SBR工艺脱氮除磷的影响因素及研究进展

２００８　　ＮＯ．０１

ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＳＢＲ工艺脱氮除磷的影响因素及研究进展

王晓辉

（黑龙江农业环境保护监测站　　黑龙江哈尔滨　　１５００９０）

摘　要：本文主要介绍了ＳＢＲ工艺用于脱氮除磷的研究，介绍了传统ＳＢＲ工艺脱氮除磷面临的问题及影响同步脱氮除磷的主要因素，并着重介绍了研究开发的新型ＳＢＲ工艺情况。关键词：ＳＢＲ　　脱氮除磷　　影响因素中图分类号：Ｘ５２文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－３７９１（２００８）０１（ａ）－００１１－０２

随着经济社会的发展和人民生活水平的提高，大量排放的污水中含有过多的氮、磷元素，致使富营养化现象日趋严重，严重威胁着人类的健康和生存，已成为人类所面临的严重的水环境问题之一。脱氮除磷也因此成为污水处理中备受关注的重点。ＳＢＲ工艺在时间序列上实现了有机物的降解和固液分离等工序的分离，具有基建投资省、运行灵活方便、适应性广、易于自动化控制等特点，得到了广泛的应用。但是，由于ＳＢＲ在单池内完成有机物降解、泥水分离等工序，使脱氮除磷在泥龄和碳源上的竞争矛盾更为突出，脱氮除磷效率低，一定程度上了ＳＢＲ进一步的推广与应用。在ＳＢＲ工艺中实现理想的脱氮除磷效果也因此成为众多研究者关注的焦点，本文就此概述了ＳＢＲ用于脱氮除磷的研究情况。

１　生物脱氮除磷的原理及在ＳＢＲ中实现的困难

污水中的含氮有机物在生物处理过程中，首先被异养微生物氧化分解转化为氨氮，然后由自养型硝化细菌的硝化作用转化为硝态氮，

最后在厌氧条件下被反硝化细菌还原为气态氮，从而实现脱氮的目的。在这个过程中，碳源和泥龄直接影响着微生物脱氮的活性：碳源是硝化菌、反硝化菌代谢活动的能量来源，碳源不足将直接抑制其硝化和反硝化的活性，碳源一般可以由原污水提供，也可外加，但是一般当废水ＢＯＤ５／ＴＮ＞３～５可认为碳源充足。硝化菌在一定的温度条件下世代时间最小为３天，为避免系统中生物流失，一般的脱氮系统都控制在５～１５天。

污水生物除磷利用的是聚磷菌，这类菌在厌氧条件下可以释放体内的磷酸盐，而在好氧条件下能过量地、超出其生理需要地摄取废水中的磷，以聚磷酸盐的形式积累于细胞内。生物除磷就是通过厌氧好氧交替过程中聚磷菌过量摄取磷形成高磷污泥，以剩余污泥的排放将磷从系统中排出，从而达到除磷目的。由此可见，剩余污泥的产率直接决定了除磷效果：系统泥龄短，剩余污泥产量多，磷的去除率高；泥龄长，剩余污泥产量少，且容易发生磷的二次释放，去除效率降低。同时，聚磷菌生命活动所需的能量通过消耗有机物底物获取。

脱氮除磷所需的环境条件及基质不同，产物间彼此相互影响，使传统ＳＢＲ工艺脱氮除磷的能力有限，主要表现为：（１）ＳＢＲ在时间上的沉淀、排水、排泥过程使污泥处于厌氧和缺氧状态，污泥中部分磷提前释放，直接影响出水水质；（２）ＳＢＲ在时间上实现了好氧、厌氧的交替，但是其厌氧阶段由于有机底物浓度低，无法满足反硝化菌及聚磷菌脱氮除磷所需碳源；（３）硝化细菌世代时间长，增加了系统泥龄，与除磷效率相左，难以实现同步脱氮除磷。

２　ＳＢＲ同步脱氮除磷的影响因素

２．１　Ｃ／Ｎ比

在脱氮除磷工艺中同时存在着反硝化菌和反硝化聚磷菌，而后者在该微生物体系中占绝对的优势。厌氧阶段存在硝态氮的情况下，反硝化菌与反硝化聚磷菌形成对有机底物的竞争；而在缺氧阶段存在好氧有机物的情况下，反硝化菌与反硝化聚磷菌存在对硝态氮的竞争。反硝化聚磷菌以盐作为电子受体进行吸磷，因此反硝化除磷过程中硝态氮的浓度过低将影响缺氧段磷的吸收，降低除磷效

丝头外观检验：丝头成型后，首先检查其外观质量，螺纹饱满，表面光洁，不粗糙，螺纹直径大小应一致，无虚假螺纹、缺肉、瘦牙等缺陷，螺纹长度、公差尺寸应符合规定。

钢筋丝头有效检验：螺纹数量不得少于设计规定；标准型接头的丝头有效螺纹长度不小于连接套筒长度１／２，且允许误差为＋２Ｐ；其他连接形式应符合产品设计要求，用检验钢筋丝头的专用量具－螺纹环规进行检验，钢筋丝头要能够顺利通过螺纹环规，且丝头与螺纹环规要十分吻合才算合格。抽检查频率为１０％。

