兴源视界

高效垂直流人工湿地系统水质净化技术介绍

　　工艺原理

　　 人工湿地系统水质净化技术是一种生态工程方法，其基本原理是在一定的填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个人工湿地生态系统，当污水通过系统时，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，使水质得到净化。

　　 方法特点

　　 人工湿地系统具有建造成本较低、运行成本很低、出水水质非常好、操作简单等优点，同时如果选择合适的植物品种还有美化环境的作用。但另一方面具有占地面积较大的缺点。

　　 适用范围

　　 经过人工湿地系统系统处理后的出水水质可以达到地面水水质标准，因此它实际上是一种深度处理的方法。特别适用于饮用水源和景观用水保护，处理后的水可以直接排入饮用水源或景观用水的湖泊、水库或河流中。因此特别适合处理饮用水源或景观用水区附近的生活污水或直接对受污染水体的水进行处理，或者为这些水体提供清洁的水源补充。

　　 基建与运行费用

　　 基建费用与很多因素有关：地形特征、地层结构、选用的前处理方法、进水水质情况、出水水质要求、外观要求等等因素有关。因而根据情况的不同有很大差异，但比二级污水处理厂低很多。人工湿地系统运行费用特别低，如果仅以电费计，通常不会超过0.05元/吨/天（主要用于提高进水水位，如果水位不需提升则没有此项费用），另外需要工人进行简单的操作和维护管理。

　　 处理效果

　　 出水水质可以因进水水质或停留时间的不同达到地面水水质标准(GB3838- 88)II至V类标准。系统可以根据进水水质状况和出水水质要求进行设计。

　　 研究与应用实例

　　 1．研究工作

　　 1996年以来，深圳市环境科学研究所开展了热带和亚热带区域水质改善、回用与水生态系重建的生物工艺学对策研究（1996.9-1999.9）项目，此项目为为欧盟科学，研究与发展部主管的与第三世界国家和国际组织合作项目，是由中国、德国和奥地利的六个研究单位合作开展的。 该课题研究的主导思想是利用能耗低、运行费用低的人工湿地系统和生态学方法净化地面水，可应用于饮用水、景观用水的净化和污水处理。 1997年5月到11月，深圳市环境科学研究建成了人工湿地研究试验点，修建了小试和中试试验工程，不仅在理论上作了大量研究工作，同时在技术上积累了很多宝贵的经验。对严重受污染的超过地面水标准GB3838-88 V类标准的水经系统处理后，出水可达到III类标准。

　　表1. 深圳市环科所人工湿地试验点中试系统水质净化效果（采样时间99.6.16）

	pH	SS	CODMn	BOD5	T-N	T-P
进水水质	7.73	33	15.76	11.93	7.67	0.700
出水水质	6.74	4.0	3.26	1.12	1.12	0.032

　　 2.应用实例

　　 2.1 洪湖人工湿地系统处理污染严重的布吉河水

　　 在上述小试和中试试验取得了阶段性成果后，深圳市环境科学研究所于1999年初开始设计和修建了洪湖人工湿地系统水质净化工程，此项目为实现深圳市环境双达标任务的污染治理工程，受到市政府和市环保局各级领导的高度重视。 洪湖冬季严重缺水，缺水量全部由周边的生活污水作为水量补充，因此长期以来洪湖水质一直不能达到景观用水标准。 此项目宗旨是将高效渗滤人工湿地系统水质净化技术应用到洪湖的污染治理，从布吉河取水经系统净化后为洪湖补充清洁水量，同时截去洪湖周边的污水排入，从而达到改善洪湖水质的目的。此项工程1999年9月建成，出水水质优于景观用水标准，可补充洪湖公园湖面的蒸发水量，缓解了洪湖冬季严重缺水的问题，可停止使用沿湖的污水作水源补充，达到逐步改善洪湖水质的目的。

　　表2. 洪湖人工湿地系统水质净化效果（采样时间1999.11.30）

	DO	CODMn	BOD5	TP	非离子氨
布吉河（系统取水口）	0.47	38.47	38.65	3.082	0.172
系统出水	6.82	6.71	5.47	0.361	0.030
去除率	-	82.6%	85.8%	86.2%	82.6%

　　 2.2 人工湿地系统处理生活污水

　　 2000年五月至2000年八月中旬修建了深圳观澜湖高尔夫球会有限公司职工宿舍生活污水人工湿地处理系统。生活污水经过化粪池处理后直接进入人工湿地处理系统，出水水质同样非常好，溶解氧大大增加，出水池中很快有鱼出现。八月二十四日对进出水水质进行了化验，污染物的去除率在75-95%之间，出水水质能达到景观用水水质标准。监测结果见表3。

　　表3.人工湿地系统处理生活污水水质净化效果 采样时间：2000.8.24

	PH	SS	DO	CODcr	BOD5	T-N	NH4-N	T-P
进水水质 （二次测定）	-	18	-	96	50	30.9	-	4.179
	7.19	34	0.78	78.1	24.8	23.3	2.90	2.74
出水水质	7.85	25	4.44	6.4	4.98	5.37	0.810	0.089

　　注：采样地点：深圳观澜湖高尔夫球会有限公司职工宿舍生活污水人工湿地处理系统

EWP高效污水净化器在造纸污水治理的应用

　　 造纸污水水量大，浓度高，可生化性差。传统采用的生化法处理这类造纸污水，投资大、运行费高，去除率低。近年的治理情况表明，较为经济实用的是物化法[1]，在一些国家，已把处理技术的重点转到物化凝聚法的研究和开发[2]。EWP高效污水净化器是只有一级物化处理工艺的设备系统，对利用废纸再生桨料造纸的污水进行治理，达到以污染物去除率COD在90%以上；BOD在70%能上能下；SS在95%以上，经处理污水还可回用到生产上。

