王改 孫偉斌 吳喜勇

摘 要：隨著國(guó)家對(duì)新農(nóng)村發(fā)展的重視及新農(nóng)村建設(shè)扶持力度不斷加大，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，農(nóng)村水環(huán)境問題也受到越來越多的關(guān)注。目前，我國(guó)在農(nóng)村污水治理方面還處于起步階段，研發(fā)適用于農(nóng)村生活污水處理技術(shù)、高效解決農(nóng)村水體污染是一個(gè)重要課題。SBR工藝由于其具有工藝運(yùn)行操作靈活、處理效果好、投資少等優(yōu)點(diǎn)，在活性污泥污水處理技術(shù)中占據(jù)重要地位。本文主要介紹了農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀以及SBR工藝的基本特點(diǎn)和發(fā)展過程，并以此分析了SBR工藝對(duì)處理分散式農(nóng)村污水的優(yōu)缺點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村生活污水;SBR;污水處理

中圖分類號(hào)：X703文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2019）16-0154-03

Abstract： As the country's emphasis on the new rural development and new rural construction support increasing，the rural economy continued to develop， more and more attention is paid to rural water environment. At present， China is still in the initial stage of rural sewage treatment and it is an important subject to research domestic sewage treatment technology suitable for rural areas and solve rural water pollution efficiently. SBR technology plays an important role in activated sludge wastewater treatment technology due to its advantages of flexible operation， good treatment effect and less investment. This paper mainly introduced the current situation of rural sewage treatment ，the basic characteristics and development process of SBR process， then analyzed the advantages and disadvantages of SBR process for the treatment of decentralized rural sewage and the development trend.

Keywords： rural domestic sewage;SBR;sewage treatment

隨著國(guó)家對(duì)新農(nóng)村發(fā)展的重視及新農(nóng)村建設(shè)扶持力度不斷加大，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，農(nóng)村水環(huán)境問題也受到越來越多的關(guān)注。由于我國(guó)大多數(shù)農(nóng)村還沒有建設(shè)完整的排水管道及相應(yīng)的污水處理系統(tǒng)，污水隨意排放，甚至有些直接排入河道，造成水環(huán)境污染。農(nóng)村生活污水處理設(shè)施建設(shè)是社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的基本要求，目前我國(guó)在農(nóng)村污水治理方面還處于起步階段，亟待進(jìn)一步發(fā)展。

1 農(nóng)村生活污水主要來源及特點(diǎn)分析

1.1 農(nóng)村生活污水主要來源

我國(guó)大部分地區(qū)的農(nóng)村生活污水來源主要為以下幾個(gè)方面：農(nóng)村生活污水（主要包括廁所、盥洗和廚房排出的污水）、小規(guī)模養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的污水以及垃圾堆放產(chǎn)生的滲濾液等。

1.2 農(nóng)村生活污水特點(diǎn)分析

①受生活習(xí)慣、氣候條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及排水系統(tǒng)等因素影響，各地區(qū)農(nóng)村生活污水在水質(zhì)方面存在一定區(qū)域性差別。COD、BOD5、SS、總氮以及氨氮、總磷等各主要污染物濃度因區(qū)域不同有較大差別。據(jù)有關(guān)分析統(tǒng)計(jì)，COD、BOD5、總氮、氨氮、總磷等濃度最高值與最低值的比值在10～20倍左右，SS濃度最高值與最低值的比值甚至到上百倍。②農(nóng)村人口居住較為分散，人口密度小，產(chǎn)生的可集中污水量較小，同時(shí)，水質(zhì)、水量波動(dòng)大，污水排放不連續(xù)，主要表現(xiàn)為農(nóng)村生活污水所生產(chǎn)的水量主要集中在早上5：00～8：00，中午12：00～14：00，晚上17：00～20：00，各季節(jié)存在略微差異。③近年來，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為迅速，但配套的污水處理設(shè)施發(fā)展相對(duì)緩慢，許多農(nóng)村地區(qū)沒有配套污水處理設(shè)施或其他有效的污水處理手段，且由于缺少對(duì)農(nóng)村生活污水的有效控制和管理，農(nóng)村生活污水直接排入自然水體，造成水環(huán)境污染和破壞，影響了村民居住衛(wèi)生環(huán)境。