钢筋丝头强度检验：对每批同规格钢筋随机抽样做静力强度试验（对有特殊要求的混凝土结构，可增做单向反复拉伸试验和疲劳性能试验），每一验收批钢筋接头数量不得超过５００个，且至少进行一组（三个试件）试验，如果有一个试件不合格，则要取双倍试件试验，如仍有不合格，则该批接头为不合格，禁止在工程中使用。

产品性能检测报告，进场复验报告剥肋钢筋滚压直螺纹接头强度检验试验报告加工、现场连接自检记录。降低了成本，节约了时间，确保了质量，加快了施工速度，而且还取得了良好的经济效益和社会效益。

８　经济效益比较分析

对于直径２０以上的钢筋连接经济效果比较明显，同时可以大量缩短现场施工的时间。以大营坡立交桥施工过程主桥第三联为列。该工程共有Φ２５钢筋现场接头６０００多个，全部采用帮条单面焊接共需要１２０个台班。该项目使用一台３１５的变压器，能够提供给焊接的额定电压为２００ＫＶＡ，只能同时使用６￣８台焊机。焊接需要的时间为１５￣２０个工作日。采用了直螺纹连接，只用了３￣４天就完成上述钢筋的连接，节约了１５个工作日，在综合费用上共节约了（４０￣５０）万元。

参考文献

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钢筋．

［３］　ＪＧＪ１０７－２００３．钢筋机械连接通用技术规

程．

［４］　ＪＧ１６３－２００４．滚压直螺纹钢筋连接接头．

９　结语

在大营坡立交桥施工过程中，通过对剥肋钢筋滚压直螺纹连接中的应用，钢筋剥肋滚压直螺纹接头一次性验收通过率为１００％，且接头强度达到行业标准ＪＧ１０７－９６中Ａ级接头性能要求，接头位置不受受拉区和受压区的，充分发挥了剥肋钢筋滚压直螺纹的优点，

７　钢筋剥肋滚压直螺纹资料控制

钢筋质量保证书、产品性能检测报告，进场复验报告直螺纹连接套筒质量保证书、

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工　业　技　术

有研究者在ＳＢＲ池内放置填料，利用填料上附着生长的微生物强化反应器内同步脱氮除磷的效果，形成了新型的序批式生物膜反应器（ＳＢＢＲ）。该反应器内附着生长的生物膜不仅为世代时间长的硝化细菌等提供了良好的生长条件，同时生物膜内形成了溶解氧梯度，有利于反硝化脱氮和聚磷菌充分释磷。

综上所述，改良型ＳＢＲ通过投加填料或增设反应区等方式优化组合厌氧、缺氧、好氧的不同布置，从而实现对氮磷的去除率。

３．２　工艺结构的改进

运行方式的改进从一定程度上缓解了硝化菌与聚磷菌泥龄上的矛盾、反硝化与释磷对有机底物的竞争，改善了ＳＢＲ工艺脱氮除磷的效果，但是没能从根本上解决这些矛盾。为从根本上解决这些矛盾，对传统ＳＢＲ工艺结构进行改进，出现了一批改进的新型ＳＢＲ工艺。

３．２．１　两级ＳＢＲ

两级ＳＢＲ反应器，是在传统ＳＢＲ工艺中增加一个反应器，将除磷和脱氮分置在不同的反应器内串联运行［５，６］，形成除磷级和脱氮级。系统分级使得各级功能微生物分别优势生长，对有机物、氮、磷均达到了稳定高效的去除，去除率均为９０％以上，但是系统能耗较大，氧气利用率低。

３．２．２　三级ＳＢＲ

三级ＳＢＲ工艺更加细化了各级的功能，系统由３个序批式反应器组成：ＳＢＲ１厌氧释磷／缺氧反硝化并摄磷，ＳＢＲ２好氧去碳、摄磷，ＳＢＲ３专性硝化。原水进入ＳＢＲ１，部分有机质被吸附降解，聚磷菌厌氧释磷，其上清液进入ＳＢＲ２并在较短的泥龄和曝气时间内实现大部分有机物的降解和磷的摄取。ＳＢＲ３在长时间的曝气和泥龄条件下充分实现硝化并去除剩余有机物，其出水回流ＳＢＲ１从而实现反硝化。该系统充分利用了原水中的碳源以克服反硝化菌与聚磷菌释磷对碳源的竞争，同时好

