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1 第三講SBR及改進(jìn)型污水生物處理技術(shù) 3 1概述3 2SBR工藝的研究和發(fā)展3 3SBR工藝的主要特點(diǎn)3 4SBR系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)3 5SBR系統(tǒng)的運(yùn)行控制要點(diǎn) 2 SBR及改進(jìn)型污水生物處理技術(shù) 3 1概述SBR是序列間歇式活性污泥法 SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess 的簡(jiǎn)稱 是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù) 又稱序批式活性污泥法 3 傳統(tǒng)SBR的操作過程 進(jìn)水 曝氣 曝氣 不曝氣 曝氣 靜置 不曝氣 排水 排泥 污泥活化 進(jìn)水期 反應(yīng)期 沉淀期 排水排泥期 閑置期 4 進(jìn)水期三種運(yùn)行方式 限制性曝氣 充水結(jié)束再曝氣 非限制性曝氣 邊進(jìn)水邊曝氣 半限制性曝氣 充水后期曝氣 5 SBR與傳統(tǒng)污水處理工藝不同點(diǎn) SBR技術(shù)采用時(shí)間分割的操作方式替代空間分割的操作方式 非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng) 靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)沉淀 6 SBR特征及特點(diǎn) 主要特征 是在運(yùn)行上的有序和間歇操作 技術(shù)的核心 SBR反應(yīng)池 該池集調(diào)節(jié) 初沉 生物降解 二沉等功能于一池 無污泥回流系統(tǒng)特點(diǎn) 處理工序不是連續(xù)的 而是間歇的 周期性的 污水一批一批地順序經(jīng)過進(jìn)水 曝氣 沉淀 排水 然后又周而復(fù)始 流程 進(jìn)水 曝氣 沉淀 排水 7 為什么要采用SBR工藝 只需用一個(gè)反應(yīng)池就能完成全部反應(yīng) 沉淀工序 省去了連續(xù)流工藝中的二沉池 無回流污泥設(shè)施 使處理構(gòu)筑物大大簡(jiǎn)化 節(jié)省占地 降低基建投資 8 SBR的發(fā)展過程 20世紀(jì)70年代初Irvine教授開發(fā)了傳統(tǒng)SBR 80年代初出現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水的ICEAS工藝 Goranzy教授開發(fā)了CASS和CAST工藝 90年代比利時(shí)的SEGHERS公司開發(fā)了UNITANK工藝 我國(guó)于80年代中期開始對(duì)SBR進(jìn)行研究 9 3 2SBR工藝的研究和發(fā)展 3 2 1ICEAS3 2 2CASS3 2 3DAT IAT3 2 4MSBR3 2 5UNITANK 10 傳統(tǒng)SBR工藝的缺點(diǎn) 在一個(gè)池子中依時(shí)間順序完成進(jìn)水 曝氣 沉淀 排水 排泥全過程 所有的工序都是間歇的 在操作上 需對(duì)各工序進(jìn)行時(shí)序控制 至少需要兩個(gè)池子交替進(jìn)水 如果要求脫氮除磷 就必須在運(yùn)行周期中增加缺氧 厭氧時(shí)段 因而必須相應(yīng)延長(zhǎng)運(yùn)行周期 11 ICEAS工藝 設(shè)立預(yù)反應(yīng)區(qū) 污水連續(xù)進(jìn)入預(yù)反應(yīng)區(qū) 主反應(yīng)區(qū)連續(xù)進(jìn)水 也可同時(shí)沉淀 排水 水量較小時(shí) 