第3讲SBR工艺

1第三讲SBR及改进型污水生物处理技术3-1概述3-2SBR工艺的研究和发展3-3SBR工艺的主要特点3-4SBR系统的工艺设计3-5SBR系统的运行控制要点2SBR及改进型污水生物处理技术3-1概述SBR是序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。3传统SBR的操作过程：进水曝气曝气/不曝气曝气静置/不曝气排水/排泥污泥活化进水期反应期沉淀期排水排泥期闲置期4进水期三种运行方式：限制性曝气：充水结束再曝气；非限制性曝气：边进水边曝气；半限制性曝气：充水后期曝气。5SBR与传统污水处理工艺不同点：SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式；非稳定生化反应替代稳态生化反应；静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。6SBR特征及特点：主要特征：是在运行上的有序和间歇操作。技术的核心：SBR反应池，该池集调节、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统特点：处理工序不是连续的,而是间歇的、周期性的,污水一批一批地顺序经过进水、曝气、沉淀、排水,然后又周而复始。流程：进水曝气沉淀排水7为什么要采用SBR工艺？只需用一个反应池就能完成全部反应、沉淀工序；省去了连续流工艺中的二沉池；无回流污泥设施,使处理构筑物大大简化；节省占地；降低基建投资。8SBR的发展过程：20世纪70年代初Irvine教授开发了传统SBR；80年代初出现了连续进水的ICEAS工艺；Goranzy教授开发了CASS和CAST工艺；90年代比利时的SEGHERS公司开发了UNITANK工艺；我国于80年代中期开始对SBR进行研究。93-2SBR工艺的研究和发展3-2-1ICEAS3-2-2CASS3-2-3DAT—IAT3-2-4MSBR3-2-5UNITANK10传统SBR工艺的缺点：在一个池子中依时间顺序完成进水、曝气、沉淀、排水、排泥全过程,所有的工序都是间歇的；在操作上,需对各工序进行时序控制；至少需要两个池子交替进水；如果要求脱氮除磷,就必须在运行周期中增加缺氧、厌氧时段,因而必须相应延长运行周期。11ICEAS工艺：设立预反应区，污水连续进入预反应区；主反应区连续进水,也可同时沉淀、排水；水量较小时,一个池子就能解决问题；若要脱氮除磷,也要相应延长运行周期；容积利用率不够高,一般未超过60%。沉淀期进水影响分离，使进水量受到限制。12ICEAS工艺：主反应区预反应区进气连续进水水位变化区缓冲区污泥区出水（间断）排泥（间断）13CAST工艺：最大改进是在反应池前端增加一个生物选择段；污水首先进入选择段,与来自主反应区回流的混合液混合,在厌氧条件下,聚磷菌优势繁殖,为高效除磷创造了条件；在主反应区,混合液的溶解氧0.5～1.0mg/L,污泥絮体的表面和内部将形成不同的溶解氧浓度,于是在池中同时存在好氧和缺氧微环境,因而产生同时硝化/反硝化;间歇进水，沉淀期不进水，间隙排水。14CAST工艺：附着生长填料最高水位最低水位出水空气剩余污泥进水回流污泥主反应区生物选择区潜污泵15与CAST工艺相比，CASS工艺在运行方式上略有不同：CAST工艺沉淀阶段不进水，其他阶段连续进水；而CASS工艺则只有在排水阶段停止进水，其他阶段都保持进水。16DAT--IAT工艺：需氧池(DemandAerationTank)和间歇曝气池(IntermittentAerationTank)。DAT池连续进水、连续曝气，IAT池完成曝气、沉淀、滗水和排出剩余污泥。格栅进水沉砂池DATIAT出水积泥池污泥回流1718DAT-IAT工艺运行过程：1.进水阶段不象常规SBR工艺间歇进水，而DAT—IAT工艺，污水连续进入DAT，然后连续流入IAT，进水操作控制简单，DAT—IAT双池系统也避免了水流短路。