　　 1、试验研究

　　 1.1 设备原理

　　 造纸污水经絮凝反应后能分离出大量的污泥，这些含有纤维的絮状泥有类似活性碳的很好的吸附能力，以往的沉淀或气浮工艺，只把这些固形物分离，没有再充分发挥这些污泥的只附过滤作用。则EWP高效污水净化器就是利用这些絮凝反应后生成的絮凝沉淀物在净化器内形成一个稳定的、可连续自动更新的只附过港督流化床，令污染物起到活性碳的作用，使进入的污水除了得到平常混凝反应之后的固液分离效果外，还让污水得到过滤和吸附的净化处理，即可达到比普通的气浮或沉淀的物化处理工艺提高10-20%的去除率。由于EWP高效污水净化器没有用任何的滤料或填料作为滤床，不会堵塞，所以免除了砂滤池或其他过滤装置必需的反冲洗的麻烦和额外的动力消耗，更解决了处理装置偶然停用后滤料干涸板结造成的堵塞问题。EWP高效污水净化器是集污水絮凝反应、沉淀、吸附、过滤、污泥浓缩等功能于一体的设备。

　　 1.2 试验效果

　　 在试验的五个月中，分六个阶段进行测试，表1结果表明试验达到要求目标。

　　 2、工程应用

　　 2.1 处理规模

　　 珠江纸厂治理工程中，采用两台处理量100m3/h（高13 m）和两台50 m3/h（高11 m），共4台净化器，分别处理黄板纸和白纸的制桨、抄纸废水。人民纸厂采用六台处理量100（高15）的净化器，处理黄板纸和灰板纸的制桨、抄纸废水。配有污泥浓缩槽和加药系统2套、调节池刮泥机、污泥脱水机等设备。两个工程处理量分别为7200和15000，总投资分别为590万元和980万元，占地1600和2800。广州头号城纸箱厂应用EWP高效污水净化器，污水处理后回用到造纸生产中，使得该厂达到1吨水造1吨纸的先进水平。

　　 2.2 工艺流程

　　 对比试验流程增加了调节池刮泥李、泵后加药系统、污泥脱水机等设备。

　　 2.3 运行效果

　　 EWP高效污水净化器的技术特点是没有用任何的滤料或填料，而利用先进生产方式的污水中的悬浮与絮凝剂反应后生成的絮凝沉淀物形成吸附过滤订对连续进入的污水进行净化。其关键是EWP高效污水净化器能把污水中的絮凝沉淀物形成稳定的流化，今污染物起到活性碳的作用，并能由新鲜进入的絮凝沉淀物推动老的絮凝沉淀物排出，始终保持净化器的治理效果。虽然只是一级物化处理工艺，却可比气浮、沉淀等同类工艺提高效率10-20%。

　　 经过三年多的运行，尽管进水浓度变化较大，但出水仍然比较好和稳定。表2监测结果表明，可达到去降率COD为92.5%，BOD78.5%，SS98.9%，达到项目的设计要求和国家标准。直接运行费用（药剂费0.25元，电耗0.2度）为0.38元/吨水。

　　对以废纸再生桨料造纸的废水，采用一级物化处理工艺的EWP高效污水净化器治理，具有工艺简单、设备可靠、管理方便、投资省、占地少、效率高、运行费用低、经处理废水能达标排放并可回用等优点。

BIOLAK污水处理技术

　　 l、百乐卡（BIOLA)工艺特点

　　 百乐卡工艺是一种具有除磷脱氮功能的多级活性污泥污水处理系统。它是由最初采用天然土池作反应池而发展起来的污水处理系统。自1972年以来，经多年研究形成了采用土池结构、利用浮在水面的移动式曝气链、底部挂有微孔曝气头的一种具有一定特色的活性污泥处理系统。

　　 由于采用土池而大大减少了建设投资，采用曝气链曝气系统进一步强化了氧的砖移效率，并减少运行费用，大大提高了处理效果。工艺设计简捷，不需复杂的管理，在适宜的条件下具有较大的经济和社会效益.

　　 1.1低负荷活性污泥工艺

　　 百乐卡工艺污泥回流量大，污泥浓度较高，生物量大，相对曝气时间较长，所以污泥负荷较低。龙田污水厂BOD5污泥负荷率为 0.05kgBOD/kgMLSS.d，污泥浓度为400Omg/L,污泥龄为29d,所以剩余污泥很少。

　　 1.2 曝气池采用士池结构

　　 根据国家环保局1992年《工业废水处理设施的调查与研究》，我国工业废水处理设施资金的54%用于土建工程设施，而只有36%用于设备，造成这 种投资分配格局的主要原因是工艺池大都采用价格昂贵的钢筋混凝土池。而龙田污水厂土建工程造价500万元，仅占总投资的20%。

　　 大的钢筋混凝土池不仅价格昂贵，而且施工难度大。但对于许多种曝气工艺来讲，都不考虑采用土池，因为土池会造成地下水的侵蚀，同时也由于在土池基础上安装曝气头是十分困难的。

　　 为了减少投资，百乐卡技术在研究土池结构的曝气池上做了大量工作，首先是使用HDPE防渗膜隔绝污水和地下水，其次是悬挂在浮管上的微孔曝气头避免了在池底池壁穿孔安装。

　　 这种敷设HDPE防渗膜的土池不仅易于开挖、投资低廉，而且完全能满足污水处理池功能上的要求，并能因地制宜，极好地适应现场的地形，存某些特殊的地质条件下，如地震多发地区、土质疏松地区，其优点得到更充分的体现。敷设HDPE防渗膜的土池使用寿命远远超过钢筋混凝土池。

