污水处理技术

一、SBR工艺原理1、SBR的基本原理SBR的工作过程通常包括五个阶段，依次为：a）进水阶段——加入基质；b)反应阶段——基质降解；c）沉淀阶段——泥水阶段；d）排放阶段——排上清液；e）闲置阶段——活性阶段。这5个阶段都在曝气池内完成，从第一次进水开始到第二次进水开始称为一个工作周期。典型的运行模式见图1。一、SBR工艺原理一、SBR工艺原理进水阶段所用时间需根据实际排水情况和设备条件确定，在进水阶段，曝气池在一定程度上起到均衡污水水质、水量的作用，因而，SBR对水质、水量的波动有一定的适应性，污水中的有机首先被菌胶团吸附。反应阶段是SBR最主要的阶段，污染物在此阶段进水曝气沉淀排水排泥一、SBR工艺原理通过微生物的降解作用得以去除。根据污水处理的要求的不同，如仅去除有机碳或同时脱氮除磷等，可调整相应的技术参数，并可根据原水水质及排放标准具体情况确定反应阶段的时间及是否采用连续曝气的方式。沉淀阶段阶段相当于传统活性污泥法的二次沉淀池的功能。停止曝气和撑拌，使混合液处于静止状态，完成泥水分离，静态沉淀的效果良好。经过沉淀后分离出的上清液即可排放，排放阶段结束时水位下降至设计最低水位。然后曝气池处于闲置阶段，可通过曝气使有机物进一步分解，并等待下一个周期的开始。SBR每一个工作周期中，各个阶段的运行时间、运行状态可根据污水水质、排放规律与出水要求等进行调整。还可根据实际情况省去某个阶段（例如闲置阶段），或者把反应阶段与进水阶段合并，即进水一开始即进行曝气，可一直持续到反应阶段一、SBR工艺原理结束。在反应阶段，可以始终曝气，也可曝气与搅拌交（此时不曝气）交替运行，控制十分灵活、方便。2、SBR的污泥特性污泥膨胀是常规活性污泥法的主要端。在SBR的每一个工作周期中，微生处于有氧好缺氧的周期性中，一般在反应阶段溶解氧较，而在沉淀阶段和排水阶段溶解氧较低。所以，在进水阶段和反应阶段，对专性好氧菌及专性厌氧菌都不利，而适于兼性菌的生长、繁殖。在SBR反应器中，微生物的种类从低等细菌到高等的原生动物及微型后生动物，食物链较长。由于食物链每增加一级，生成2、SBR的污泥特性的生物量均为前一级的1/10，因此，SBR的污泥产率较低。反应阶段污泥产率为0.33.而普通活性污泥法处理污水的污泥率为0.5-0.65。SBR反应器图二、SBR反应器的优点通过对以上SBR工艺特点和不同研究者的研究结果进行汇总，不考虑一些由于SBR反应器本身优点导致的直接结果，如：投资低和运行费用低等，SBR反应器的众多优点可以归纳成如下几类：1)沉淀效果好；2)可以防止污泥膨胀；3)反应效率高，特别对难降解有机物降解性能好；4)可以除磷脱氮等等。5)工艺简单，如可省去二沉池，不需污泥回流等；1、SBR反应器的理论分析1)流态理论；2)理想沉淀理论；3)推流反应器理论；4)选择性准则；5)微生物环境的多样性；6)提供了时空上的可操作性。以上的特点，从另一方面分类可以分为：a)SBR反应器的流态特点，如上面的1)、2)、3)和4)；b)生态特点(5)；c)结构特点(6)。优点原因1、沉淀性能好理想沉淀理论2、有机物去除效率高理想推流状态3、提高难降解废水的处理效率多样性的生态环境(出现厌氧、缺氧和好氧状态多种状态)4、抑制丝状菌膨胀选择性准则5、可以除磷脱氮，不需要新增反应器生态的多样性(出现厌氧、缺氧和好氧状态多种状态)6、不需二沉池和污泥回流，工艺简单结构本身特点表1-1SBR的优点汇总2、SBR反应器的优缺点分析表1-2不同学者对SBR的不同看法名称SBR的特点可能的原因Arora抗冲击负荷能力强提高曝气系统的氧的转移效率工艺简单，运转费用低变容积进水反应初期氧的推动力大SBR反应器本身特点Irvine可以抑制丝状菌的生长可以高效处理难降解废水SBR系统中微生物的活性高除磷脱氮效果好，无需投放化学药品有机物浓度变化对微生物有选择性，厌氧状态可抑制丝状菌生长微生物的RNA含量高运行方式容易改变彭永臻工艺简单，运转费用低可以防止污泥膨胀抗冲击负荷能力强省去了二