ASBR—SBR工藝在廢水處理中的探討

李少杰

摘 要：ASBR-SBR工藝在現階段已經成為了一種潛力較強的廢水處理工藝，除此之外還有SBR工藝和厭氧的優點，對廢水的適應性很強。通過尋找最佳反應條件或改進工藝，可實現難生物降解的高濃度有機廢水的脫氮、有機物氧化和除磷功能。處理構筑物操作較簡單、資金投資少、方便管理、較高自動化水平。

關鍵詞：ASBR-SBR工藝；高濃度；有機廢水；生物降解

人類自工業化以來，在促進社會發展和文明進步的同時，對我們賴以生存的地球產生了巨大影響：人口劇增，資源短缺，環境嚴重污染。其中以環境污染問題最為突出：（1）物質種類增加了幾十倍，其中包括許多種“三致”物質（致畸、致癌、致突變），這些物質被美國、歐盟、中國、日本等國家環保部門列入所謂的黑名單。（2）水資源在得到開發和利用的同時，水污染也日趨加劇，可供人們飲用的水源越來越少。（3）世界范圍的第三次科技革命以來，科學—技術—產業化趨勢更加明朗，環境保護技術的飛速發展，也是順理成章、水到渠成，對此我們不難理解。

以往在處理好氧生物時存在以下不足：在脫氮與除磷方面效果不明顯，同時在去除難生物降解有機物時效果亦不盡如人意，此外還存在微生物一旦遭遇有毒物質則敏感度十分高的缺陷。近年來研究出了一種新型處理方法，即序批式反應器（簡稱SBR），受到極大關注。SBR即對現有活性污泥法的改進與延伸，其生物反應機理基本上相似于活性污泥法，但是相較于活性污泥法而言又存在如下優勢：其一，在一個反應器內具備多種功能，例如除磷、有機物氧化以及脫氮等；其二，在比較短的水力停留時間內，可以實現泥齡維持較長以及污泥濃度維持較高兩種功能，繼而擁有優良的反硝化以及硝化效果；其三，具有類型多樣的微生物，能夠顯著降低對有毒物質的敏感性，提升抵抗力；其四，SBR在時間上屬于理想推流狀態，其底物濃度存在一個梯度，同時系統內部會交替出現好氧與缺氧，對于好氧絲狀菌的順利成長有不利影響。

厭氧序批式活性污泥法簡稱ASBR（Anaerobic Sequencing Batch Reactor，美國專利號為5185079），是20世紀90年代美國Dague教授等學者在處理厭氧生物時使用SBR后發展起來的，其主要特征為序批間歇運行，主要有以下4個階段：進水、反應、沉淀以及排水。ASBR相較于連續流厭氧反應器具備以下優勢：不會出現短流與斷流情形；無需使用阻力較大的配水系統，在一定程度上降低了系統消耗；無需配備二次沉淀池，也不需要出水回流；系統中必不可少的潷水器以及攪拌設備為定型設備，在建設運行時具有較大的便利性；使用時靈活度高，具有較強的抗沖擊能力，對于廢水無規律排放以及間歇排放有較好的適應性；具備厭氧功能，同時具備SBR系統的所有優點。

在將污染物去除時，連續流技術相較于序批式間歇運行反應器效果較差，因為后者具備較多優勢，故而在處理濃度較高的有機廢水時可綜合使用ASBR與SBR技術，以便更好地實現清除有機物、除磷以及脫氮的目標。

ASBR-SBR綜合使用時其工藝流程如下：廢水先流經ASBR反應池，而后再流入SBR反應池，最后出水。

在ASBR—SBR系統中，預處理反應器為ASBR，其主要作用在于將有機物去除。在反硝化與硝化反應（在SBR反應器中兩種反應既可分別進行，亦可同時進行）之后，SBR可開展生物除磷脫氧工序，同時使有機物得到進一步清除。