　　 1.3 高效的曝气系统

　　 百乐卡曝气系统的结构是，曝气头悬挂在浮链上，停留在水深4一5m处，气泡在其表面逸出时，直径约为50um。如此微小的气泡意味着氧气接触面积的增大和氧气传送效率的提高。同时，因为气泡向上运动的过程中，不断受到水流流动，浮链摆动等扰动，因此气泡并不是垂直向上的运动，而是斜向运动，这样延长了在水中的停留时间，同时也提高氧气传递效率。运行表明:百乐卡悬挂链的氧气传递率，远远高于一般的曝气工艺以及固定在底部的微孔曝气工艺。百乐卡曝气头悬挂在浮动链上，浮动链被松弛地固定在曝气池两侧，每条浮链可在池中的一定区域蛇形运动。在曝气链的运动过程中，自身的自然摆动就可以达到很好的混合效果，节省了混合所需的能耗。

　　 采用百乐卡系统的曝气池中混合作用所需的能耗仅为1-5W/m3，而一般的传统曝气法中混合作用的能耗为l0一l5W/m3。由于百乐卡曝气头(BIOLAK)-Friox)特殊的结构，即使在很复杂的环境里曝气头也不至于阻塞，这意味着曝气装置可运行几年不维修，所需维护费用很少。

　　 曝气系统与配套的高效鼓风机保证了很高的氧气传递效率，供氧能力为2-5kgO2/kW?h)，而传统的污水处理厂该值为lkgO2/lkW?h)。鼓风机就设在池边，减少了鼓风机房和空气输送管道的费用。

　　 1.4 简单而有效的污泥处理

　　 百乐卡工艺的另一特点是回流污泥量大，其剩余污泥比传统工艺少许多。

　　 在恒定的负荷条件下，百乐卡工艺的污泥在曝气池中的停留时间是传统工艺的几倍。由于污泥池中的污泥是完全稳定的，它不会再腐烂，即使长期存放也不会产生气味，这就是它同传统工艺相比污泥更容易处理的原因。而且污泥池完全可以做成土池结构，节省厂土建费用。

　　 1.5 简单易行的维修

　　 百乐卡系统没有水下固定部件，维修时不用排干池中的水，而用小船到维修地点将曝气链下的曝气头提起即可。实践表明，曝气头运行几年也不用任何维修，这主要是因为曝气管是由很细的纤维(直径约0?003mm)做成，并用聚合物充填，以达到防水和防脏物的目的。同时，曝气头有大约80%的自由空隙和20%的表面，和传统曝气头刚好相反。因此，微生物可生长的面积很小，并很容易被去除。当曝气头必须维修时，也不影响整个污水处理场的运行。该工艺的移动部件和易老化部件都很少。在选择设备和材料时，都采用了可靠耐用的材料。该工艺无需太多的自动化。它既不需要任何易损的探测器，也不需要任何复杂的控制系统，而操作这些控制系统还需要专门的技术和昂贵的配件。

　　 1.6 二次曝气和安全池

　　 为了保证负荷变化时用水质量，百乐卡工艺利用一个相对独立的池来进行二次曝气，以保证出水清洁，保证水中有足够的溶解氧。

　　 1.7 二沉池

　　 曝气池中产生的污泥在二沉池中被分离，并重新回到曝气池参与污水净化。有的百乐卡工艺的二沉池和曝气池合并到一起，进一步节省了土建费用和占地面积。二沉池沉淀污泥由漂浮式刮泥机、吸泥机排入污泥槽回流。

　　 1.8 土地的利用

　　 尽管百乐卡系统需要的曝气池体积比所谓密集型的大，但所需的总面积并不大，有时甚至更小，这主要有以下原因:a\不需初沉池;b\二沉池可以和曝气池合建在一起;c\池的设计和布置的自由度大，对地形的适应性强。

　　 2、龙田污水处理厂工艺流程

　　 污水在厂内首先经过粗格栅去除大的漂浮物，然后自流入集水池。污水经立式污水泵提升至组合式旋转细格栅，组合式旋转细格栅可把杂物及砂粒从废水中分离出来，并浓缩址理。旋转细格栅处理出水先进入厌氧池，由推进器将进水和厌氧污泥混合进行厌氧处理，然后自流入BIOLAK生化池，利用悬链式曝气器曝气充氧进行好氧处理，处理后的污水，经沉淀后再进行曝气充氧稳定，污水自流入消毒池，消毒后排放。Bl0lAk反应池产生的剩余污泥用污泥泵送入污泥浓缩池，污泥经浓缩后再由螺杆泵送人带式压滤机脱水。污泥浓缩池产生的上清液和压滤机产生的滤液自流入集水池二次处理。BlOLAK反应池需要的氧气由风机供给，预处理设施产生的机械杂物外运填埋处置，产生的剩余污泥外运用作农肥。

　　 3、山东招远百乐卡工艺处理效果

　　 
一位哲学家曾经说过:所有的技术都是由简单到复杂，再由复杂到简单，百乐卡技术正是这样一种由复杂到简单的工艺，但这种高效、简单的工艺，是在传统活性污泥法的基础上，集合了大量研究工作的先进成果，并在数百例工程实践中不断地完善改进提出的，它是一种较为成熟的工艺。

连续循环曝气系统(CCAS)

　　 A、CCAS工艺简介

　　 CCAS工艺，即连续循环曝气系统工艺（Continuous Cycle Aeration System），是一种连续进水式SBR曝气系统。这种工艺是在SBR（Sequencing Batch Reactor，序批式处理法）的基础上改进而成。SBR工艺早于1914年即研究开发成功，但由于人工操作管理太烦琐、监测手段落后及曝气器易堵塞等问题而难以在大型污水处理厂中推广应用。SBR工艺曾被普遍认为适用于小规模污水处理厂。进入60年代后，自动控制技术和监测技术有了飞速发展，新型不堵塞的微孔曝气器也研制成功，为广泛采用间歇式处理法创造了条件。1968年澳大利亚的新南威尔士大学与美国ABJ公司合作开发了“采用间歇反应器体系的连续进水，周期排水，延时曝气好氧活性污泥工艺”。1986年美国国家环保局正式承认CCAS工艺属于革新代用技术（I/A），成为目前最先进的电脑控制的生物除磷、脱氮处理工艺。

