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摘要：介紹sbr法的新發(fā)展??msbr技術(shù)及其在污水處理中的應(yīng)用，其中包括msbr的基本原理、操作過程、技術(shù)特點(diǎn)與開發(fā)研究的重點(diǎn)等。msbr法具有sbr技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法兩者的優(yōu)點(diǎn)，可省去初沉池和二沉池，并在全充滿且維持恒定水位下連續(xù)進(jìn)水運(yùn)行，是一種高效、經(jīng)濟(jì)、靈活、易于實現(xiàn)計算機(jī)自動控制的新型污水處理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：sbr活性污泥法序批處理格曝氣格

abstract:theapplicationofmsbrinwastewatertreatmentincludingitsprincipalbase,operationalinstructionandtechnicalfeaturearepresented.asanewlydevelopedmodifiedsbr(sequentialbatchreactor)msbrhastheadvantagesofbothsbrandconventionalactivatedsludgeprocesses.boththeprimaryandsecondarysedimentationtankscanbeomittedandcontinuousoperationwithfullfillingtanksofconstantliquidlevelwillbecompleted.thisisaquitenewtechnologyforwastewatertreatmentofhigheffective,economical,flexibleandeasytocomputeraidedautomation.

0概述

msbr(modifiedsequencingbatchreactor)是改良式序列間歇反應(yīng)器，是c.q.yang等人根據(jù)sbr技術(shù)特點(diǎn)［1～3］，結(jié)合傳統(tǒng)活性污泥法技術(shù)，研究開發(fā)的一種更為理想的污水處理系統(tǒng)。msbr既不需要初沉池和二沉池，又能在反應(yīng)器全充滿并在恒定液位下連續(xù)進(jìn)水運(yùn)行。采用單池多格方式，結(jié)合了傳統(tǒng)活性污泥法和sbr技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)［4～5］。不但無需間斷流量，還省去了多池工藝所需要的更多的連接管、泵和閥門。通過中試研究及生產(chǎn)性應(yīng)用，證明msbr法是一種經(jīng)濟(jì)有效、運(yùn)行可靠、易于實現(xiàn)計算機(jī)控制的污水處理工藝。

1msbr法的基本原理與特點(diǎn)

1.1msbr的基本組成

反應(yīng)器由三個主要部分組成：曝氣格和兩個交替序批處理格。主曝氣格在整個運(yùn)行周期過程中保持連續(xù)曝氣，而每半個周期過程中，兩個序批處理格交替分別作為sbr和澄清池。

1.2msbr的操作步驟

在每半個運(yùn)行周期中，主曝氣格連續(xù)曝氣，序批處理格中的一個作為澄清池(相當(dāng)于普通活性污泥法的二沉池作用)，另一個序批處理格則進(jìn)行以下一系列操作步驟，

步驟1：原水與循環(huán)液混合，進(jìn)行缺氧攪拌。在這半個周期的開始，原水進(jìn)入序批處理格，與被控制回到主曝氣格的回流液混合。在缺氧和豐富的硝化態(tài)氮條件下，序批處理格內(nèi)的兼性反硝化菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽作為電子受體，以原水及內(nèi)源呼吸所釋放的有機(jī)碳作為碳源，進(jìn)行無氧呼吸代謝。由于初期序批處理格內(nèi)mlss濃度高，硝化態(tài)氮濃度較高，因此碳源成為反硝化速率的限制條件。隨著原水的加入，有機(jī)碳的濃度增加，提高了反硝化的速率。來自曝氣格和序批格原有的硝態(tài)氮經(jīng)反硝化得以去除。另外，該階段運(yùn)行也是序批處理格中較高濃度的污泥向曝氣格回流的過程，以提高曝氣格中的污泥濃度。

步驟2：部分原水和循環(huán)液混合，進(jìn)行缺氧攪拌。隨著步驟1中原水的不斷進(jìn)入，序批處理格內(nèi)有機(jī)物和氨氮的濃度逐漸增加。為阻止在序批處理格內(nèi)有機(jī)物和氨氮的過分增加，原水分別流入序批處理格和主曝氣格。使序批處理格內(nèi)維持一個適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)碳水平，以利于反硝化的進(jìn)行。混合液通過循環(huán)，繼續(xù)使序批處理格原來積聚的mlss向主曝氣格內(nèi)流動。

