序批式生物膜（SBBR）法和SBR法的對比研究

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簡介：本文主要研究介紹的是固定填料式SBBR藝在不同試驗運行條件下對生活污水中有機物、氨氮及濁度的去除情況。
關鍵字：序批式生物膜 SBBR法 SBR法 對比研究

　序批式生物膜反應器（Sequencing Batch Biofilm　Reactor，簡稱SBBR）最早是由Wilderer 提出的^[1]。1992年，Wilderer為解決進水水力負荷波動過大及防止生長速率小的微生物從反 應器系統(tǒng)中淘洗出去等問題，同時針對傳統(tǒng)活性污泥法不能處理某些工業(yè)廢水的現狀，首次提出了生物膜 反應器的序批式運行模式，即SBBR藝；隨后許多學者就SBBR抗沖擊負荷、脫氮除磷等方面進行了大量的試 驗研究^[2]。國內對SBBR系統(tǒng)的研究非常少，只有原哈爾濱建筑大學的李軍在1994年從事過用 序批式生物膜法處理雜排水工藝的試驗嘗試^[3]。

　　將SBR的序批式運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，有利于提高 系統(tǒng)的抗沖擊負荷能力^[1]。同時生物膜在加大反應器內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；另一方面生物膜載體從表面到內部存在 溶解氧濃度的梯度現象，相應有好氧、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藝在不同試驗運行條件下對生活污水中有機物、氨氮及濁 度的去除情況。

　　1 試驗材料與方法

　　圖1為SBR小試裝置和SBBR的小試裝置簡圖。有機玻璃制成的反應器高36cm，內徑10cm，總有 效容積1.80L，采用微孔鼓風曝氣。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，從而在填料上產生上向流。SBBR運行過程與傳統(tǒng)SBR工藝基本一致即依次經過進水、反應、 沉淀、出水這4個步驟。

　　本試驗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 進水ρ（CODcr）為200－1400mg／L，ρ（氨氮）為30－100mg／L，濁度為100－400NTU。本試驗中SBBR法 的運行方式為：瞬時進水，曝氣；待反應到設計終點時，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。

　　本試驗在反應過程中控制反應器溫度并保證微生物處于最佳活性狀態(tài)。同時用溶氧儀測量溶解氧 ，驗證反應器是否處于良好的好氧狀態(tài)。

　　2 試驗結果與分析

　　控制不同進水水質、不同反應時間、不同曝氣量等運行條件，采用SBBR和SBR藝處理生活污水 進行了一系列平行試驗。其中在曝氣量分別為0.02m³／h，0.06m³／h，反應時間 在2.5h，4h，6h，10h這4種運行條件分別進行了4組不同進水水質的試驗。由于進水直接采用的是化糞池 中的污水，水質變化較大，與配制的水相比，較難控制，但從整體看對試驗影響不大。

　　2.1 SBBR對CODcr的去除結果與分析

　　控制曝氣量為0.02m³／h，SBR活性污泥（MLSS）的質量濃度為3000mg／L左右。 SBBR活性污泥的質量濃度（懸浮部分）為1000mg／L左右，改變曝氣時間，兩反應器對CODcr的去除情況見 圖2、圖3和圖4。

　　從圖4中可見，SBBR對CODcr平均去除率大于79％，在反應時間為10h時，去除率達到93.1％；而 SBR的最大去除率為83.57％，出現在曝氣時間6h時，當曝氣時間延長至10h時，去除率降低為75.25％。分 析其原因可能是曝氣時間過長而導致污泥絮體細微化，引起出水水質變差CODcr值升高。

　　SBBR系統(tǒng)中存在固定相污泥和懸浮相污泥，它們對系統(tǒng)內的有機物降解都起作用。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，從而擴大了微生物與廢水中有機物質的接觸面，使 有機質更易被吸附降解。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 機質降解。另一方面也說明加人生物膜，要達到同樣的出水標準，SBBR的曝氣時間比傳統(tǒng)SBR短。SBBR在 進水CODcr的質量濃度為200－1150mg／L時，出水基本小于100mg／L，且出水水質較穩(wěn)定。

　　2.2 SBBR對NH3－N的去除結果與分析

　　從圖5、圖6及圖7看出SBBR對NH₃－N的去除率高。由于生物膜附著填料表面，其生物 固體平均停留時間（即污泥齡）較長，因此在生物膜上能夠生長世代時間較長、增殖速率慢的微生物，如 硝化菌。同時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，產生氣泡切割，縮小了氣泡體積，增加了停留時間 ，從而提高了氧從氣相向液相的轉移效率^[4]。從圖5中可發(fā)現，當反應時間10h時，SBBR對 NH₃－N平均去除率已達到86.31％，出水的NH₃－N質量濃度均小于10mg/L，已達 到國家二級排放標準。

　　2.3 SBBR抗低溫能力

　　控制溫度為10℃，曝氣量0.06m³外，反應時間4h時，研究系統(tǒng)對污染物質的去除率 ，運行情況見表1。

表1  SBBR，SBR抗低溫能力對比

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/NTUρ（CODcr）/（mg.L^-1)ρ(NH₃-N)/(mg.L^-1)濁度/NTU進水72290.8835054047.65375出水2034.793013245.4455去除率/%97.2361.7291.4375.564.6485.33

　　顯然，在低溫狀態(tài)下，兩種系統(tǒng)對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行結果相比都有所下降。因為大部分硝化細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對氨氮去除率仍達到61.72％；相反，SBR在該狀 態(tài)下去除率為4.64％，反差較大。

　　3 結論

　?、賁BBR是有效的生物處理新技術，在反應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，故對有機物的去除效果優(yōu)于SBR。

　　②生物膜附著在填料表面，其泥齡較長，與污水停留時間無關，因而即使硝化菌世代時間長，生 長速度慢，也可以在生物膜法反應器中大量繁殖。故SBBR與傳統(tǒng)SBR相比，去除NH₃－N能力有 所增加。

　?、跾BBR系統(tǒng)內存在著復雜的生物相，即存在大量細菌。原生動物和后生動物，形成了較為穩(wěn)定的 生態(tài)系統(tǒng)，因此使SBBR具有更強的抗低溫能力。

　　④在滿足相同的去除率要求下，采用SBBR工藝可縮短反應時間，節(jié)省運行費用。

　　參考文獻：

　　[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)的微生物特征和運行管理[J].上海環(huán)境科學，1997，16（3）：20－ 23

　　[5] 馬雁林 焦化廢水生物脫氮處理開工調試[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 動控制，哈爾濱工業(yè)大學二校區(qū)2307＃，yayiwang＠163.com