SBR相比，去除NH₃－N能力有所增加。
　?、跾BBR系統(tǒng)內(nèi)存在著復(fù)雜的生物相，即存在大量細(xì)菌。原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，形成了較為穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，因此使SBBR具有更強(qiáng)的抗低溫能力。
　?、茉跐M足相同的去除率要求下，采用SBBR工藝可縮短反應(yīng)時(shí)間，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)：

　　[1] Robert L Irvine，Peter A Wilderer, Hans-Curt Flemming.Con trolled unsteady state Processes and technologies and technologies－an overview[J].Wat Sci Tech，1997，35(1）：1－10
　 ［2］Peter A Wilderer.Thchnology of membrane bilfilm reactors operat edunder periodically changing process condition[J]. Wat Sci Tech，1995，31（1）：173-183
　　[3] 李軍，趙紅靜，王寶貞，等.序批式生物膜法處理雜排水工藝探討[J] 城市環(huán)境與城市生態(tài)，1994，7（4）：1--7.
　　[4] 徐亞同.生物膜系統(tǒng)的微生物特征和運(yùn)行管理[J].上海環(huán)境科學(xué)，1997，16（3）：20－23
　 ［5］馬雁林 焦化廢水生物脫氮處理開工調(diào)試[J] 給水排水，2000，26（12）：50－53

　　作者簡介：王亞宜（1977－），女，浙江上虞人，在讀博土，研究污水生物處理的自動(dòng)控制，哈爾濱工業(yè)大學(xué)二校區(qū)2307＃，yayiwang＠163.com