SBR工艺的节能降耗稳定运行技术

安徽国祯环保节能科技股份有限公司一、SBR工艺的历史沿革及在污水处理的地位二、SBR法的优点和缺点三.SBR的衍生工艺——CAST工艺四.脱氮除磷原理及SBR工艺控制策略五.SBR节能降耗、稳定运行实例内容提要一、概述1.污水处理方法的分类：生态塘厌氧塘兼性塘处理塘）好氧塘（曝气塘、深度自然生物处理生物膜法悬浮生长生物法厌氧生物处理生物膜法活性污泥法好氧生物处理生物处理法超滤）、吹脱；渗析、反渗透、微滤、膜分离（电凝、离子交换、吸附、物理化学法：凝聚与絮电解、萃取；淀、氧化还原、消毒、化学法：中和、化学沉；气浮、离心分离、过滤物理法：沉淀、筛滤、污水处理AO，A2O法氧化沟法SBR法2．活性污泥法在污水处理中的重要作用（1）活性污泥法是目前去除有机污染物最有效的方法之一。（2）目前国内外95%以上的城市污水处理和50%左右的工业废水处理都采用活性污泥法。（3）具有很强的净化功能，去除BOD、SS的效率高，均可达到95%以上；广泛的普适性：适于各种有机废水，大中小型污水处理厂，高中低负荷。（4）由于是依靠微生物的处理，运行费用较低。（5）可实现生物脱氮除磷。间歇式活性污泥法又称做序列间歇式〔或序批式〕活性污泥法（SequencingBatchReactor，简称SBR法），其运行工况是以间歇操作为主要特征的。所谓序列间歇式有两种含义：一、运行操作在空间上是按序排列的、间歇的。间歇反应器至少为两个池或多个池，污水连续按序列进入每个反应器，它们运行时的相对关系是有次序的，也是间歇的。二、是对于每一个SBR来，运行操作在时间上也是按次序排列的间歇的，一般可按运行次序分为进水、反应、沉淀、排水和闲置阶段。3.活性污泥反应器的新进展——SBR法4.SBR法的发展沿革早在70多年前Ardern和Leckett所发明的活性污泥法就是间歇式的。没有充分认识SBR法的优越性，间歇法很快被连续式活性污泥法所取代，并几乎被淘汰与遗忘七十年代初，人们又开始了对SBR法的研究，直到八十年代以后它才引起其它国家的重视对SBR法的研究与开发不断深入，人们对SBR法进行了重新评价。近年来，SBR法在美国、德国、澳大利亚、日本以及西欧其他国家得到了广泛的应用。没有合适的充氧曝气设备缺乏自动控制和相应的转换装置与技术由美国R.Irvine教授等人发起随着自动监测与控制的硬件设备与软件技术，特别是电子计算机的飞速发展。二、SBR法的基本理论及优点2.SBR法的五大优点3.SBR法存在的问题1．SBR法的基本流程反应阶段具有理想的推流式反应过程，反应推动力大。SBR工艺的基本流程进水阶段(Fill)反应阶段(React)沉淀阶段(Stettle)排水阶段(Draw)闲置阶段(Idle)SBR反应器沉淀阶段属于静止沉淀，沉淀效果好。排水阶段利用滗水器排水。SBR法的曝气方式分为限制性曝气和非限制性曝气，进水阶段可以通过曝气、不曝气或搅拌来实现上述的曝气方式。（若原水中含有有毒物质可采用非限制性曝气的方式来降低毒性对活性污泥的刺激。）闲置阶段的长短决定了反应阶段适应期的长短。由于多数情况下污水都是连续排放的且流量波动很大，间歇反应器〔SBR〕至少为两个池或多个池。进水格栅沉砂池初次沉淀池供气出水泵污泥消化剩余污泥污泥脱水处理生活污水的三池SBR系统二、SBR法的基本理论及优点2.SBR法的五大优点3.SBR法存在的问题1．SBR法的基本流程随着SBR法研究与应用的日益广泛与深入，它开始显示其强大的生命力，但是当前对SBR法仍没有统一认识，这主要是由于对SBR法的特性及优点并不十分清楚所致。为此，下面根据SBR法的基本理论和近年来北京工业大学彭永臻教授的研究成果，着重论述SBR法众多优点中五个具有很大实用价值的优点，据此研究其广阔的应用前景。2.SBR法的五大优点（1）工艺流程简单，节省基建与运行费用原则上SBR法的主体工艺设备只有一个间歇反应器(SBR)，它与普通活性污泥法相比工艺流程非常简单。