一個(gè)池子就能解決問題 若要脫氮除磷 也要相應(yīng)延長(zhǎng)運(yùn)行周期 容積利用率不夠高 一般未超過60 沉淀期進(jìn)水影響分離 使進(jìn)水量受到限制 12 ICEAS工藝 13 CAST工藝 最大改進(jìn)是在反應(yīng)池前端增加一個(gè)生物選擇段 污水首先進(jìn)入選擇段 與來自主反應(yīng)區(qū)回流的混合液混合 在厭氧條件下 聚磷菌優(yōu)勢(shì)繁殖 為高效除磷創(chuàng)造了條件 在主反應(yīng)區(qū) 混合液的溶解氧0 5 1 0mg L 污泥絮體的表面和內(nèi)部將形成不同的溶解氧濃度 于是在池中同時(shí)存在好氧和缺氧微環(huán)境 因而產(chǎn)生同時(shí)硝化 反硝化 間歇進(jìn)水 沉淀期不進(jìn)水 間隙排水 14 CAST工藝 15 與CAST工藝相比 CASS工藝在運(yùn)行方式上略有不同 CAST工藝沉淀階段不進(jìn)水 其他階段連續(xù)進(jìn)水 而CASS工藝則只有在排水階段停止進(jìn)水 其他階段都保持進(jìn)水 16 DAT IAT工藝 需氧池 DemandAerationTank 和間歇曝氣池 IntermittentAerationTank DAT池連續(xù)進(jìn)水 連續(xù)曝氣 IAT池完成曝氣 沉淀 潷水和排出剩余污泥 17 18 DAT IAT工藝運(yùn)行過程 1 進(jìn)水階段不象常規(guī)SBR工藝間歇進(jìn)水 而DAT IAT工藝 污水連續(xù)進(jìn)入DAT 然后連續(xù)流入IAT 進(jìn)水操作控制簡(jiǎn)單 DAT IAT雙池系統(tǒng)也避免了水流短路 2 反應(yīng)階段污水首先在DAT池中連續(xù)曝氣 池中水流呈完全混合流態(tài) 絕大部分有機(jī)物在此得到降解 經(jīng)DAT處理后的混合液 通過兩池間的二道導(dǎo)流墻組成的導(dǎo)流區(qū) 連續(xù)不斷地進(jìn)入IAT池 IAT間歇曝氣以進(jìn)一步去除有機(jī)物 使處理出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn) 19 DAT IAT工藝運(yùn)行過程 3 沉淀階段沉淀階段僅發(fā)生在IAT池 當(dāng)IAT停止曝氣后 活性污泥絮體靜態(tài)沉淀 與上清液分離 DAT流入IAT的混合液流速很低 不會(huì)對(duì)IAT的污泥產(chǎn)生擾動(dòng) 所以沉淀效率顯著高于一般沉淀池的動(dòng)態(tài)沉淀 4 排水階段排水階段只發(fā)生在IAT池 當(dāng)池內(nèi)水位上升到最高水位時(shí) 沉淀階段結(jié)束 設(shè)置在IAT末端的潷水器開動(dòng) 將上清液緩慢地排出池外 當(dāng)池內(nèi)水位降到最低水位時(shí)停止?jié)?5 待機(jī)階段在IAT池潷水后 便完成了一個(gè)運(yùn)行周期 兩周期間的間歇時(shí)間就是待機(jī)階段 該時(shí)段時(shí)間的長(zhǎng)短或取消 可根據(jù)污水的性質(zhì)和處理要求來定 20 DAT IAT工藝特點(diǎn) 連續(xù)進(jìn)水 IAT池又具有常規(guī)SBR池間歇曝氣 沉淀與排水操作過程 不但進(jìn)水操作控制簡(jiǎn)單 還可以根據(jù)污水的水質(zhì)水量的變化調(diào)整IAT的運(yùn)行周期和曝氣時(shí)間 使之處于最佳工況 造成缺氧或厭氧環(huán)境 達(dá)到脫氮除磷目的 但脫氮除磷效果不夠理想 在保證沉淀分離效果的前提下 對(duì)于曝氣池與二沉池合建式構(gòu)筑物 應(yīng)盡可能提高曝氣容積比 以減少池容和降低基建投資 DAT IAT工藝的曝氣容積比為66 7 高于常規(guī)SBR反應(yīng)池的 50 