　　 CCAS工艺对污水预处理要求不高，只设间隙15mm的机械格栅和沉砂池。生物处理核心是CCAS反应池，除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成，出水可达标排放。

　　 经预处理的污水连续不断地进入反应池前部的预反应池，在该区内污水中的大部分可溶性BOD被活性污泥微生物吸附，并一起从主、预反应区隔墙下部的孔眼以低流速(0.03-0.05m/min)进入反应区。在主反应区内依照“曝气（Aeration）、闲置(Idle)、沉淀(Settle)、排水(Decant)”程序周期运行，使污水在“好氧-缺氧”的反复中完成去碳、脱氮，和在“好氧-厌氧”的反复中完成除磷。各过程的历时和相应设备的运行均按事先编制，并可调整的程序，由计算机集中自控。

　　 CCAS工艺的独特结构和运行模式使其在工艺上具有独特的优势：

　　 （1）曝气时，污水和污泥处于完全理想混合状态，保证了BOD、COD的去除率，去除率高达95%。

　　 （2）“好氧-缺氧”及“好氧-厌氧”的反复运行模式强化了磷的吸收和硝化-反硝化作用，使氮、磷去除率达80%以上，保证了出水指标合格。

　　 （3）沉淀时，整个CCAS反应池处于完全理想沉淀状态，使出水悬浮物（SS）极低，低的SS值也保证了磷的去除效果。

　　 CCAS工艺的缺点是各池子同时间歇运行，人工控制几乎不可能，全赖电脑控制，对处理厂的管理人员素质要求很高，对设计、培训、安装、调试等工作要求较严格。

　　 B、国内外城市污水处理厂发展概况

　　 水是经济发展和社会可持续发展的一个重要因素。随着城市规模的不断扩大和人口的增加，水环境污染成了一大难题。城市污水是目前江河湖泊水域污染的重要原因，是制约许多城市可持续发展的主要原因之一。“环境保护”是我国的基本国策，中国可持续发展的战略与对策制定的2000年治理目标，要求城市污水集中处理率达20%。目前，我国正处于城市污水处理事业的大发展时期，尤其随着国家西部大开发战略的实施，中国中西部环境与生态保护已被提上首要议事日程。

　　 城市生活污水处理自200年前工业革命以来，越来越受到人们的重视。城市污水处理率已成为一个地区文明与否的一个重要标志。近200年来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水，并回用。处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS工艺）等多种工艺，以达到不同的出水要求。我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚，目前城市污水处理率只有6.7%。在我们大力引起国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国实际的城市污水处理系统。

　　 结合我国实际情况，参考国外先进技术和经验，建设城市污水处理厂应符合以下几个发展方向：

　　 （1）总投资省。我国是一个发展中国家，经济发展所需资金非常庞大，因此严格控制总投资对国民经济大有益处。

　　 （2）运行费用低。运行费用是污水处理厂能否正常运行的重要因素，是评判一套工艺优劣的主要指标之一。

　　 （3）占地省。我国人口众多，人均土地资源极其紧缺。土地资源是我国许多城市发展和规划的一个重要因素。

　　 （4）脱氮除磷效果。随着我国大面积水体环境的富营养化，污水的脱氮除磷已经成为一个迫切的问题。我国最新实施的国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）也明确规定了适用于所有排污单位，非常严格地规定了磷酸盐排放标准和氨氮排放标准。这就意味着今后绝大多数城市污水处理厂都要考虑脱氮除磷的问题。

　　 （5）现代先进技术与环保工程的有机结合。现代先进技术，尤其是计算机技术和自控系统设备的出现和完善，为环保工程的发展提供了有力的支持。目前，国外发达国家的污水处理厂大都采用先进的计算机管理和自控系统，保证了污水处理厂的正常运行和稳定的合格出水，而我国在这方面还比较落后。计算机控制和管理也必将是我国城市污水处理厂发展的方向。

　　 C、几种处理系统的工艺比较

　　 为了选择出工艺上最可靠，投资上最经济，管理上最方便的城市污水处理系统，结合当地的实际情况，我们调研了国内外污水处理厂的成熟经验和发展趋势，并进行了比较。

　　 目前，国内外城市污水处理厂处理工艺大都采用一级处理和二级处理。一级处理是采用物理方法，主要通过格栅拦截、沉淀等手段去除废水中大块悬浮物和砂粒等物质。这一处理工艺国内外都已成熟，差别不大。二级处理则是采用生化方法，主要通过微生物的生命运动等手段来去除废水中的悬浮性，溶解性有机物以及氮、磷等营养盐。目前，这一处理工艺有多种方法，归结起来，有代表性的工艺主要有传统活性污泥、氧化沟、A/O或A2/O工艺、SBR及CCAS工艺等。目前，这几种代表工艺在国内外都有实际应用。

摘要: 分析了SBR 工艺运行机理和工艺特点, 对其优越性和局限性进行了评价, 并在此基础上介绍了其发展与改进。
关键词: SBR 工艺; 污水处理; 除磷脱氮

SBR( Sequencing Batch Activated Sludge Reactor Technology) 即序批式活性污泥处理系统, 是20 世纪70 年代由美国Natre Dame 大学的RIrvine 博士将老式的充排系统改进并发展而成的。早期的污水处理池由于进出水切换复杂和控制设备方面的原因, 限制了其发展。但随着科学技术的不断发展, 计算机和自动控制技术的加入, 使SBR 在城市污水、工业废水中的应用越来越广泛, 目前, SBR 工艺已成为各国竞相开展的热门工艺。

