SBR在难降解有机物处理中的研究与应用
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摘要：在分析sbr工艺一般特点的基础上，介绍了SBR工艺处理难降 解有机物、造纸印染等工业废水的应用现状和SBR工艺在数学模型、污泥膨胀机理及微生物 特征等基础性研究方面的进展，并讨论了在线控制、过程设计及启动策略等的工艺过程及控制研究。
1 概况
目前SBR处理难降解有机物的对象几乎涵盖了其他生物法所处理的对象(见表1 ) 。Thomas F.Hess［1］等人用SBR处理含2，4—二硝基苯酚(DNP)废水，研究了外加 不同 浓度葡萄糖以提高对DNP的处理效果。外加碳源能延长生物世代时间，增加污泥中DNP降解菌 浓度，进一步提高对DNP的降解效果。Basu S K［2］等用SBR处理含30 mg/L a — 氯酚(2—CP)的自配废水时，研究葡萄糖、酚等外加补充底物对处理效果的影响，对比了以葡萄糖、酚为溶解性有机碳及无外加补充底物等三种条件下的处理效果。2—CP的比降解速率可由无外加底物时的3.96 mg2—CP/(gVSS·h)增加到有20 g/L葡萄糖、酚的5.15、8.19 mg 2—CP/(gVSS·h),当葡萄糖、酚的浓度增加到40 mg/L时，2—CP的比降解速率分别增加到7.9 4、11. 54 mg2—CP/(gVSS·h)，外加酚比葡萄糖对2—CP降解有更好的促进作用，表明所加外源 底物的种类、性质和浓度是影响2—CP生物降解速率的重要因素。
表1 SBR处理难降解有机物的运行模式 处理对象生物活性，比较了连续式好氧SBR、厌/好氧SBR在两种冲击负荷下降解酚时细菌的活性，结果最佳生物活性和忍耐力在高酚负荷的好氧SBR中获得。SBR中高的初始酚浓度有助于生物活性的提高，在连续式低酚浓度下，生物活性较低。SBR能给污泥恰当的酚负荷和稳定的污泥活性，从而在高冲击负荷下也能稳定地运行，降解酚的细菌活性增强主要是细菌降解和忍受酚的能力增强而不是细菌总数的增加。Wilson等人从SBR处理高浓度造纸废水的污泥中分离出仅以双(Diterpene) 和异海松酸(Isopimaric Acid)为碳源和电子供体的两种好氧革兰氏阴性菌，并详细研究了 这两种菌的生长特性、营养源，以提高SBR处理造纸废水的效果。
3 工艺过程研究
SBR工艺中的运行操作是周期性进行的，操作控制较繁琐。另一方面，SBR工艺过程优化控制能极大地提高效率降低能耗，因此如何对工艺过程进行有效控制，对SBR工艺的理论研究和实 际应用均具有重要意义。
3.1 在线控制
Yongzhen Peng等人研究了用氧化还原电位(ORP)控制SBR的曝气运行。由于ORP传感器能准确显示反应器中的生物氧化状态，因此可用ORP来控制SBR中的曝气时间，通过曝气时间长短的动态在线调整，尽量减少曝气量以避免能量的浪费。试验发现，氧化基本结束时(通过COD达 到平衡反映出来)，SBR中的ORP值迅速增加。在某一特定废水处理中，ORP平台出现在一狭小范围内，取决于进水组成、曝气时间、MLSS值及系统有机负荷，因此可用ORP平台出现来结束曝气以节省能量。Y.Hamamoto等人采用“模糊逻辑”(fuzzy logic)控制以自动确定最佳的搅拌和曝气阶段，模糊控制中参数有DO、pH、ORP及反应池的水位，模糊控制后显著 降低了能耗。
3.2 过程设计
许多学者对SBR的设计过程进行了研究。Ketchum L H分析了不同处理目标的SBR设计过程和物理特性。在设计中将进水分为静止进水(完全限制)、搅拌进水(半限制)、曝气进水(不限制) 三种。依据不同的处理目标，将运行策略大致分为五种，建议以处理工业废水及有毒有害废 水为目标的运行方式为：短时间的搅拌加上长时间的曝气。
3.3 启动策略
M.Muniz等人研究了SBR处理含难降解有机物废水的启动策略，以缩短启动时间，节省接种污 泥量，降低启动费用。运行周期为6 h，进水曝气时间为4 h，沉淀时间为1.5 h，出水时间为0.5 h。启动阶段在时间上分为接种阶段和条件控制阶段。接种阶段接种的污泥量少，不仅节省污泥量和运输费用，同时也获得更适应新污水的微生物。进料阶段中根据微生物对COD的要求及处理对象中毒性对微生物抑制作用的大小，逐渐增加有毒有害物的量直至最终含量，以达到进料段生长速率常数恒定、COD去除率高、污泥沉降性能好的目的。
4 结语
SBR反应器已广泛应用于多种难降解有机物处理的试验研究与应用，并取得较好的处理效果。但由于SBR工艺的间歇周期运行，反应器中DO、有机物浓度等随时间不断变化，处于这种周期性变化环境中的微生物对难降解有机物的降解机理、反应动力学以及工程应用中的设计、过程控制等更加复杂，给研究人员提出了比研究连续式活性污泥法处理难降解有机物更大的挑战。尽管目前SBR工艺机理及设计研究尚处于起步阶段，但由于SBR运行灵活，抗冲击负荷能力强，能适应废水间歇无规律排放，且对连续式不能降解的有机物也表现出良好的降解效果，因此该工艺在难降解有机物特别是中小型石化、造纸、印染、炼油、制药等企业废 水处理中将具有极为广泛的应用前景。
参考文献：
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