沉池，无需污泥回流底物浓度梯度大，厌氧缺氧状态并存流态与连续式不同刘永凇对活性污泥膨胀有抑制作用对冲击负荷有抵抗能力厌氧好氧状态的交替出现微生物对环境条件变化的适应张志仁出水水质好对冲击负荷适应性强污泥沉降性能好污泥处理系统简便投资和占地小能耗低操作管理和维修简单沉淀性能好，可以脱氮流量变化可通过周期调节来适应存在有机物的浓度梯度污泥令长可稳定化减少初沉、二沉池和污泥消化等氧的推动力大，氧利用率高自动化程度高同时，经典的SBR反应器也操作一定的问题，比如1)对于单一SBR反应器的应用需要较大的调节池；2)对于多个SBR反应器进水和排水的阀门自动切换频繁；3)无法解决大型污水处理项目连续进水、连续出水的处理要求。4)设备的闲置率较高5)污水提升水头损失较大。正是以上这一系列问题的存在导致了对于SBR反应器的不断改进和开发。3、SBR工艺应用和认识上的误区1)初沉池的设置和污泥稳定性问题2)正确认识SBR反应器的优缺点SBR工艺把沉淀与反应集中在同一个反应池进行，虽然是SBR反应器的优点，但是在一定条件下这也可能成为SBR工艺的缺点，比如ICEAS系统。图5-1周期数对于SBR反应器池容的影响(假设HRT=24h，沉淀和滗水时间为2.0h)012345680100120140160180200周期数(n)反应器相对大小fmax以传统活性污泥法为100％（二）SBR工艺类型和发展1)经典SBR反应器进水曝气沉淀排水排泥进水进水进水预反应区主反应区沉淀(停曝)排水出水(停曝、排泥)曝气滗水器2)ICEAS工艺3)ICEAS工艺与经典SBR工艺的对比a)沉淀特性不同；b)由于连续进水损失理想推流性能和污泥膨胀的控制功能；c)连续进水便于较大型污水处理厂；d)由于池长过长水平流速会过大，这也使得ICEAS工艺的单池无法进一步扩大；e)ICEAS工艺的运行周期比较短。4)CASS工艺CASS工艺是Goronszy教授在ICEAS的基础上开发出来的(1)生物选择器(2)缺氧区(3)好氧区(4)回流污泥和剩余污泥(5)滗水器图5-4循环式活性污泥法工艺(CASS)的组成3)CASS工艺与ICEAS工艺的对比1)增加了污泥回流；2)加大了预反应区的体积；3)增加了兼氧区。通过以上三个措施，CASS反应器强化了以下的功能：1)加速对溶解性底物的去除和对难降解有机物的水解作用；2)加大兼氧区强化污泥中磷在厌氧条件下得到有效的释放；3)此外,选择器和兼氧区中还可发生比较显著的反硝化作用；4)采用多池串联运行，使废水在反应器的流动呈现出整体推流而在不同区域内为完全混合的复杂流态，保证了处理效果；5)改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀问题的发生。（三）各种不同类型SBR的设计方法1、进水浓度和设计负荷的影响2、周期的影响3、进水方式的影响4、不同类型SBR反应器的设计公式SBR的类型运行周期(长或者短)负荷(高或低)进水方式(连续或间歇)曝气方式(限制或非限制)动力学公式经典SBR长/短高/低间歇限制/非限制一级/线性/零级ICEAS短低连续非限制一级/线性CASS短低连续非限制一级/线性UNITANK长/短高/低连续非限制一级/线性不同类型SBR常用的运行方式和动力学公式二)氧化沟工艺1、氧化沟的定义3)氧化沟结型式采用环形沟渠型式，混合液在氧化沟曝气器的推动下作水平流动(平均流速0.3m/s)；4)氧化沟采用延时曝气，不需初沉池，且不采用污泥消化处理；1)氧化沟属于活性污泥处理工艺的一种变形工艺;2)氧化沟一般采用转刷等表面曝气设备；5)氧化沟的污泥负荷在0.05～0.10kgBOD5/kgMLSS.d之间。6)污泥负荷和污泥龄的选取，要考虑污水硝化和污泥稳定化两个因素，一般污泥龄为10～30d。二)氧化沟工艺2、氧化沟的特点虽然氧化沟属于活性污泥工艺的变形,但在其发展过程中也形成很多独有的优点和特点。