步驟3：序批格停止進(jìn)原水，循環(huán)液繼續(xù)缺氧攪拌。此后中斷進(jìn)入序批處理格的原水。原水在剩下的操作中，直接進(jìn)入主曝氣格。這使得主曝氣格降解大量有機(jī)碳，并減弱微生物的好氧內(nèi)源呼吸。序批處理格利用循環(huán)液中殘留的有機(jī)物作為電子供體，以硝化態(tài)氮作電子受體，繼續(xù)進(jìn)行缺氧反硝化。由于有機(jī)碳源的減少，缺氧內(nèi)源呼吸的速率將提高。來自主曝氣格的混合液具有較低的有機(jī)物和mlss濃度。經(jīng)循環(huán)，把序批處理格內(nèi)的殘余有機(jī)物和活性污泥推入主曝氣格，在此進(jìn)行曝氣反應(yīng)降解有機(jī)物，并維持物質(zhì)平衡。

步驟4：曝氣，并繼續(xù)循環(huán)。

進(jìn)行曝氣，降低最初進(jìn)水所殘余的有機(jī)碳、有機(jī)氮和氨氮，以及來自主曝氣格未被降解的有機(jī)物和內(nèi)源呼吸釋放的氨氮，并吹脫在前面缺氧階段產(chǎn)生的截留在混合液中的氮?dú)?。連續(xù)的循環(huán)增加了主曝氣格內(nèi)的微生物量，同時進(jìn)一步降低序批處理格中的懸浮固體，降低了mlss濃度，有利于其在下半個周期中作為澄清池時，減少污泥量以提高沉淀池的效率。

步驟5：停止循環(huán)，延時曝氣。為進(jìn)一步降低序批處理格內(nèi)的有機(jī)物和氮濃度，減少剩余的氮?dú)馀?，采用延時曝氣。這步是在沒有循環(huán)，沒有進(jìn)出流量的隔離狀態(tài)下進(jìn)行。延時曝氣使序批處理格中的bod5和tkn達(dá)到處理的要求水平。

步驟6：靜置沉淀。延時曝氣停止后，在隔離狀態(tài)下，開始靜置沉淀，使活性污泥與上清液有效分離，為下半個周期作為澄清池出水做準(zhǔn)備。沉淀開始時，由于仍存在剩余的溶解氧，沉淀污泥中的硝化菌繼續(xù)硝化殘余的氨，而好氧微生物繼續(xù)進(jìn)行好氧內(nèi)源呼吸。當(dāng)混合液中氧減少到一定程度時，兼性菌開始利用硝化態(tài)氮作為電子受體進(jìn)行缺氧內(nèi)源呼吸，進(jìn)行程度較低的反硝化作用。在整個半周期過程中，此時序批處理格中上清液的bod、tkn、氨、硝酸鹽、亞硝酸鹽的濃度最低，懸浮固體總量也最少，因此該序批處理格在下半個周期作為沉淀池，其出水質(zhì)量是可靠的。在這一步，可以從交替序批處理格中排放剩余污泥。第二個半周期：步驟6的結(jié)束標(biāo)志著處理運(yùn)行的下半個循環(huán)操作開始。通過兩個半周期，改變交替序批處理格的操作形式。第二個半周期與第一個半周期的6個操作步驟相同。

2msbr法的主要運(yùn)行特點(diǎn)