不需要二沉池、回流污泥设备（2）反应阶段是一个理想的推流过程，生化反应推动力大、效率高这是SBR法最大的优点之一。SBR法反应器中的底物和微生物浓度是变化的，而且是不连续的，因此，它的运行是典型的非稳定状态。在其连续曝气的反应阶段，也属非稳定状态，但其底物(作为底物之一的有机物可用BOD表示，由于主要研究有机物浓度的变化，以下将底物与有机物或BOD等价)和微生物〔以下用MLSS表示〕浓度的变化是连续的。这期间，虽然反应器内的混合液呈完全混合状态，但是其底物与微生物浓度的变化对于时间来说是一个推流〔plugflow〕过程，并且呈现出理想的推流状态。(3)运行方式灵活、脱氮除磷的效果好SBR法能以各种方式灵活地运行。例如进水时可曝气、不曝气或搅拌；反应阶段也可曝气、搅拌或二者交替进行，也可改变其溶解氧浓度；还可以改变各运行阶段的时间．来改变污泥龄大小或沉淀效率等等。更重要的是，上述不同的运行方式不是在不同的空间中进行的，而是在同一反应器不同的时间内来实现的，这是SBR法的独特优点。SBR法的这种时间上的灵活控制为其实现脱氮除磷提供了极有利的条件。（4）SBR法是防止污泥膨胀的最好工艺污泥膨胀的概述1、底物浓度梯度大SBR法是防止污泥膨胀的最好工艺的四个原因3、反应器中底物浓度较大2、缺氧好氧状态并存4、污泥龄短、污泥比增长速率大污泥膨胀分丝状性和很少发生的非丝状性膨胀，—般丝状性污泥膨胀简称膨胀。膨胀是由丝状茵大量繁殖并在活性污泥中占优势而引起的。膨胀导致污泥在二沉池中难于沉淀分离，易于流失、回流污泥浓度太低等，是污水处理厂运行中常出现的最难解决的问题。污泥膨胀的概述1、底物浓度梯度大：完全混合式基本没有梯度，非常易膨胀，推流式曝气池的梯度较大，不易膨胀。而SBR法反应阶段在时间上的理想推流状态，使F／M梯度也达到理想的最大，2、缺氧好氧状态并存：绝大多数丝状菌如球衣菌属等都是专性好氧菌，而活性污泥中的细菌有半数以上是兼性菌。与普通活性污泥法不同的是SBR法中进水与反应险段的缺氧(或厌氧)与好氧状态的交替，能抑制专性好氧的丝状菌的过量繁殖，而对多数微生物不会产生不利影响。SBR法能防止污泥膨胀的四个原因3、反应器中底物浓度较大：丝状茵在竞争生长中取胜的一个重要原因是，它比絮凝胶团的比表面积大，摄取低浓度底物的能力强，所以在低底物浓度的环境中(如完全混合式曝气池)往往占优势。在SBR法的整个反应阶段，不仅底物浓度梯度大，而且浓度也较高，只有反应即将结束进入沉淀阶段前夕，其底物浓度才与具有同样处理效果的完全混合式曝气池的相同。因此，可以说SBR法没有提供一个有利于丝状菌的竞争环境。SBR法能防止污泥膨胀的四个原因选择性准则Competitionoftwokindsofmicroorganismatdifferentsubstrateconcentration比生长速率μ基质浓度B型微生物（floc-formingbacteria）A型微生物（filamentousbacteria）μmax2Ks2Ks1S0μmax14、污泥龄短、污泥比增长速率大：—般丝状菌的比增长速率比其它细菌小。由于SBR法所具有的理想推流状态与快速降解有机物的特点，使它在污泥龄较短的条件下就能满足出水水质要求，而污泥龄短致使剩余污泥的排放速率大于丝状菌的增长速率，丝状菌无法大量繁殖。SBR法能防止污泥膨胀的四个原因（5）耐冲击负荷、处理有毒或高浓度有机废水的能力强完全混合式曝气地比推流式曝气池的耐冲击负菏以及处理有毒或高浓度有机废水的能力强。SBR反应器中的混合状态来说仍属于典型的完全混合式，因此它具有耐冲击负荷的优点。采用边进水边曝气的非限制曝气运行方式更能大幅度增加SBR法承受废水的毒性和高有机物浓度。国外用SBR法处理有毒和高浓度有机废水的实例不胜枚举，这也是SBR法研究与开发的—个热点。SBR法在沉淀阶段由于反应器内无水流的干扰属于静态沉淀，无异重流或短流现象，污泥也不会被冲走，所以沉淀效果好，出水悬浮物相对少、污泥浓缩得好。