1)氧化沟构造形式多样；2)氧化沟曝气设备的多样性；3)曝气强度可调节；4)对预处理、二沉池和污泥处理进行工艺简化二)氧化沟工艺3、氧化沟的类型1)传统转刷曝气氧化沟；2)三沟式氧化沟；3)卡鲁塞尔氧化沟；4)奥贝尔氧化沟；5)一体化氧化沟；6)微曝氧化沟等等；4、氧化沟的命名二)氧化沟工艺1、根据采用的特殊曝气设备命名，例如将采用立式表曝机曝气的氧化沟，命名为表曝氧化沟，将采用射流曝气的氧化沟命名为射流曝气氧化沟等。2、根据氧化沟的运行方式和氧化沟的主要特点方式命名，例如将目前的双沟氧化沟和三沟式氧化沟命名为交替(工作)式氧化沟，将沉淀设备在氧化沟内的氧化沟命名为一体化氧化沟等。而不宜将采用立式表曝机的氧化沟统称为卡鲁塞尔氧化沟。3)在引进项目上可以直接采用原名，如奥贝尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟等等。在我们应用时虽然采用同样的工作原理，但是在其已有注册商标的情况下也不要采用同样的名称。4)对应用曝气转刷和曝气转盘的氧化沟没作命名，这是因为这类设备应用非常广泛，几乎可以应用于各种类型的氧化沟。5、不同类型的氧化沟1)卡鲁塞尔氧化沟图6-1采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟(英国ASHVale污水处理厂)5、不同类型的氧化沟2)交替工作式氧化沟图6-2OTV-Gruger的三沟式氧化沟(Faabborg污水处理厂)3)Orbal氧化沟型6-3Orbal型氧化沟4)一体化氧化沟图6-4Simon-Hartley船型氧化沟5)其他类型的氧化沟射流曝气(JAC)系统，U-型化沟采用微孔曝气的逆流氧化沟等等6、氧化沟的装置1)采用的处理流程234567891:进水；2：沉淀池；3：转刷；4：中心墙；5：导流板；6：导流墙；7：出水堰；8：边壁；9：刮泥机;10:回流污泥图6-6氧化沟构造和工艺流程图示1012)曝气装置转刷或转盘曝气器立式表面曝气器射流曝气器导管式曝气机混合曝气系统3)氧化沟曝气设备a)水平轴曝气转刷或转盘图6-7曝气转刷设备(OTV-Gruger产品)3)氧化沟曝气设备b)水平轴曝气转盘曝气转盘设备(美国USFilter产品)c)立式低速表曝机图6-8荷兰DHV公司表曝机4)进、出水装置图6-9三沟式氧化沟可调式出水堰5)导流和混合装置图6-10潜水搅拌机图6-11水下推进器6)附属构筑物如:二沉池刮泥机污泥回流泵房等这一部分与传统活性污泥工艺相同。7、全面认识氧化沟处理技术1、要考虑污染物的去除目的：对于不同的污染物的去除，设计参数和方法是不同的；2、氧化沟最重要的特点之一是专用的曝气设备，对于曝气设备不仅仅要求掌握其充氧能力，更重要的是全面了解和掌握氧化沟的水力学特性尤为重要；3、有关曝气设备的水力学特性，大部分设计单位恰恰掌握不够。致使在设计中由于设备型号和参数不准，常常导致设计没有达到预期效果。8、设计、研究和生产厂家应加强基础研究1)氧化沟技术发展与高效曝气设备的发展是密切相关的。国内外的实践证明，往往新的曝气设备开发和应用，意味着一种新的氧化沟工艺的诞生；2)大多数氧化沟工艺与其拥有的专利和设备是密切相关。并且与各厂商的注册商标相联系。如卡鲁塞尔(CarrouselR)、奥贝尔(Orbal)和三沟式氧化沟等等，都有各自的一些特色。3、曝气生物滤池工艺1)曝气生物滤池工艺的优点a)负荷高，出水水质好：容积负荷可在6.0kgBOD/m3.d的负荷下，保持出水在20mg/L，出水可以达到硝化，出水达到或接近生活杂用水水标准；b)占地面积少：曝气生物滤池的占地只是常规二级生化处理的1/5-1/10；c)耐冲击负荷；d)投资省：BAF系统总水力停留时间短，所需基建投资少，同时该工艺出水水质高。2)曝气生物滤池工艺的原理1)生物活性高(污泥龄短)；2)传质条件好；3)充氧效率高；4)有丝状菌存在；5)有较高的生物膜浓度。3)曝气生物滤池的工艺组成图7-1生物曝气滤池(BAF)的构造陶粒(生物填料层)卵石(承托层)空气管反冲气管(反冲洗系统)滤头(布水