通過以上分析可知，農(nóng)村生活污水具有污水量少且分散，水質(zhì)、水量波動(dòng)性大等特點(diǎn)，有一定治理難度。此外，我國(guó)在農(nóng)村污水治理方面還處于起步階段，排水管網(wǎng)不健全，農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施資金短缺且管理水平和人員技術(shù)水平較低，因此，所選農(nóng)村污水處理工藝應(yīng)考慮兼顧以下幾個(gè)方面：①所選工藝應(yīng)滿足抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、處理高效、能耗小且運(yùn)行管理方便，操作簡(jiǎn)單等;②宜就近單獨(dú)處理達(dá)標(biāo)后排放;③在農(nóng)村污水處理工藝選擇過程中，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)村發(fā)展情況和農(nóng)村可利用的農(nóng)田，因地制宜，在污水處理工藝選擇上將污水處理與符合當(dāng)?shù)貤l件的再生利用相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水資源的良性循環(huán)。

2 農(nóng)村分散式污水處理的研究進(jìn)展

污水處理領(lǐng)域處理農(nóng)村生活污水的工藝種類繁多，按處理原理劃分，可分為以下三大類：物理處理技術(shù)、化學(xué)處理技術(shù)和生物處理技術(shù)。

2.1 物化處理技術(shù)

物理處理技術(shù)是利用物理作用分離出污水中污染物的去除技術(shù)，其中，沉淀、氣浮、過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶以及膜處理技術(shù)等都屬于物理處理技術(shù)。由于污水中除SS外，還有COD、氮、磷等污染物，物理處理技術(shù)一般可作為污水生物處理的預(yù)處理措施，提高處理效率，或用于污水深度處理的處理措施，進(jìn)一步去除水中SS以提高出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)農(nóng)村生活污水水質(zhì)情況來看，單獨(dú)物理技術(shù)很難使水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放[1]。

2.2 化學(xué)處理技術(shù)

化學(xué)處理技術(shù)通過化學(xué)反應(yīng)作用來分離和回收利用污水處理懸浮、溶解或膠體狀態(tài)的各污染物質(zhì)。化學(xué)處理的主要方法有混凝、電解、中和、萃取、吸附、離子交換以及電滲析等。在水處理行業(yè)，化學(xué)處理技術(shù)更多應(yīng)用于工業(yè)廢水的處理以及廢水再生利用處理。

2.3 生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)主要通過微生物的新陳代謝作用分解轉(zhuǎn)換污水中的有機(jī)污染物（主要呈溶解和膠體狀態(tài)），使其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無害物質(zhì)。生物處理技術(shù)主要分為好氧生物處理（利用好氧微生物作用）和厭氧生物處理（利用厭氧微生物作用）兩大類。其中，好氧生物處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)污水處理和有機(jī)工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，而厭氧生物處理技術(shù)一般多用來處理污染物濃度較高的有機(jī)污水，同時(shí)也用于處理污水處理過程中產(chǎn)生的污泥[2]。

由于污水中的污染物種類繁多，采用任何一種處理技術(shù)很難達(dá)到凈化污水的效果和排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，往往需要上述幾種方法組合才能處理不同性質(zhì)的污染物。在選擇農(nóng)村污水處理工藝時(shí)，要結(jié)合各地實(shí)際情況，因地制宜，通過綜合分析選擇適合當(dāng)?shù)氐奈鬯幚砉に嚒?/p>

3 SBR（序批式活性污泥法）工藝在生活污水處理中的應(yīng)用

3.1 SBR工藝概述

SBR工藝是傳統(tǒng)活性污泥法的變形工藝，反應(yīng)機(jī)理和對(duì)污染物的去除機(jī)制與傳統(tǒng)的活性污泥法基本一致，但操作工況不連續(xù)，污水間歇式地、周期性地進(jìn)入SBR反應(yīng)器中，按時(shí)間順序在各周期內(nèi)循環(huán)進(jìn)行不同的處理工序或功能狀態(tài)，因此，SBR序批式活性污泥法又稱為間歇式活性污泥法。SBR工藝在每個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)行工序包括以下5個(gè)階段：①進(jìn)水階段;②反應(yīng)階段;③沉淀階段;④排水階段;⑤閑置階段。