2.反应阶段污水首先在DAT池中连续曝气，池中水流呈完全混合流态，绝大部分有机物在此得到降解。经DAT处理后的混合液，通过两池间的二道导流墙组成的导流区，连续不断地进入IAT池，IAT间歇曝气以进一步去除有机物，使处理出水达到排放标准。19DAT-IAT工艺运行过程：3.沉淀阶段沉淀阶段仅发生在IAT池。当IAT停止曝气后，活性污泥絮体静态沉淀，与上清液分离。DAT流入IAT的混合液流速很低，不会对IAT的污泥产生扰动，所以沉淀效率显著高于一般沉淀池的动态沉淀。4.排水阶段排水阶段只发生在IAT池。当池内水位上升到最高水位时，沉淀阶段结束，设置在IAT末端的滗水器开动，将上清液缓慢地排出池外，当池内水位降到最低水位时停止滗水。5.待机阶段在IAT池滗水后，便完成了一个运行周期，两周期间的间歇时间就是待机阶段。该时段时间的长短或取消，可根据污水的性质和处理要求来定。20DAT--IAT工艺特点：连续进水，IAT池又具有常规SBR池间歇曝气、沉淀与排水操作过程，不但进水操作控制简单，还可以根据污水的水质水量的变化调整IAT的运行周期和曝气时间，使之处于最佳工况，造成缺氧或厌氧环境，达到脱氮除磷目的。但脱氮除磷效果不够理想。在保证沉淀分离效果的前提下，对于曝气池与二沉池合建式构筑物，应尽可能提高曝气容积比，以减少池容和降低基建投资。DAT—IAT工艺的曝气容积比为66.7%，高于常规SBR反应池的（50~60）%，更大于三沟式氧化沟的（40~50）%，所以DAT—IAT工艺的基建投资较省。采用虹吸式滗水器运行可靠、结构简单、易于操作，并且价格低廉，但它滗水深度调节范围小，不能在滗水深度变化大的情况下使用。同时与其它类型滗水器一样需要水位差，增加了污水处理厂的总水头损失。21三沟式氧化沟：中沟是曝气区,两条边沟按曝气、沉淀、排水周期运行；污水按时序轮换从边沟和中沟进入,从边沟排出；在三沟之间水流方向按时序变换；从整个氧化沟来看,进水连续,出水也是连续的；脱氮除磷效果不太理想；理论容积利用率约为58%,实际只有50%左右。22三沟式氧化沟：出水曝气转刷进水ABC导流孔导流孔23UNITANK工艺：将沟形池变为矩形池，污泥自动回流；循环流态变成串联的完全混合流态；机械曝气改为鼓风曝气，增加池深；可调堰或滗水器改为固定堰，简化出水；占地面积、土建和设备费用显著降低；但三沟式氧化沟的其他一些缺点仍然存在，如脱氮除磷效果不理想，容积利用率不高等。24UNITANK工艺25MSBR工艺：实质是将A2/O与SBR系统串联而成，单池多格，省去许多阀门仪表；增加污泥回流，保持较高的污泥浓度；特点是保留ＳＢＲ工艺共同具有的各种优点,又设法实现在一个反应池中连续进水、连续出水、常水位运行、简化出水设施,提高容积利用率,增强脱氮除磷效率,使之成为一种更加完善的工艺。26MSBR工艺原理原污水和回流污泥同时进入厌氧池⑷搅拌混合，回流污泥中的聚磷菌利用原污水中的快速降解有机物在此进行充分释磷，然后其混合液由厌氧池⑷进入缺氧池⑸，与好氧池⑹来的含大量NOX－—N的回流混合液搅拌混合，进行反硝化脱氮，反硝化后的混合液流入好氧池⑹，在此进行硝化、有机物降解和聚磷菌超量吸磷。经好氧池处理后，一部分混合液至缺氧池⑸，另一部分混合液进入SBR—2池⑺，经沉淀后上清液排放。此时另一边的SBR—1池⑴进行搅拌、曝气、预沉，起着反硝化、硝化、有机物降解的作用，沉下的污泥作为回流污泥，首先进入浓缩池浓缩，其上清液直接进入好氧池⑹，而浓缩污泥进入缺氧池⑶，减少污泥中的溶解氧，同时对回流污泥中硝酸盐进行反硝化，降低回流污泥中的硝酸盐浓度，使由缺氧池⑶进入厌氧池⑷的回流污泥中溶解氧和硝酸盐浓度都很低，为厌氧池⑷中厌氧释磷提供了更为有利的条件。