３　ＳＢＲ工艺脱氮除磷的研究进展氧、缺氧两级聚磷弥补了彼此的不足，强化了３．１　运行方式改进聚磷效果，各种微生物在多级反应器中优势生

［３］

有研究者在充分利用传统ＳＢＲ工艺时间长，系统稳定，对ＣＯＤ、ＴＮ、ＴＰ达到了较高序列特点的基础上，提出了运行方式改进的方的去除效果，出水达到了一级排放标准［７￣８］。案：进水搅拌→曝气→停曝搅拌→沉淀排泥→３．２．３　ＭＳＢＲ工艺排水。该运行方式下，进水采用限量曝气搅拌改良型序批式间歇反应器ＭＳＢＲ的方式并严格控制溶解氧不大于０．２ｍｇ／Ｌ，（ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ　ｂａｔｃｈ　ｒｅａｃｔｏｒ），该工保证了磷在厌氧阶段的充分释放。曝气阶段艺采用单池多格结构形式、恒液位连续进水通过运行条件的控制为有机物的分解、硝化的运行方式，是ＳＢＲ与Ａ２Ｏ结合的产物。该和摄磷提供条件。不同于传统ＳＢＲ的是该工工艺在工序上呈厌氧、缺氧、好氧分布，艺新增了停曝搅拌阶段，该阶段主要进行反硝ＳＢＲ池交替进行“缺氧搅拌＋好氧曝气”和化作用，同时未降解的高浓度ＮＯ２－Ｎ抑制磷“沉淀出水”，实现了连续出水。的提前释放，既提高了脱氮效率又利于后续阶污水经过厌氧格时与来自缺氧格回流的段磷的充分释放。将沉淀和排泥同时进行，而污泥混合，聚磷菌在此释磷，混合液进入主曝排水工序置于最后，从时间上降低了磷提前释气格进行硝化和好氧摄磷作用，出水一部分直放的可能性。这种运行方式充分继承了传统接进入ＳＢＲ池进行泥水分离，另一部分进行缺ＳＢＲ时间序列上的特点，通过各工序的合理控氧搅拌和好氧曝气并在下一周期进行泥水分制实现同步脱氮除磷，操作运行易于实现自动离。泥水分离后污泥回流至缺氧格进行反硝化。但是，该运行方式需要有足够的曝气时化脱氮，最后进入厌氧格与下周期的进水混间，同时工艺运行周期有一定的控制要求。合。在这个过程中，微生物完整的经理了厌Ｊｕｒｇ　Ｋｅｌｌｅｒ［４］教授等也提出了实现同步脱氮除氧、缺氧、好氧、沉淀的过程，大大提高了磷的单池ＳＢＲ工艺运行方法，由进水／排水／常规ＳＢＲ工艺的脱氮除磷效果［９］。沉淀阶段、曝气阶段、闲置阶段组成，其特３．２．４　双泥ＳＢＲ点是在沉淀和排水时就开始进水，污水经由特在传统ＳＢＲ工艺中引入两个污泥池，对硝殊的进水系统由反应器底部进入，直接、均化污泥和反硝化污泥进行分开回流，解决了硝匀地布水至沉淀污泥层，其关键是通过较小的化菌和聚磷菌对泥龄的竞争。同时，在缺氧进水流速控制进水和出水的分离。该运行方段利用诱导培养的反硝化聚磷菌进行同步反式实现了进水、排水、沉淀阶段同时完成，硝化除磷。该工艺投资少、效率高、操作该阶段先后发生了缺氧反硝化和厌氧释磷，同简单，可实现在线控制。时充分利用了原水中的易降解碳源。３．２．５其它改良工艺

果；浓度过高使反硝化菌与反硝化聚磷菌形成对好氧有机底物的竞争，同时硝态氮影响下一周期厌氧释磷，降低了系统除磷效果

有研究表明［１］，在Ｃ／Ｎ值大于５，Ｃ／Ｐ值大于２３的条件下，ＳＢＲ系统对氮、磷及碳的去除率在９０％以上，其中通过反硝化聚磷去除磷的比例达６０％～７０％。２．２　ＭＬＳＳ

提高ＭＬＳＳ浓度可加快反硝化除磷系统的反应速度，但是吸磷效率有所降低。过高的ＭＬＳＳ不仅会增加污泥处理费用，同时给泥水分离带来困难，缺氧吸磷过程还可能出现磷的二次释放。适当降低ＭＬＳＳ浓度和延长反应时间，可以达到良好的吸磷效果［２］。２．３　ｐＨ

ｐＨ对反硝化除磷系统的影响和其对传统除磷系统的影响有相似之处。在一定ｐＨ值范围内，随着ｐＨ升高厌氧释磷量升高。但是，ｐＨ值达到８以上时由于磷酸盐沉淀，释磷量下降；ｐＨ值对缺氧摄磷有一定的影响，大于８时磷酸盐主要经过化学沉淀被去除［２］。２．４　ＮＯ２－Ｎ

亚盐在浓度相对较低的情况下，可作最缺氧吸磷的电子受体，但是浓度过高时会对反硝化聚磷菌有一定的抑制作用，而这个上限值仍然无法定论［２］。

４　结语

ＳＢＲ用于同步脱氮除磷的理论研究已渐成熟，但是还有待于在实践中推广，尤其是反硝化聚磷菌的富集培养并于实际工程中应用。同时，对不同种类、不同浓度的污水，ＳＢＲ反硝化聚磷菌实现同步脱氮除磷的研究还有待深入。

参考文献

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