1 工作原理及基本运行操作

SBR 工艺处理污水, 其核心处理设备是一个序批式间歇反应器( SBR反应器) , SBR 省去了许多处理构筑物, 所有反应器都在一个SBR 反应器中运行, 通过时间控制来使SBR 反应器实现各阶段的操作目的, 在流态上属于完全混合式, 实现了时间上的推流, 有机污染物随着时间的推移而降解。

SBR 工艺整个运行周期由进水、反应、沉淀、出水和闲置5 个基本工序组成, 都在一个设有曝气或搅拌的反应器内依次进行。在处理过程中,周而复始地循环这种操作周期, 以实现污水处理目的。现将整个工艺的操作要点与功能阐述如下。

1.1 进水工序

污水注入之前, 反应器处于待机状态, 此时沉淀后的上清液已经排空, 反应器内还储存着高浓度的活性污泥混合液, 此时反应器内的水位为最低。注入污水, 注入完毕再进行反应, 从这个意义上说, 反应器又起到了调节池的作用, 所以SBR 法受负荷变动影响较小, 对水质、水量变化的适应性较好。

1.2 反应工序

当污水达到预定高度时, 便开始反应操作, 可以根据不同的处理目的来选择相应的操作。例如控制曝气时间可以实现BOD 的去除、消化、磷的吸收等不同要求, 控制曝气或搅拌器强度来使反应器内维持厌氧或缺氧状态, 实现消化、反硝化过程。

1.3 沉淀工序

本工序中SBR 反应池相当于二沉池, 停止曝气和搅拌, 使混合液处于静止状态, 活性污泥进行重力沉淀和上清液分离。SBR 反应器中的污泥沉淀是在完全静止的状态下完成的, 受外界干扰小。此外, 静止沉淀还避免了连续出水容易带走密度轻、活性好的污泥的问题。因此, SBR 工艺沉降时间短、沉淀效率高, 能使污泥保持较好的活性。沉淀时间依据污水类型以及处理要求具体设定, 一般为1 h～2 h。

1.4 出水工序

排出沉淀后的上清液, 恢复到周期开始时的最低水位, 剩下的一部分处理水, 可以起到循环水和稀释水的作用。沉淀的活性污泥大部分作为下个周期的回流污泥作用, 剩余污泥则排放。

1.5 闲置工序

SBR 池处于空闲状态, 微生物通过内源呼吸复活性, 溶解氧浓度下降, 起到一定的反硝化作用而进行脱氮, 为下一运行周期创造良好的初始条件。由于经过闲置期后的微生物处于一种饥饿状态, 活性污泥的表面积更大, 因而在新的运行周期的进水阶段, 活性污泥便可发挥其较强的吸附能力对有机物进行初始吸附去除。另外, 待机工序可使池内溶解氧进一步降低, 为反硝化工序提供良好的工况。

2 SBR 工艺性能特点

2.1 SBR 工艺的优越性

( 1) 工艺流程简单, 运转灵活, 基建费用低。SBR 工艺中主体设备就是一个SBR 反应器, 从上面的分析也可以看出, 一个SBR 池扮演了多个角色: 调解混合池、反应池( 厌氧、缺氧和好氧三种) 、沉淀池和部分浓缩池。基本上所有的操作都在这样一个反应器中完成, 在不同的时间内进行泥水混合, 有机物的氧化、消化、脱氮, 磷的吸收与释放以及泥水分离等。它不需要设二沉池和污泥回流设备, 一般情况下也不用设调节池和初沉池。所以, 采用SBR 工艺的污水处理系统大大减少构筑物的数量, 节约了基建费用, 而且往往具有布置紧凑、节省占地的优点。

( 2) 处理效果良好, 出水可靠。从反应动力学角度分析, SBR 反应器有其独具的优越性。根据活性污泥反应动力学模型, 目前连续流生物处理反应器主要有完全混合和推流式两种流态, 在连续流的推流式反应器中, 曝气池的各断面上只有横向混合, 不存在纵向的“返混”。基质浓度从进水处的最高逐渐降解至出水处的最次浓度, 提供了最大的生化反应推动力。在运行的曝气反应阶段, 反应器内的混合液虽然处于完全混合状态, 但其基质和微生物的浓度随时间而逐渐降低, 相当于一种时间意义上的推流状态。所以SBR 反应器实现了连续流中两种反应器的特点。

( 3) 较好的除磷脱氮效果。除磷脱氮是一个相对复杂的过程, 需要在处理过程中提供厌氧、缺氧、好氧各阶段, 以实现硝化反硝化脱氮和吸收释放磷的目的。在SBR 法中, 在一个单一的反应器就可达到不同目的。因为在SBR 法通过5 个工序时间上的安排, 较容易地实现厌氧、缺氧与好氧状态交替出现, 可以最大限度地满足生物脱氮除磷理论上的环境条件。

( 4) 污泥沉降性能良好。活性污泥膨胀是活性污泥处理过程中常常发生的问题。污泥膨胀问题90%以上是丝状菌污泥膨胀, 由于丝状菌过度繁殖, 菌胶团的生长繁殖受到抑制, 很多丝状菌伸出污泥表面之外, 使得絮状体松散, 沉淀性恶化。SBR 法可以有效控制丝状菌的过度繁殖, 污泥SVI 较低, 是一种污泥沉降性能较为良好的工艺。

