【正文】 ing Batch Reactor，SBR)是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)。它的主要特征是在運(yùn)行上的有序和間歇操作，SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)，潷水器是該法的一項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)備。按運(yùn)行次序分為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置五階段。進(jìn)水期用來接納污水；反應(yīng)期是在沒有進(jìn)水的情況下，通過曝氣使微生物降解有機(jī)物，并使氨氮進(jìn)行硝化；沉淀期是讓污泥與水進(jìn)行分離；排放期用來排放水和活性污泥；閑置期是處于進(jìn)水等待狀態(tài)。尤其適用于間歇排放和流量變化較大的場合[3]。目前在國內(nèi)有廣泛的應(yīng)用。干泥外運(yùn)進(jìn)水出水格柵沉砂池SBR反應(yīng)池消毒接觸池濃縮池硝化池污泥脫水 圖22 SBR工藝流程圖 SBR工藝優(yōu)點(diǎn) （1）運(yùn)行靈活?？筛鶕?jù)水量水質(zhì)的變化調(diào)整各時(shí)段的時(shí)間，或根據(jù)需要調(diào)整或增減處理工序，以保證出水水質(zhì)符合要求[4]。（2）反應(yīng)階段在時(shí)間上屬于理想的推流狀態(tài)，生化反應(yīng)推動力大、效率高且穩(wěn)定。（3）在某一時(shí)刻，SBR反應(yīng)器內(nèi)各處水質(zhì)均勻，具有完全混合的水力特征，因而具有較好的抗沖擊負(fù)荷能力。（4）在處理周期開始和結(jié)束時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)水質(zhì)和污泥負(fù)荷由高到低變化，溶解氧則由低到高變化。就此而言，SBR工藝在時(shí)間上具有推流反應(yīng)器特征，因而不易發(fā)生污泥膨脹。（5）工藝流程簡單、造價(jià)低，主題設(shè)備只有一個(gè)序批式間歇反應(yīng)器，無二沉池、污泥回流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積小。（6）在沉淀階段，反應(yīng)器內(nèi)無水流的干擾屬于理想靜態(tài)沉淀，無異重流或短流現(xiàn)象，污泥也不會被沖走，所以泥水分離效果好，出水懸浮物相對少，污泥濃縮得也好，也可以縮短沉淀時(shí)間[5]。 SBR工藝缺點(diǎn)（1）因?yàn)檫\(yùn)行靈活，運(yùn)行管理成為處理效果的決定因素。這要求管理人員具有較高的素質(zhì)，不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還應(yīng)有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。（2）排水時(shí)間短（間歇排水時(shí)），并且排水時(shí)要求不攪動沉淀污泥層，因而需要專門的排水設(shè)備（出水器），且對排水器的要求很高。（3）后處理設(shè)備要求大。如：消毒設(shè)備很大，接觸池容積也很大。排水設(shè)施如排水管道也很大[6]。目前應(yīng)用較為廣泛的氧化溝類型包括：帕斯韋爾（Pasveer）氧化溝、卡魯塞爾（Carrousel）氧化溝 、奧爾伯（Orbal）氧化溝、T型氧化溝（三溝式氧化溝）、DE型氧化溝和一體化氧化溝。這些氧化溝由于在結(jié)構(gòu)和運(yùn)行上存在差異，因此各具特點(diǎn)。 在污水脫氮除磷的工藝設(shè)計(jì)中必須具備厭氧、缺氧、好氧3個(gè)基本條件，但是在實(shí)施過程中由于所需的處理構(gòu)筑物多、污泥回流量大，從而造成投資大、能耗多、運(yùn)行管理復(fù)雜。而卡魯塞爾氧化溝將厭氧、缺氧、好氧過程集中在一個(gè)池內(nèi)完成，各部分用隔墻分開自成體系，但彼此又有聯(lián)系。該工藝充分利用污水在氧化溝內(nèi)循環(huán)流動的特性，把好氧區(qū)和缺氧區(qū)有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)無動力回流，節(jié)省了去除硝酸鹽氮所需混合液回流的能量消耗?？斎麪?Carrousel)氧化溝是1967年由荷蘭的DHV公司開發(fā)研制的。它的研制目的是為滿足在較深的氧化溝溝渠中使混合液充分混合，并能維持較高的傳質(zhì)效率，以克服小型氧化溝溝深較淺，混合效果差等缺陷。