由于缩短了沉淀时间，进而可以使反应器中维持较高的MLSS浓度又不必担心增加回流污泥的费用。由于SBR法间歇运行的特点，它特别适合于废水流量变化大甚至间歇排放的工业废水处理，在流量很小或无废水排入时，可延长进水时间或闲置时间，节省运行费用。SBR法的其它优点二、SBR法的基本理论及优点2.SBR法的五大优点3.SBR法存在的问题1．SBR法的基本流程鼓风曝气设备，维护很不方便；在没有实现自动控制的情况下，运行管理是比较复杂的；当连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池；设备的闲置率较高；污水提升水头水头损失较大；推广应用于大型污水处理厂还有困难；在个别SBR法处理厂中，沉淀阶段以前污泥进入排水系统造成排水管道中的污泥在排水初期同出水一起排出；尽管目前SBR法在许多国家的应用越来越广泛，但是其本身的缺点和存在着尚未解决的问题仍然限制它的迅速发展。主要如下：如果需要后续处理，则需要较大的调节池；目前对SBR法的工程设计还没有一个广为接受或广为人知的正确设计标准与计算方法，设计者的随意性很大。目前SBR法存在的问题还需要通过不断研究与实践来解决。2、DAT-IAT工艺三.SBR工艺的发展及其主要的衍生工艺：1、ICEAS工艺3、CASS(CAST，CASP)工艺4、UNITANK工艺5、MSBR工艺3、CASS(CAST，CASP)工艺CASS(CyclicActivatedSludgeSystem)或CAST(CyclicActivatedSludgeTechnology)或CASP(CyclicActivatedSludgeProcess)工艺是循环式活性污泥法的简称。该工艺的前身为ICEAS工艺，由美国GORONSZY教授开发，1984年和1989年分别在美国和加拿大取得该工艺的专利。目前，此工艺在国外广泛应用于城市污水和各种工业废水的处理。CASS工艺的循环操作过程1—生物选择器2—兼氧区3—主反应区供气开始曝气污泥回流0.2Q进水Q表面滗水器最低水位2边进水边曝气，同时将主反应器区的污泥回流至生物选择器，污泥回流比约为20%。进水阶段进水Q污泥回流0.2Q供气结束曝气表面滗水器最低水位最高水位CASS工艺的循环操作过程1—生物选择器2—兼氧区3—主反应区反应阶段反应阶段仍然进水、回流污泥，在反应区完成氧化有机物、硝化、除磷等过程。CASS工艺的循环操作过程1—生物选择器2—兼氧区3—主反应区沉淀阶段停止曝气，静置沉淀使泥水分离。当混合液的污泥浓度为3500～5000mg/L，沉淀后污泥可达15000mg/L左右。沉淀污泥层表面滗水器最低水位CASS工艺的循环操作过程1—生物选择器2—兼氧区3—主反应区此阶段反应器停止进水。滗水时由浮球式水位监测仪自动控制滗水器的升降，排水结束后滗水器自动复位。滗水阶段CASS工艺的循环操作过程1—生物选择器2—兼氧区3—主反应区供气污泥回流0.2进水Q表面滗水器最低水位实际滗水时间比设计时间短，剩余时间用于反应器内污泥的闲置以恢复污泥的吸附能力。滗水和闲置期间，污泥回流正常进行。闲置阶段CAST工艺的运行过程1—生物选择器2—主反应区表面滗水器污泥回流0.2Q开始排泥表面滗水器表面滗水器供气进水Q表面滗水器表面滗水器供气沉淀污泥层滗水结束最低水位进水Q沉淀结束开始滗水最高水位最低水位开始曝气最低水位开始沉淀最高水位最低水位表面滗水器供气进水Q开始曝气最低水位最高水位结束曝气最低水位污泥回流0.2Q污泥回流0.2Q特点：(1)反应器前端设生物选择器，并将主反应区的污泥回流至生物选择器，增强了系统运行的稳定性。(2)可变容积的运行提高了系统对水量水质变化的适应性和操作的灵活性。(3)CASS工艺在沉淀阶段无进水，保证了沉淀过程在静止的环境中进行，并使排水的稳定性得到保障。(4)采用多池串联运行，使污水在反应器的流动呈现出整体推流而在不同区域内完全混合的复杂流态，不仅保证了稳定的处理效果，而且提高了容积利