( 5) 对水质水量比变化的适应性强。处理效果会受到水质水量的影响, 主要是因为它会改变处理环境, 而微生物对其生存环境条件的要求往往比较严格。所以, 从理论上分析, 完全混合式反应器比推流式反应器有更强的耐冲击负荷的能力。SBR 工艺虽然对于时间来说是理想的推流式处理过程, 但反应器构造上保持了典型的完全混合式的特性。因此能承受较大的水质水量的波动, 具有较强的耐冲击负荷的能力。

2.2 SBR 工艺的局限性

( 1) 反应器容积利用率低。由于SBR 反应器水位不恒定, 反应器有效容积需要按照最高水位来设计, 大多数时间, 反应器内水位均达不到此值, 所以反应器容积利用率低。

( 2) 水头损失大。由于SBR 池内水位不恒定, 如果通过重力流入后续构筑物, 则造成后续构筑物与SBR 池的位差较大, 特殊情况下还需要用泵进行二次提升。

( 3) 不连续的出水, 要求后续构筑物容积较大, 有足够的接受能力。而且不连续出水, 使得SBR 工艺串联其他连续处理工艺时较为困难。

( 4) 峰值需氧量高。SBR 工艺处于时间上的推流, 因此也具有推流工艺这一缺点。开始时污染物浓度较高, 需氧量也较高, 按照此值来确定曝气量, 但随后污染物浓度随时间下降, 需氧量也随之下降, 因此整个系统氧的利用率低。

( 5) 设备利用率低。当几个SBR 反应器并联运行时, 每个反应器在不同的时间内分别充当进水调节池, 曝气池或是沉淀池, 但每个反应器内均需设有一套曝气系统、滗水系统等相应设备, 而各池是交替运行的, 因此, 设备的利用率低。

( 6) 不适合用于大型污水处理厂。采用SBR 工艺的污水处理厂规模一般在20 000 t 以下, 规模大于100 000 t 的污水处理厂几乎没有采用SBR 工艺的。

3 SBR 工艺的发展

传统或经典的SBR 工艺形式在工程中存在一定的局限性。譬如, 若进水流量大, 则需调节反应系统, 从而增大投资; 而对出水水质有特殊要求, 如脱除磷等则还需对工艺进行适当改进。因而在工程应用实践中,SBR 传统工艺逐渐产生了各种新的变型, 以下分别介绍几种主要的形式。

3.1 ICEAS 工艺

ICEAS( Intermittent Cyclic Extended Aeratlon System) 工艺的全称为间歇循环延时曝气活性污泥工艺。它于20 世纪80 年代初在澳大利亚兴起, 是变形的SBR 工艺。

ICEAS 与传统的SBR 相比, 最大的特点是: 在反应器的进水端增加了一个预反应区, 运行方式为连续进水( 沉淀期和排水期仍保持进水) 间歇排水, 没有明显的反应阶段和闲置阶段。这种系统在处理市政污水和工业废水方面比传统的SBR 系统费用更省、管理更方便。但是由于进水贯穿于整个运行周期的每个阶段, 沉淀期进水在主反应区底部造成水力紊动而影响泥水分离时间, 因而, 进水量受到了一定限制, 通常水力停留时间较长。

3.2 CASS( CAST, CASP) 工艺

CASS ( Cyclic Activated Sludge System) 或CAST ( - Technology) 或CASP( - Process) 工艺是一种循环式活性污泥法。该工艺的前身为ICEAS工艺, 由Goronszy 开发并在美国和加拿大获得专利。

与ICEAS 工艺相比, 预反应区容积较小, 是设计更加优化合理的生物反应器。该工艺将主反应区中部分剩余污泥回流至选择器中, 在运作方式上沉淀阶段不进水, 使排水的稳定性得到保障。CASS 工艺适用于含有较多工业废水的城市污水及要求脱氮除磷的处理。

3.3 IDEA 工艺

间歇排水延时曝气工艺( IDEA) 基本保持了CAST 艺的优点, 运行方式采用连续进水、间歇曝气、周期排水的形式。与CAST 相比, 预反应区( 生物选择器) 改为与SBR 主体构筑物分立的预混合池, 部分剩余污泥回流入预混合池, 且采用反应器中部进水。预混合池的设立可以使污水在高絮体负荷下有较长的停留时间, 保证高絮凝性细菌的选择。

3.4 DAT- IAT 工艺

DAT- IAT 艺是利用单—SBR 池实现连续运行的新型工艺, 介于传统活性污泥法与典型的SBR 工艺之间, 既有传统活性污泥法的连续性和高效性, 又具有SBR 的灵活性, 适用于水质水量大的情况。DAT- IAT 工艺主体构筑物由需氧池( DAT) 和间歇曝气池( IAT) 组成, 一般情况下DAT 连续进水, 连续曝气, 其出水进入IAT, 在此可完成曝气、沉淀、浇水和排出剩余污泥工序, 是SBR 的又一变型。

3.5 UNITANK 工艺

典型的UNITANK 系统, 其主体为三格池结构, 三池之间为连通形式, 每池设有曝气系统, 既可采用鼓风曝气, 也可采用机械表面曝气, 并配有搅拌, 外侧两池设出水堰以及污泥排放装置, 两池交替作为曝气和沉淀池, 污水可进入三池中的任何一个。在一个周期内, 原水连续不断进入反应器, 通过时间和空间的控制, 形成好氧、厌氧或缺氧的状态。UNITANK 系统除保持原有的自控以外, 还具有池子结构简单、出水稳定、不需回流等特点, 而通过进水点的变化可达到回流和脱氮、除磷等目的。