60 更大于三溝式氧化溝的 40 50 所以DAT IAT工藝的基建投資較省 采用虹吸式潷水器運(yùn)行可靠 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 易于操作 并且價(jià)格低廉 但它潷水深度調(diào)節(jié)范圍小 不能在潷水深度變化大的情況下使用 同時(shí)與其它類型潷水器一樣需要水位差 增加了污水處理廠的總水頭損失 21 三溝式氧化溝 中溝是曝氣區(qū) 兩條邊溝按曝氣 沉淀 排水周期運(yùn)行 污水按時(shí)序輪換從邊溝和中溝進(jìn)入 從邊溝排出 在三溝之間水流方向按時(shí)序變換 從整個(gè)氧化溝來看 進(jìn)水連續(xù) 出水也是連續(xù)的 脫氮除磷效果不太理想 理論容積利用率約為58 實(shí)際只有50 左右 22 三溝式氧化溝 導(dǎo)流孔 導(dǎo)流孔 23 UNITANK工藝 將溝形池變?yōu)榫匦纬?污泥自動(dòng)回流 循環(huán)流態(tài)變成串聯(lián)的完全混合流態(tài) 機(jī)械曝氣改為鼓風(fēng)曝氣 增加池深 可調(diào)堰或潷水器改為固定堰 簡(jiǎn)化出水 占地面積 土建和設(shè)備費(fèi)用顯著降低 但三溝式氧化溝的其他一些缺點(diǎn)仍然存在 如脫氮除磷效果不理想 容積利用率不高等 24 UNITANK工藝 25 MSBR工藝 實(shí)質(zhì)是將A2 O與SBR系統(tǒng)串聯(lián)而成 單池多格 省去許多閥門儀表 增加污泥回流 保持較高的污泥濃度 特點(diǎn)是保留 工藝共同具有的各種優(yōu)點(diǎn) 又設(shè)法實(shí)現(xiàn)在一個(gè)反應(yīng)池中連續(xù)進(jìn)水 連續(xù)出水 常水位運(yùn)行 簡(jiǎn)化出水設(shè)施 提高容積利用率 增強(qiáng)脫氮除磷效率 使之成為一種更加完善的工藝 26 MSBR工藝原理 原污水和回流污泥同時(shí)進(jìn)入?yún)捬醭?攪拌混合 回流污泥中的聚磷菌利用原污水中的快速降解有機(jī)物在此進(jìn)行充分釋磷 然后其混合液由厭氧池 進(jìn)入缺氧池 與好氧池 來的含大量NOX N的回流混合液攪拌混合 進(jìn)行反硝化脫氮 反硝化后的混合液流入好氧池 在此進(jìn)行硝化 有機(jī)物降解和聚磷菌超量吸磷 經(jīng)好氧池處理后 一部分混合液至缺氧池 另一部分混合液進(jìn)入SBR 2池 經(jīng)沉淀后上清液排放 此時(shí)另一邊的SBR 1池 進(jìn)行攪拌 曝氣 預(yù)沉 起著反硝化 硝化 有機(jī)物降解的作用 沉下的污泥作為回流污泥 首先進(jìn)入濃縮池濃縮 其上清液直接進(jìn)入好氧池 而濃縮污泥進(jìn)入缺氧池 減少污泥中的溶解氧 同時(shí)對(duì)回流污泥中硝酸鹽進(jìn)行反硝化 降低回流污泥中的硝酸鹽濃度 使由缺氧池 進(jìn)入?yún)捬醭?的回流污泥中溶解氧和硝酸鹽濃度都很低 為厭氧池 中厭氧釋磷提供了更為有利的條件 27 幾種工藝的比較 28 SBR工藝的共性 流程簡(jiǎn)單 不設(shè)初沉池 二沉池 消化池和沼氣貯存利用設(shè)施 管理方便 由于處理設(shè)施少 又沒有沼氣系統(tǒng) 不存在危險(xiǎn)性 管理大大簡(jiǎn)化 占地少 是各種污水二級(jí)處理工藝中最省的 比常規(guī)活性污泥法減少占地30 50 29 SBR工藝的共性 處理效果好 去除有機(jī)物效率高 有脫氮除磷功能 緩沖能力強(qiáng) 抗污泥膨脹性能好 基建投資省 規(guī)模 10萬 3 的污水處理廠基建投資比常規(guī)可節(jié)省10 20 處理成本低 規(guī)模 10萬 3 的污水處理廠處理成本低于常規(guī)活性污泥法 設(shè)備國(guó)產(chǎn)率高 除自控儀表外 