图8-13MSBR工艺原理图浓缩池1.5Q池池缺氧池厌氧池缺氧池出水(第一个半周期)回流污泥1.5Q回流污泥0.5Q(第二个半周期)出水进水(第二个半周期)(第一个半周期)1.0Q3.0Q1.5Q(第一个半周期)(第二个半周期)好氧池回流污泥上清液1.0Q1.5Q1.0Q27几种工艺的比较：传统SBR间隙进水间隙出水变水位运行ICEAS连续进水间隙出水变水位运行DAT-IAT连续进水间隙出水变水位运行CASS间隙进水间隙出水变水位运行三沟式氧化沟连续进水连续排水常水位运行UNITANK连续进水连续排水常水位运行MSBR连续进水连续排水常水位运行28SBR工艺的共性流程简单:不设初沉池、二沉池、消化池和沼气贮存利用设施;管理方便:由于处理设施少,又没有沼气系统,不存在危险性,管理大大简化;占地少:是各种污水二级处理工艺中最省的,比常规活性污泥法减少占地30%～50%;29SBR工艺的共性：处理效果好:去除有机物效率高,有脱氮除磷功能,缓冲能力强,抗污泥膨胀性能好;基建投资省:规模≤10万ｍ3/ｄ的污水处理厂基建投资比常规可节省10%～20%;处理成本低:规模≤10万ｍ3/ｄ的污水处理厂处理成本低于常规活性污泥法;设备国产率高:除自控仪表外(除磷时还有污泥浓缩机),其余设备国内均可提供。30SBR工艺的共性：对自控要求高,人工操作基本上不可能正常运行,自控系统必须质量好,运行可靠;对操作人员技术水平要求较高,主要是技术型操作管理,要求操作人员具有一定的文化程度和技术水平;间歇周期运行带来曝气、搅拌、排水、排泥等设备利用率不高,增大了设备费用和装机容量。31SBR工艺的优点及机理：优点机理沉淀性能好理想沉淀理论有机物去除效率高理想推流理论提高难降解废水的处理效率生态环境多样性抑制丝状菌膨胀选择性准则可脱氮除磷，不需新增反应器生态环境多样性工艺简单，无二沉池和污泥回流结构本身特点32SBR工艺为什么能抑制丝状菌膨胀？反应器中DO存在较大的浓度梯度。完全混合式－－浓度梯度为零极易发生推流式－－浓度梯度较大不易发生SBR理想推流－浓度梯度更大更不易发生反应器中有较高的底物浓度，不利于丝状菌繁殖。33SBR为什么会有一定的脱氮除磷效果？通过好氧条件下增大曝气量、反应时间、与污泥龄，可强化硝化反应与脱磷菌过量摄磷；缺氧条件下通过提供有机碳源作为电子供体，可加快反硝化过程；进水阶段通过搅拌维持厌氧状态，可促进脱磷菌充分释放磷。过程：进水，搅拌(厌氧/释磷)－曝气(好氧/降解有机物、硝化与摄取磷)－排泥(除磷)－沉淀(缺氧/反硝化)－排水(缺氧/反硝化)－闲置(厌氧/释磷)，容易实现好氧－缺氧－厌氧交替的环境条件。34SBR系统的适用范围：1.中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方；2.需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化；3.水资源紧缺的地方。35SBR系统的适用范围：4.用地紧张的地方；5.对已建连续流污水处理厂的改造；6.非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。363-3SBR系统的工艺设计1.运行周期（T）的确定运行周期由充水时间、反应时间、沉淀时间、排水排泥时间和闲置时间来确定。2.反应池容积的计算污泥负荷：0.03～0.4kgBOD/kgMLSS·dMLSS：1500～5000mg/l排出比(1/m)：1/2～1/6（是指每一周期排出水量与池容积比）373、曝气系统SBR工艺有机物的降解规律与推流式曝气池类似，推流式曝气池是空间（长度）上的推流，而SBR反应池是时间意义上的推流；在反应初期，池内有机物浓度较高，供氧速率小于耗氧速率，则混合液中的溶解氧为零；随着好氧进程的深入，有机物浓度降低，供氧速率开始大于耗氧速率，溶解氧开始出现；曝气系统的设计，采用渐减曝气更经济、合理一些。384、排水系统应能既不扰动沉淀的污泥，又不会使污泥上浮，按规定的流量排出上清液。（定量排水）集水机构应尽量靠近水面，并可随上清液排出后的水位变化而进行