兼性塘的工作原理

兼性塘是最常见的一种稳定塘。兼性塘的有效水深一般为1.0~2.0m，从上到下分为三层：上层好氧区，中层兼性区（也叫过渡区）；塘底厌氧区，见图6-3）好氧区对的净化原理与好氧塘基本相同。藻类进行光合作用，产生氧气，溶解氧充足。有机物在好氧性异养菌的作用下进行氧化分解，兼性区的溶解氧的供应比较紧张，含量较低，且时有时无。其中存在着异养型兼性细菌，它们既能利用水中的少量溶解氧对有机物进行氧化分解，同时，在无分子氧的条件下，还能以NO3-、CO32-作为电子受体进行无氧代谢。

厌氧区内不存在溶解氧。进水中的悬浮固体物质以及藻类、细菌、植物等死亡后所产生的有机固体下沉到塘底，形成10~15cm厚的污泥层，厌氧微生物在此进行厌氧发酵和产甲烷发酵过程，对其中的有机物进行分解。在厌氧区一般可以去除30%的BOD。

兼性塘的特点及适用条件

优点：
（1）投资省，管理方便。
（2）耐冲击负荷较强。
（3）处理程度高，出水水质好。

缺点：
（1）池容大，占地多。
（2）可能有臭味，夏季运转时经常出现漂浮污泥层。
（3）出水水质有波动。

适用条件：

既可用来处理城市污水，也能用于处理石油化工、印染、造纸等工业废水。

兼性塘的一般规定
（1）应该建在通风、无遮蔽的地方。
（2）预处理及对进水水质的要求：如果兼性塘作为第一级，则要求有一定的预处理措施。具体规定与厌氧塘相同，唯一不同的是兼性塘要求进水中BOD：N：P=100：5：1。

兼性塘的设计计算

（1）设计方法：
一般是采用经验方法进行计算，即BOD表面负荷法。BOD表面负荷与冬季平均气温有很大关系。下表是我国“七五”科技攻关成果对城市废水兼性塘建议的主要设计参数：

（2）构造及主要尺寸：
1）长宽比：多采用矩形塘，长宽比为3：1~4：1。塘的四角宜作成圆形，以避免死区。
2）塘深：有效水深h1：1.2~2.5m  储泥厚度h2：不小于0.3m   超高h3：0.6~1.0m
3）堤坡：塘内坡度为1：2~1：3；塘外坡度为1：2~1：5
4）进出水口：进水口宜采用扩散管或多点进水，保证塘的横断面上配水均匀。
5）塘数及单塘面积。系统中兼性塘一般不少于3座，多串联。其中第一塘的面积比较大，约占总面积的30%~60%。单塘面积一般介于（0.8~4）×104m2。

废旧橡胶的回收利用主要有两种方法：通过机械方法将废旧轮胎粉碎或研磨成微粒，即所谓的胶粒和胶粉；通过脱硫技术破坏硫化胶化学网状结构制成所谓的再生橡胶。本文简单介绍一下胶粉的生产技术。 

1. 胶粉的制造方法 

　　 废橡胶的预加工。废旧橡胶制品中一般都会有纤维和金属等非橡胶骨架材料，加之橡胶制品种类繁多．所以在废旧橡胶粉碎前都要进行预先加工处理，其中包括分拣、去除、切割、清洗等加工。对废旧橡胶还要进行检验、分类，对不同类别、不同来源的废橡胶及其制品按要求分类，最理想是采用回收管理循环方法，根据废胶来源有目的地进行处理。对于废轮胎这类体积较大的制品，则要除去胎圈，亦有采用胎面分离机将胎面与胎体分开。胶鞋主要回收鞋底，内胎则要除去气门咀等。 

　　 经过分拣和除去非橡胶成分的废橡胶，由于长短不一，厚薄不均，不能直接进行粉碎，必须对废橡胶切割。国外对轮胎普遍采用整胎切块机切成 25mmx25mm 不等胶块。大的胶块则重新返回切割机上再次切割， 

　　 废橡胶特别是轮胎、胶鞋类制品，由于长期与地面接触，夹杂着很多泥沙等杂质，则应先采用转桶洗涤机进行清洗，以保证胶粉的质量。 

冷冻粉碎法。 低温冷冻粉碎法的基本原理是：橡胶等高分子产材料处在玻璃化温度 (Tg) 以下时，它本身脆化，此时受机械作用很容易被粉碎成粉末状物质，硫化胶粉即按此原理制成的。 

　　 冷冻粉碎工艺有两种：一种是低温冷冻粉碎工艺。另一种是低温和常温并用粉碎工艺。前者是利用液氮为制冷介质．使废橡胶深冷后用锤式粉碎机或辊筒粉碎机进行低温粉碎。微细橡胶粉生产线即是采用后一种方法进行生产的。利用液氮深冷技术把废旧轮胎加工成 80 目以上的微细橡胶粉，其生产过程中的温度、速度、过载均为闭环连锁微机控制，对环境无污染。该生产线的生产全过程均采用以压缩空气为动力的送料器和封闭式管道输送，除废旧轮胎投入和产品包装时与空气接触外，全线均为封闭状态。另外，由于采用冷冻法生产，无高温气味，所以不产生二次污染。并通过微细胶粉和粗粉的热交换过程达到了充分利用能源、降低能耗即降低产品成本的目的。 

常温粉碎法。 废橡胶经过预加工后进行常温粉碎，一般分粗碎和细碎。目前中国的再生胶工厂中常采用两种粉碎方式，一种是粗碎和细碎在同一台设备上完成；另一种是粗碎和细碎在两台不同的设备上完成。前者适合于小型工厂的生产厂生产。 