除磷時(shí)還有污泥濃縮機(jī) 其余設(shè)備國(guó)內(nèi)均可提供 30 SBR工藝的共性 對(duì)自控要求高 人工操作基本上不可能正常運(yùn)行 自控系統(tǒng)必須質(zhì)量好 運(yùn)行可靠 對(duì)操作人員技術(shù)水平要求較高 主要是技術(shù)型操作管理 要求操作人員具有一定的文化程度和技術(shù)水平 間歇周期運(yùn)行帶來曝氣 攪拌 排水 排泥等設(shè)備利用率不高 增大了設(shè)備費(fèi)用和裝機(jī)容量 31 SBR工藝的優(yōu)點(diǎn)及機(jī)理 32 SBR工藝為什么能抑制絲狀菌膨脹 反應(yīng)器中DO存在較大的濃度梯度 完全混合式 濃度梯度為零極易發(fā)生推流式 濃度梯度較大不易發(fā)生SBR理想推流 濃度梯度更大更不易發(fā)生反應(yīng)器中有較高的底物濃度 不利于絲狀菌繁殖 33 SBR為什么會(huì)有一定的脫氮除磷效果 通過好氧條件下增大曝氣量 反應(yīng)時(shí)間 與污泥齡 可強(qiáng)化硝化反應(yīng)與脫磷菌過量攝磷 缺氧條件下通過提供有機(jī)碳源作為電子供體 可加快反硝化過程 進(jìn)水階段通過攪拌維持厭氧狀態(tài) 可促進(jìn)脫磷菌充分釋放磷 過程 進(jìn)水 攪拌 厭氧 釋磷 曝氣 好氧 降解有機(jī)物 硝化與攝取磷 排泥 除磷 沉淀 缺氧 反硝化 排水 缺氧 反硝化 閑置 厭氧 釋磷 容易實(shí)現(xiàn)好氧 缺氧 厭氧交替的環(huán)境條件 34 SBR系統(tǒng)的適用范圍 1 中小城鎮(zhèn)生活污水和廠礦企業(yè)的工業(yè)廢水 尤其是間歇排放和流量變化較大的地方 2 需要較高出水水質(zhì)的地方 如風(fēng)景游覽區(qū) 湖泊和港灣等 不但要去除有機(jī)物 還要求出水中除磷脫氮 防止河湖富營(yíng)養(yǎng)化 3 水資源緊缺的地方 35 SBR系統(tǒng)的適用范圍 4 用地緊張的地方 5 對(duì)已建連續(xù)流污水處理廠的改造 6 非常適合處理小水量 間歇排放的工業(yè)廢水與分散點(diǎn)源污染的治理 36 3 3SBR系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì) 1 運(yùn)行周期 T 的確定運(yùn)行周期由充水時(shí)間 反應(yīng)時(shí)間 沉淀時(shí)間 排水排泥時(shí)間和閑置時(shí)間來確定 2 反應(yīng)池容積的計(jì)算污泥負(fù)荷 0 03 0 4kgBOD kgMLSS dMLSS 1500 5000mg l排出比 1 m 1 2 1 6 是指每一周期排出水量與池容積比 37 3 曝氣系統(tǒng) SBR工藝有機(jī)物的降解規(guī)律與推流式曝氣池類似 推流式曝氣池是空間 長(zhǎng)度 上的推流 而SBR反應(yīng)池是時(shí)間意義上的推流 在反應(yīng)初期 池內(nèi)有機(jī)物濃度較高 供氧速率小于耗氧速率 則混合液中的溶解氧為零 隨著好氧進(jìn)程的深入 有機(jī)物濃度降低 供氧速率開始大于耗氧速率 溶解氧開始出現(xiàn) 曝氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 采用漸減曝氣更經(jīng)濟(jì) 合理一些 38 4 排水系統(tǒng) 應(yīng)能既不擾動(dòng)沉淀的污泥 又不會(huì)使污泥上浮 按規(guī)定的流量排出上清液 定量排水 集水機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量靠近水面 并可隨上清液排出后的水位變化而進(jìn)行排水 追隨水位的性能 排水及停止排水的動(dòng)作應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行 