至今世界上已有850多座Carrousel氧化溝系統(tǒng)正在運(yùn)行，實(shí)踐證明該工藝具有投資省、處理效率高、可靠性好、管理方便和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。圖23 Carrousel 氧化溝平面結(jié)構(gòu)圖最初的普通Carrousel 氧化溝的工藝中污水直接與回流污泥一起進(jìn)入氧化溝系統(tǒng)。表面曝氣機(jī)使混合液中溶解氧DO的濃度增加到大約2～3mg/L。在這種充分摻氧的條件下，微生物得到足夠的溶解氧來去除BOD；同時(shí)，氨也被氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，此時(shí)，混合液處于有氧狀態(tài)。在曝氣機(jī)下游，水流由曝氣區(qū)的湍流狀態(tài)變成之后的平流狀態(tài)，水流維持在最小流速，保證活性污泥處于懸浮狀態(tài)（平均流速）。微生物的氧化過程消耗了水中溶解氧，直到DO值降為零，混合液呈缺氧狀態(tài)。經(jīng)過缺氧區(qū)的反硝化作用，混合液進(jìn)入有氧區(qū)，完成一次循環(huán)。該系統(tǒng)中，BOD降解是一個(gè)連續(xù)過程，硝化作用和反硝化作用發(fā)生在同一池中。由于結(jié)構(gòu)的限制，這種氧化溝雖然可以有效的去除BOD，但除磷脫氮的能力有限。Carrousel 氧化溝使用定向控制的曝氣和攪動裝置，向混合液傳遞水平速度，從而使被攪動的混合液在氧化溝閉合渠道內(nèi)循環(huán)流動。因此氧化溝具有特殊的水力學(xué)流態(tài)，既有完全混合式反應(yīng)器的特點(diǎn)，又有推流式反應(yīng)器的特點(diǎn)，溝內(nèi)存在明顯的溶解氧濃度梯度。氧化溝斷面為矩形或梯形，平面形狀多為橢圓形，～，寬深比為2:1，亦有水深達(dá)7m的。氧化溝曝氣混合設(shè)備有表面曝氣機(jī)、曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤、射流曝氣器、導(dǎo)管式曝氣器和提升管式曝氣機(jī)等，近年來配合使用的還有水下推動器。 三槽式氧化溝三槽氧化溝以3條相互聯(lián)系的氧化溝作為一個(gè)整體，每條溝都裝有用于曝氣和推動循環(huán)的轉(zhuǎn)刷。在三溝式氧化溝運(yùn)行時(shí)，污水有進(jìn)水配水井進(jìn)行3條溝的進(jìn)水配水切換，進(jìn)水在氧化溝內(nèi)，根據(jù)已設(shè)定的程序進(jìn)行工藝反應(yīng)。污水經(jīng)生化處理后流入作為沉淀區(qū)的另一側(cè)溝體內(nèi)，泥水分離后由出水堰流出，沉淀溝進(jìn)水作曝氣溝使用，原曝氣側(cè)溝作沉淀溝，根據(jù)運(yùn)行模式交替進(jìn)行，它的循環(huán)運(yùn)行方式非常適合于脫氮。在實(shí)際運(yùn)行中，可通過調(diào)整運(yùn)行方式和曝氣量在氧化溝內(nèi)形成好氧段完成硝化反應(yīng)和缺氧段完成反硝化反應(yīng)。曝氣沉淀均在溝內(nèi)交替運(yùn)行，因而既無二沉池，也無需污泥回流系統(tǒng)。在三個(gè)溝當(dāng)中，中溝一直作為曝氣區(qū)使用，提高了轉(zhuǎn)刷的利用率[7]。該工藝具有出水水質(zhì)好、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)。但是由于工藝本身所有的獨(dú)對性，使其在自動控制程度上采用單純的時(shí)間順序控制，從而無法很好獲得最優(yōu)反應(yīng)效果并實(shí)現(xiàn)減少系統(tǒng)能耗的目的。圖 24 三槽式氧化溝 特點(diǎn)三槽氧化溝特點(diǎn)：①處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，并且具有較強(qiáng)的脫氮功能，有一定的抗沖擊負(fù)荷能力。②工程費(fèi)用相當(dāng)于或低于其他污水生物處理技術(shù)。③污水處理廠只需要最低限度的機(jī)械設(shè)備，增加了污水處理廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性。④管理簡化，運(yùn)行簡單。⑤剩余污泥較少，污泥不經(jīng)消化也容易脫水，污泥處理費(fèi)用較低。⑥與其他工藝相比，臭味較小。⑦曝氣強(qiáng)度可以調(diào)節(jié)。 （Orbal）氧化溝起源于南非發(fā)展于美國的Orbal氧化溝是具有除磷脫氮功能的新工藝之一，因其在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有獨(dú)特的優(yōu)勢，在國外得到廣泛的采用。我國在20世紀(jì)80年代就引進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)，但真正被廣泛使用是在近幾年。近年來，隨著北京大興污水處理廠、山東萊西污水處理廠、溫州市污水處理廠、廊坊市東方污水處理廠和無錫市城北污水處理廠等的建成運(yùn)行，充分顯現(xiàn)了該工藝良好的技術(shù)性能和工藝優(yōu)越性。污泥回流泵曝氣轉(zhuǎn)碟外溝中溝內(nèi)溝二沉池中心島圖 25奧爾伯（Orbal）氧化溝氮硝化在生物絮體外進(jìn)行，污水中的有機(jī)氮、蛋白氮等在好氧條件下首先被氨化菌轉(zhuǎn)化為氨氮，然后在硝化菌的作用下變成硝酸鹽氮。在較高濃度梯度的NO3N可滲入絮體內(nèi)部，而在外溝道和中溝道中溶解氧含量又不高，一般控制在0～1mg/L左右，因此低溶解氧難滲入絮體內(nèi)，就在微生物絮體中形成了缺氧環(huán)境，使絮體內(nèi)部在反硝化菌的作用下，發(fā)生反硝化作用，使硝酸鹽氮還原成氮?dú)鈴奈鬯幸莩觥Ｎ鬯谕鉁系懒鲃樱ǎ?50～250圈后才能進(jìn)入中間溝道，經(jīng)過這種有氧、無氧區(qū)的交換次數(shù)達(dá)500～1000次（次數(shù)多少取決于溝道上設(shè)置了多少道盤），從而完成了有氧、無氧的快速交換，較大程度地發(fā)生“同時(shí)硝化反硝化”，脫除氨氮。 從外到內(nèi)，第一渠的容積為總?cè)莘e的50﹪55﹪；第二渠為30﹪35﹪；第三渠為15﹪20﹪。運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保持第一、第二、第三渠的溶解氧分別為0mg/L、1mg/L、2mg/L。第一渠中可同時(shí)進(jìn)行硝化和反硝化，其中硝化的程度取決于供氧量。由于第一條渠道中氧的吸收率通常很高，一次可在該段反應(yīng)池中提供90﹪的供氧量，仍可把溶解氧的含量保持在10mg/L的水平上。在以后的幾條渠道中，氧的吸收率比較低，因此，盡管反應(yīng)池中的供養(yǎng)量較低，溶解氧的含量卻可以保持較高的水平。 工藝的確定 本項(xiàng)目處理的污水主要以有機(jī)污染物為主，BOD5/COD=，可生化性較好，重金屬及其它難降解的有毒有害污染物不超標(biāo)。，三槽式氧化溝能有脫氮除磷效果，根據(jù)處理規(guī)模，進(jìn)水水質(zhì)，出水要求，本設(shè)計(jì)選擇三槽式氧化溝。3 設(shè)計(jì)計(jì)算 格柵 設(shè)計(jì)說明格柵由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)組成，在污水處理系統(tǒng)（包括水泵）前，均須設(shè)置格柵，安裝在污水管道、泵房、集水井的進(jìn)口處或處理廠的端部，用以攔截較大的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷。截留污物的清除方法有兩種，即人工清除和機(jī)械清除。大型污水處理廠截污量大，為減輕勞動強(qiáng)度，一般應(yīng)用機(jī)械清除截留物。格柵按形狀可分為平面格柵和曲面格柵兩種，按格柵柵條間隙可分為粗格柵（50~100mm），中格柵（10~40mm），細(xì)格柵（3~10mm）三種。柵條的斷面形狀有圓形、銳邊矩形、迎水面為半圓形的矩形、迎水面背水面均為半圓的矩形幾種。而其中具有強(qiáng)度高，阻力損失小的優(yōu)點(diǎn)[8]。本設(shè)計(jì)采用兩道中格柵、兩道細(xì)格柵，迎水面為半圓形的矩形的柵條,選用機(jī)械清渣。 設(shè)計(jì)原則（圖）圖31 格柵結(jié)構(gòu)示意圖 設(shè)計(jì)參數(shù)（1）原水水量：Q=；（2）取流量總變化系數(shù)為：Kz=；（3）設(shè)計(jì)流量：Qmax=KzQ=；（4）設(shè)過柵流速：=；（5）格柵安裝傾角： 中格柵（2道）設(shè)計(jì)計(jì)算（1）進(jìn)水渠道寬度計(jì)算根據(jù)最優(yōu)水利斷面公式： 代入得：則柵前水深：（2）格柵間隙數(shù)式中： Qmax——最大廢水設(shè)計(jì)流量 m3/s；α——格柵安裝傾角 ~ ?。? h——柵前水深 m；b——柵條間隙寬度，取20mm；——過柵流速 m/s。則。驗(yàn)算平均水量流速= ，符合(~) 。（3）柵槽寬度