這5個(gè)階段組合形成一個(gè)運(yùn)行周期，各個(gè)階段的運(yùn)行反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)器內(nèi)的混合液體積變化情況以及各階段運(yùn)行狀態(tài)等，都可以根據(jù)污水實(shí)際的進(jìn)出水水質(zhì)情況以及工藝運(yùn)行功能要求等進(jìn)行調(diào)整，工藝操作靈活[3]。采用時(shí)間分割操作代替空間分割操作，利用靜置沉淀代替動(dòng)態(tài)沉淀，在運(yùn)行上實(shí)現(xiàn)了有序和間歇操作結(jié)合[4]。

3.2 SBR工藝特點(diǎn)及農(nóng)村污水處理合理性分析

3.2.1 工藝簡(jiǎn)單、操作靈活。基建和運(yùn)行費(fèi)用低，符合分散式小規(guī)模農(nóng)村污水處理的工藝要求。由于SBR主體工藝只設(shè)有一個(gè)間歇式反應(yīng)器，所有反應(yīng)均在反應(yīng)器中進(jìn)行，不需另外設(shè)沉淀池，也無需設(shè)置污泥回流系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)筑物數(shù)量較傳統(tǒng)活性污泥處理工藝少、占地面積少、基建費(fèi)用低;SBR工藝的反應(yīng)沉淀均在一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，活性污泥混合液在沉淀階段留在反應(yīng)器中繼續(xù)進(jìn)入下一處理周期使用，不需要設(shè)置污泥回流系統(tǒng)，節(jié)省回流運(yùn)行能耗及相應(yīng)運(yùn)行管理費(fèi)用。正如前面所說，農(nóng)村生活污水量少且分散，農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施資金短缺，而SBR工藝因其較小的占地面積以及較低的基建運(yùn)行費(fèi)用在處理農(nóng)村污水方面有著不錯(cuò)的應(yīng)用前景。

3.2.2 抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。對(duì)進(jìn)水水質(zhì)和水量變化適應(yīng)性強(qiáng)、耐沖擊負(fù)荷高，符合農(nóng)村污水處理工藝抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、處理高效的要求。因?yàn)镾BR工藝在進(jìn)水前，反應(yīng)池內(nèi)已有上一反應(yīng)周期內(nèi)沉淀階段留存的高濃度活性污泥混合液。若是在進(jìn)水過程中進(jìn)行曝氣（即非限制性曝氣），反應(yīng)器中微生物濃度和基質(zhì)（有機(jī)污染物）隨著時(shí)間變化而變化，廢水中污染物去除情況則由反應(yīng)時(shí)間決定，因此，工藝對(duì)有毒物質(zhì)或高濃度有機(jī)污染物污水具有較高的耐沖擊負(fù)荷;若在進(jìn)水階段結(jié)束后再進(jìn)行曝氣（即限制性曝氣），進(jìn)水與反應(yīng)器中上一周期剩余的部分處理水一起起到循環(huán)和稀釋作用。SBR工藝耐沖擊負(fù)荷的特點(diǎn)對(duì)有效處理有一定波動(dòng)性水質(zhì)、水量的農(nóng)村生活污水，確保工藝穩(wěn)定運(yùn)行起到很好的保證作用。

3.2.3 靜止沉淀效果好，污染物去除效率高。SBR的沉淀階段在近似于理想靜沉條件下進(jìn)行的，沒有進(jìn)出水流的干擾，避免了短流和異重流的出現(xiàn)，因此，在沉淀過程中，固液分離效果好，同時(shí)剩余污泥含水率低，濃縮污泥含固率可達(dá)到2.5%～3%，為后續(xù)污泥處置提供了良好的先決條件。

3.2.4 脫氮除磷效果好，不易出現(xiàn)污泥膨脹。尤其針對(duì)限制曝氣的SBR工藝，在反應(yīng)階段從時(shí)間上呈理想的推流狀態(tài)，即污染物基質(zhì)的質(zhì)量濃度梯度大，并且缺氧、厭氧與好氧狀態(tài)交替進(jìn)行，能夠有效進(jìn)行脫氮除磷反應(yīng)，并且利于菌膠團(tuán)細(xì)菌的增殖，抑制專性好氧絲狀菌過量繁殖，所以說按非限制性曝氣方式運(yùn)行的SBR工藝是防止污泥膨脹的最好工藝。