　　 粗碎和细碎同时进行的方式：进行该操作的两个辊筒其中一个表面带有沟槽，另一个表面无沟槽，即为沟光辊机。首先通过输送带将洗涤后的胶块送入两辊筒间进行破胶，然后将破碎后的胶块和胶粉落入设备底部的往复筛中过筛，达到粒度要求的从筛网落下，通过输送器入仓；未达到要求的胶块，通过翻料再进入沟光辊机中继续进行破碎。 
　　 粗碎和细碎在两台设备上进行的方式：粗碎在两只辊筒表面都带有沟槽的沟辊机上进行，粗碎过的胶块大小一般在 6-8mm 。然后进入光辊细碎机上进行细碎，其粒度一般为 0.8-1.0mm(26-32 目 ) 。胶粉工厂粉碎设备与传统的再生胶粉碎设备不同，都是专用的废橡胶破碎机、中碎机、细碎机。 

2. 胶粉的活化与改性 

　　 所谓活化胶粉是为了提高胶粉配合物的性能而对其表面进行化学处理的胶粉。胶粉的活化改性方法很多，大致分为：接枝方法；互穿聚合物网络 (IPN) 法；表面降解再生法；低聚物改性法；调整硫化体系；其他活化方法。例如，饱和量硫化促进剂处理法。这种方法是采用 2-3 份的硫化促进剂对 420μm(40 目 ) 的胶粉进行机械处理制得，通过处理的胶粉其表面均匀地附着一层硫化促进剂，从而使胶粉与基质胶料界面处的交联键增加，使整个胶料配合物硫化后成为一个均匀的交联物，这种胶粉应用于轮胎，虽然其静态性能略有下降，但是其动态性能提高。 

　　 液体高分子材料加硫化剂处理法。这种方法是采用 12 份左右的液体不饱和可硫化的高分子材料与硫化剂共混，然后对胶粉进行机械处理制得。可采用的液体高分子材料有液体丁腈橡胶、液体丁苯橡胶、液体乙丙橡胶等，至于采用哪种液体高分子材料可根据胶粉种类和用途而定。通过处理的胶粉，能使其与基质胶料很好地交联，并根据所用的液体高分子种类而赋予其耐油、耐臭氧等特性。根据应用试验，在物理性能不超过允许的范围内，可高比例掺用 (40%-80%) 。 

3. 胶粉的应用 

　　 胶粉的应用概括起来可分为两大领域：一是直接成型或与新橡胶并用做成产品，这属于橡胶工业范畴；二是在非橡胶工业的广阔领域中应用。现在全球范围内越来越多的厂商采用胶粉替代原生材料，不仅有益于环境保护，而且更重要的是因为使用胶粉能够有效的降低成本、提高性能，得到其它材料得不到的效果。它可以作为橡胶、填料及复合材料被广泛的用于轮胎、胶管、胶带、胶鞋、橡胶工业制品、电线、电缆及建筑物材料等。胶粉还可以和塑料并用，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨脂等，以提高性能，降低成本。 

　　 用胶粉对沥青进行改性铺设公路应用也很广。用胶粉改性沥青铺设的公路在很多发达国家入加拿大、美国、比利时、法国、荷兰等国均有应用。中国也有些省市入江西、湖北、广州、北京等地，相继铺设了实验路段。实践证明，用胶粉改性的沥青铺设的公路可以减少路面龟裂和软化，路面不易结冰和打滑，提高了行驶安全性，还可以提高路面寿命，比一般的沥青路面的使用寿命至少提高了一倍。

据统计，目前全球每天产生近 30Mt 的固体废弃物。我国是世界上人口最多的国家，随着城市化进程的加快，城市生活垃圾的数量也在迅速增加。据报道， 2000 年我国城市垃圾的年产生量达 1.02×108t ，而且每年还以 10% 左右的速率增加。十几年来，我国各城市相继建设了一批垃圾处理厂，垃圾无害化率也逐步递增，但还远远不能满足需要。这些增长的垃圾成为困扰环社会经济发展的难题。 

　　 目前，国内外广泛采用的垃圾无害化处理方式主要有以下几种： 
1 ． 填埋法： 将垃圾填入已预备好的坑中盖上压实，使其发生生物、物理、化学变化，分解有机物，达到减量化和无害化的目的。但长期以来，中国大部分城市都是采用露天堆放、自然填沟和填坑等方式处理，没有任何防护措施，使大量垃圾污水由地表渗入地下，对城市环境和地下水源造成严重污染，因此这种垃圾处理方式已渐渐被淘汰。 

2． 焚烧法： 焚烧法是将垃圾置于高温炉中，使其中可燃成分充分氧化的一种方法，产生的热量用于发电和供暖。这种方法的最大弊端是在焚烧垃圾时产生二恶英气体，因而只有对焚烧产生的有毒有害气体进行一系列的处理，该法才能实现环保。同时焚烧处理的前期投入较大，建设一个日处理垃圾1000吨的焚烧炉及附属热能回收设备，大约需要7-8亿元人民币。 

3． 堆肥法： 将生活垃圾堆积成堆，保温70℃，储存、发酵，借助垃圾中微生物分解的能力，将有机物分解成无机养分。经过堆肥处理后，生活垃圾变成卫生的、无味的腐殖质。既解决垃圾的出路，又可达到在资源化的目的，但是生活垃圾堆肥量大，养分含量低，长期使用易造成土壤板结和地下水质变坏，所以，堆肥的规模不易太大。 

4． 资源化处理： 对城市生活垃圾进行仔细分类，然后根据分类后垃圾的不同性质分别采用适宜的方法处理，使不同种类的垃圾均能加以利用，从而真正做到垃圾的减量化、无害化和资源化。一般将城市垃圾分为以下四组： 
（1） 材料垃圾组：玻璃、磁性或非磁性金属、废纸、橡胶、塑料 
（2） 有机垃圾组：厨房垃圾、生物垃圾 
（3） 无机垃圾组：炉灰渣、砖瓦、陶瓷等 
（4） 有毒有害垃圾组：废旧电池、废荧光灯管、杀虫剂容器、过期药物、医疗废物以及废电视机、电话、电脑等废旧电器的电子垃圾。