聯合使用ASBR與SBR，即將好氧與厭氧生物處理工藝進行綜合，具備如下優勢：ASBR在處理高濃度有機負荷時效果較好，同時還能夠對降解難度較高的大分子物質進行轉化，使其變為小分子，降低了其降解難度，使得廢水具有更高的可生化性，有效減輕了SBR單元承受的負荷。SBR則具備多種功能，例如除磷、有機物氧化以及脫氮等；在處理構筑物時成本花費少，且結構簡單，便于操作；可對處理全過程進行自動控制，具有較高的自動化水平，便于管理等。

聯用ASBR-SBR后，其適應不同廢水的能力以及去除率均獲得極大提高。舉個例子，在對染料廢水進行處理時，好氧-厭氧二級SBR系統處于長期運行狀態中，其能夠將去除污染物的良好效果保留下來，同時系統在出水后，其水質具有較高的穩定性，在降解污染物時效果較好、效率較高。通過研究后發現，該系統在降解COD與RTB（活性翠藍）時效率分別為93.7%與92.5%。由此可見其效率之高。使用厭氧-SBR對制藥廢水進行處理，其污泥產生率約為0.4kgMLSS/（kgBOD·d），相較于普通活性污泥法而言，其污泥產泥量減少了一半，節約了投資建設與運行成本。對于垃圾滲濾液中所含有的重金屬離子、負荷極高的有機物以及氨氮，使用SBR進行處理其出水效果優良。這說明單從技術上而言，聯用ASBR-SBR工藝具備可行性。

為使得ASBR-SBR工藝具備更優良的去除效果，需要對工藝進行改進或者找到最佳反應條件。對于ASBR而言，需做好以下幾點：形成厭氧顆粒污泥，需具備較好的沉降性能，以有效提升單元抗沖擊負荷能力；找到最佳反應時間與進水時間二者之間的比值，保證在去除COD時其效率高；對氣力間歇攪拌強度進行控制，同時還要對反應堿度、溫度進行控制，保證各個階段所分配到的時間是合理的；對于ASBR工藝而言，負荷率與充水時間是極其重要的因素，要保證二者關系的科學性。對于SBR而言，則需保證以下幾點：培養好氧顆粒污泥，以促使除磷、脫磷效果獲得提升；將粉末活性炭添加至SBR反應器中，其對無法進行生物降解的部分具有較好的吸附作用，亦可充當生物膜載體；結合廢水的性質選取最科學的曝氣方式；可對SBR系統進行改進，使其成為兩級系統：完全混合生物膜反應器CMBR或者單級SBR1+SBR2。有學者使用SBR1+CMBR工藝對牛場濃度較高的有機廢水進行處理后，發現在去除污染物與硝化轉化二者效率較高的情況下其HRT較短。若前提為污染物去除率一致，則改進后的兩級處理系統相較于原系統而言，反應器體積只有原體積的2/3；亦可使用MSBR這種改良后的SBR工藝。究其實質，MSBR是由SBR系統與A2/0工藝聯接而成，在進水與出水方面具備連續性，能夠為微生物提供優良的水力與生存環境，進而使得在降解有機物、硝化氨氮以及反硝化的過程中一直保持高效性。還可使用改進后的ICEAS與DAT-IDAT工藝。

總而言之，ASBR-SBR聯用工藝屬于新型的廢水處理工藝，具有廣闊的發展前景，其涵蓋了SBR與厭氧所具備的所有優點，亦克服了傳統厭氧生物處理以及活性污泥法所具備的不足，具有極強的廢水適應性，特別是針對難以進行生物降解且濃度較高的有機廢水，在實際使用過程中效果優良。此外，該聯用工藝還具備管理簡便、操作難度低、成本花費少的優點，未來在我國將得到廣泛使用。然而，ASBR-SBR目前還只能處理規模較小的水量，而對于除磷效果的提升、應用于處理規模較大的水量、將重金屬離子有效清除、減少運行成本以及對污泥進行科學處理等課題還需進一步探討研究。

參考文獻

[1] 李秀金.ASBR—SBR組合反應器用于高濃度有機污水的處理[J].中國農業大學學報，2002.

[2] 劉長榮.厭氧—SBR工藝在制藥廢水處理中的應用[J].甘肅水利水電技術，2001.