3.3 SBR工藝的改進(jìn)發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀

截至目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)SBR工藝特性、設(shè)計(jì)參數(shù)、污染物去除效果等各方面研究取得了大量研究成果，為SBR工藝的發(fā)展應(yīng)用提供了很好的理論和實(shí)踐依據(jù)，同時(shí)，在工程應(yīng)用實(shí)踐中，通過不斷改進(jìn)和發(fā)展，SBR工藝逐漸衍生出各種新的變型工藝，包括ICEAS、CASS、DAT-IAT等典型工藝。

3.3.1 ICEAS工藝。ICEAS（Intermittent Cyclic Extended AeratlonSystem）工藝的全稱為間歇循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥工藝，是SBR變形工藝中最經(jīng)典的一種工藝形式，與傳統(tǒng)的SBR相比，最大的特點(diǎn)是在反應(yīng)器的進(jìn)水端增加了一個(gè)預(yù)反應(yīng)區(qū)，運(yùn)行方式從宏觀上表現(xiàn)為連續(xù)進(jìn)水（在反應(yīng)器的沉淀階段和排水階段繼續(xù)進(jìn)水）間歇排水。運(yùn)行上不用周期性控制進(jìn)水流入反應(yīng)器。因此，這種系統(tǒng)在處理市政污水和工業(yè)廢水方面比傳統(tǒng)的SBR系統(tǒng)管理更方便、更節(jié)省成本。

3.3.2 CASS工藝。CASS（Cyclic Actiavated Sludge System）工藝是一種循環(huán)式活性污泥工藝，該工藝是在ICEAS工藝的基礎(chǔ)上對(duì)預(yù)反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化，與ICEAS工藝相比，預(yù)反應(yīng)區(qū)容積較小，起到生物選擇器的作用，是設(shè)計(jì)更加優(yōu)化合理的生物反應(yīng)器，同時(shí)，將主反應(yīng)區(qū)中部分活性污泥回流至選擇器中，可以有效脫氮除磷。CASS工藝適用于含有較多工業(yè)廢水的城市污水和具有脫氮除磷要求的污水處理。

3.3.3 DAT-IAT工藝。DAT-IAT（Demand Aeration Tankintermittent Tank）工藝是連續(xù)運(yùn)行（連續(xù)進(jìn)水間歇排水）的新型工藝，運(yùn)行工況介于傳統(tǒng)活性污泥法與典型的SBR工藝之間，既有傳統(tǒng)活性污泥法的連續(xù)性和高效性，又具有SBR的靈活性，適用于處理水質(zhì)水量大的情況。

該工藝主體構(gòu)筑物由需氧池（DAT）和間歇曝氣池（IAT）兩部分組成，從需氧池連續(xù)進(jìn)水并曝氣，出水在間歇曝氣池中可完成曝氣反應(yīng)、沉淀、排水以及排泥過程，進(jìn)水和沉淀排水分別在需氧池和間歇曝氣池中進(jìn)行，互不影響，在增強(qiáng)了系統(tǒng)可調(diào)節(jié)性的同時(shí)又保證了工藝的穩(wěn)定性過程。

4 結(jié)語

SBR工藝在污水處理領(lǐng)域中具有較強(qiáng)的實(shí)用性和有效性，特別是在處理農(nóng)村分散式污水上有很好的發(fā)展前景，基建和運(yùn)行費(fèi)用低，工藝靈活、可操作性強(qiáng)，運(yùn)維管理簡(jiǎn)單，有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前，發(fā)展起來的基于SBR工藝的一體化污水處理設(shè)備，因設(shè)計(jì)緊湊、占地面積小、耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)、泥水分離效果好和脫氮除磷功能等優(yōu)勢(shì)，在農(nóng)村小規(guī)模污水處理中得到廣泛應(yīng)用。但是，SBR工藝在水處理實(shí)踐中也存在一些問題，比如，自動(dòng)控制系統(tǒng)總參變量較多，對(duì)高精度儀器和量表要求高[5]，但自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和液位、流量計(jì)量?jī)x器儀表等控制件的不斷完善為SBR工藝的發(fā)展和應(yīng)用提供了廣闊的前景，也為解決農(nóng)村水污染問題以及建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)有著重要意義，可以預(yù)見SBR工藝的應(yīng)用前景有著廣闊的發(fā)展空間。

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