(1)msbr系統(tǒng)能進(jìn)行不同配置的設(shè)計和運(yùn)行，以達(dá)到不同的處理目的。

(2)每半個運(yùn)行周期中，步驟的數(shù)量和每步驟所需的時間，取決于原水的特性和出水的要求。這里介紹了6個運(yùn)行步驟，但所需總的步驟可以被系統(tǒng)設(shè)計者所選擇。常常可以在實際運(yùn)行中減少，以便使運(yùn)行過程簡單化。例如，步驟1和步驟2能通過延長步驟1和減少步驟2的時間來合并這兩步為一步。增加步驟1的時間則增加序批處理格有機(jī)碳的量，這使得在不進(jìn)原水的缺氧混合時間需要更長，以平衡步驟3。也可以增加步驟，進(jìn)行更多的缺氧-好氧序批操作，來處理有機(jī)物和氨氮濃度更高的原水，以達(dá)到更低出水總氮的要求。

(3)在每半個循環(huán)中，原水大部分時間是進(jìn)入主曝氣格。接著是部分或全部污水進(jìn)入作為sbr的序批處理格。在主曝氣格中完成了大部分有機(jī)碳、有機(jī)氮和氨氮的氧化。另外，主曝氣格在完全混合狀態(tài)下連續(xù)曝氣，創(chuàng)造了一個穩(wěn)定的生物反應(yīng)環(huán)境。這使得整個設(shè)備能承受沖擊負(fù)荷的影響。

(4)從序批處理格到主曝氣格的循環(huán)流動，使得前者積聚的懸浮固體運(yùn)送到了后者。循環(huán)也把主曝氣格內(nèi)的被氧化的硝化氮運(yùn)送到在半個循環(huán)的大部分時期處在缺氧攪拌狀態(tài)下的序批處理格，實現(xiàn)脫氮的目的。

(5)污泥層作為一個污泥過濾器，對改善出水質(zhì)量和缺氧內(nèi)源呼吸進(jìn)行的反硝化有重要作用。

3msbr法的應(yīng)用與發(fā)展

msbr技術(shù)已在幾個污水處理廠應(yīng)用。位于加拿大saskatchewan的estevan污水處理廠則為一實例。雖然由于嚴(yán)寒造成一些冰凍問題，但污水廠還是取得了相當(dāng)好的處理效率。平均溫度為13℃，系統(tǒng)處理效果(測試時間1996年4月～1997年3月)如表1所示。

表1estevan污水處理廠msbr測試結(jié)果

進(jìn)水出水去除率/%

bod5/mg/l1658.595

tss/mg/l2121195

tkn/mg/l393.591

tp/mg/l5.11.963

實踐表明msbr是一種可連續(xù)進(jìn)水、高效的污水處理工藝，且簡單，容積小，單池。易于實現(xiàn)計算機(jī)自動控制。在較低的投資和運(yùn)行費(fèi)用下，能有效地去除含高濃度bod5、tss、氮和磷的污水。總之，系統(tǒng)在低hrt、低mlss和低溫情況下，具有優(yōu)異的處理能力。msbr技術(shù)的研究與發(fā)展方向如下：

(1)msbr技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展是生物除磷或同時脫氮除磷。目前同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院對此正在作進(jìn)一步的研究，并已取得了有重要理論意義與應(yīng)用價值的研究成果。

(2)msbr系統(tǒng)可以有各種不同配置，例如溝(渠)形式，并且現(xiàn)在已經(jīng)在開發(fā)研究。

(3)msbr生物處理的動力學(xué)模式研究，以提供普遍的設(shè)計和運(yùn)行依據(jù)。

(4)msbr運(yùn)行過程智能化控制的研究，以實現(xiàn)系統(tǒng)的各操作過程具有適應(yīng)性和最優(yōu)控制。由于系統(tǒng)各格互聯(lián)、交替操作，且可以通過選擇、組合與取舍操作步驟，調(diào)整各操作步驟時間來控制運(yùn)行，其運(yùn)行過程比較復(fù)雜。此外，如果進(jìn)水水質(zhì)變化，msbr法的運(yùn)行過程更具有非線性、時變性與模糊性的特點(diǎn)，難于用數(shù)學(xué)模型根據(jù)傳統(tǒng)控制理論進(jìn)行有效控制，因此對msbr法這樣復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行在線模糊控制，將能得到其它控制方式無法實現(xiàn)的令人滿意的控制效果。這也是msbr法的一個重要研究方向。

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