持久可靠 可靠性 排水裝置有浮子式 機(jī)械式和不作升降的固定式 專用設(shè)備潷水器 潷水器是一種能隨水位變化而調(diào)節(jié)的出水堰 排水口淹沒在水面下一定深度 可防止浮渣進(jìn)入 39 40 5 SBR反應(yīng)池混合液污泥濃度 MLSS 混合液污泥濃度大小決定了反應(yīng)器容積的大小 當(dāng)混合液污泥濃度高時(shí) 所需曝氣反應(yīng)時(shí)間就短 反應(yīng)池池容則小 反之池容則大 混合液污泥濃度的大小還決定了沉淀時(shí)間 若污泥濃度高 需要的沉淀時(shí)間則長(zhǎng) 反之則短 當(dāng)污泥的沉降性能好 排出比大 有機(jī)物濃度低 供氧速率高 可以選用較大的混合液污泥濃度數(shù)值 反之則宜選用較小的數(shù)值 41 6 關(guān)于污泥負(fù)荷率的選擇 污泥負(fù)荷率是影響曝氣反應(yīng)時(shí)間的主要參數(shù) 污泥負(fù)荷率的大小關(guān)系到SBR反應(yīng)池最終出水有機(jī)物濃度的高低 當(dāng)要求的出水有機(jī)物濃度低時(shí) 污泥負(fù)荷率宜選用低值 當(dāng)廢水易于生物降解時(shí) 污泥負(fù)荷率隨著增大 污泥負(fù)荷率的選擇應(yīng)根據(jù)廢水的可生化性以及要求的出水水質(zhì)來確定 42 7 SBR與調(diào)節(jié) 水解酸化工藝的結(jié)合 SBR工藝采用間歇進(jìn)水 間歇排水 有一定的調(diào)節(jié)功能 可以在一定程度上起到均衡水質(zhì) 水量的作用 通過供氣系統(tǒng) 攪拌系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 自動(dòng)控制方式的設(shè)計(jì) 閑置期時(shí)間的選擇等 可以將SBR工藝與調(diào)節(jié) 水解酸化工藝結(jié)合起來 使三者合建在一起 從而節(jié)約投資與運(yùn)行管理費(fèi)用 43 3 4SBR系統(tǒng)的運(yùn)行控制要點(diǎn) 1 活性污泥的培養(yǎng)馴化異步法 先培養(yǎng)后馴化 同步法 培養(yǎng)和馴化同時(shí)進(jìn)行或交替進(jìn)行 接種法 利用其他污水處理廠的剩余污泥 再進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)馴化 44 2 試運(yùn)行 活性污泥培養(yǎng)馴化成熟后 就開始試運(yùn)行 試運(yùn)行的目的是確定最佳的運(yùn)行條件 混合液污泥濃度 空氣量 污水量 污水的營(yíng)養(yǎng)情況等都影響活性污泥系統(tǒng)的運(yùn)行 活性污泥法要求在曝氣池內(nèi)保持適宜的營(yíng)養(yǎng)物與微生物的比值 供給所需要的氧 使微生物很好地和有機(jī)物相接觸 保持適當(dāng)?shù)慕佑|時(shí)間 45 3 污泥沉降性能的控制 由于反復(fù)出現(xiàn)高濃度基質(zhì) 在菌膠團(tuán)菌和絲狀菌共存的生態(tài)環(huán)境中 絲狀菌不容易繁殖 因而發(fā)生污泥絲狀菌膨脹的可能性是非常低的 在實(shí)際操作過程中往往會(huì)因充水時(shí)間或曝氣方式選擇的不適當(dāng)或操作不當(dāng)而使基質(zhì)的積累過量 致使發(fā)生污泥的高粘性膨脹 細(xì)菌不能代謝過量的有機(jī)物而分泌過量含大量親水基團(tuán)的多糖類物質(zhì) 從而使泥水不能進(jìn)行有效的分離 注意每個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)污泥的SVI變化趨勢(shì)及時(shí)調(diào)整運(yùn)行方式以確保良好的處理效果