SBR及其變種工藝

1、SBR系列工藝及其脫氮除磷SBR工藝概述SBR工藝并不是一種“新”的污水處理技術(shù)。20世紀(jì)初，在活性污泥法誕生之時(shí)，首先采用的就是這種處理系統(tǒng)(當(dāng)時(shí)稱(chēng)之為fill and draw系統(tǒng))，但由于當(dāng)時(shí)尚無(wú)先進(jìn)的自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)，使間歇處理所需的控制系統(tǒng)十分繁瑣，操作復(fù)雜且工作量大，特別是后來(lái)由于城市和工業(yè)廢水處理的規(guī)模趨于大型化，使得序批式活性污泥法逐漸被連續(xù)式活性污泥法所代替。但是，隨著電子計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用、相關(guān)控制和操作軟件的開(kāi)發(fā)，特別是自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)和各類(lèi)自動(dòng)化儀器設(shè)備的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，污水處理廠的自動(dòng)化管理程度得到大大提高，為序批式活性污泥法再度得到深入研究和應(yīng)用提供了極為有利的先決條件。SBR工

2、藝概述SBR工藝的發(fā)展與推廣應(yīng)用，與目前城市污水處理廠建設(shè)朝中小型化和分散化的發(fā)展趨勢(shì)密切相關(guān)。隨著城市建設(shè)與發(fā)展的生態(tài)化、住宅區(qū)的分散化，建設(shè)中小規(guī)模的污水處理設(shè)施易于使處理出水就地達(dá)標(biāo)排放；避免因大規(guī)模集中排放而對(duì)受納水體造成過(guò)大的生態(tài)壓力；同時(shí)也利于廢水的分散回用；便于基建投資的籌措，尤其是目前我國(guó)隨城鎮(zhèn)化發(fā)展不斷涌現(xiàn)的眾多中小城鎮(zhèn)，其污水的收集與排放具有明顯的分散和小型化的特點(diǎn)。SBR工藝概述而且，為了防治緩流水體的富營(yíng)養(yǎng)化，國(guó)家對(duì)于二級(jí)出水中N、P的控制將越來(lái)越嚴(yán)格，迫切需要開(kāi)發(fā)出既能高效去除BOD、COD，又能高效脫N除P的污水處理工藝。而SBR法在經(jīng)過(guò)改進(jìn)、變型之后能夠滿(mǎn)足這方面

3、的要求，因而更加提升了其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。內(nèi)容框架圖傳統(tǒng)SBR法的多種運(yùn)行模式1. 以有機(jī)物為主要去除對(duì)象的基本運(yùn)行模式限量曝氣傳統(tǒng)活性污泥法半限量曝氣非限量曝氣F:充水R:曝氣反應(yīng)F/R:充水/曝氣S:沉淀D:排水排泥I:閑置SBR(sequencing batch reactor activated sludge process)SBR2. 具有脫N、除P、同步脫N除P功能的改進(jìn)運(yùn)行模式除P功能脫N功能同步脫N除P功能F/M:充水?dāng)嚢鑂:曝氣反應(yīng)M:停曝?cái)嚢鑃:沉淀S/SD:邊沉淀邊排泥D:排水I:閑置SBR工藝特點(diǎn)1. SBR 工藝優(yōu)點(diǎn)工藝流程簡(jiǎn)單、構(gòu)筑物布置緊湊、占地面積小；造價(jià)比普通活性污泥

4、少22%、占地少30% 處理效果好，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，出水水質(zhì)較穩(wěn)定； 通過(guò)靈活控制，易于實(shí)現(xiàn)脫氮除磷；污泥沉降性能好； SBR工藝特點(diǎn)2. SBR工藝缺點(diǎn)自動(dòng)控制要求高；需專(zhuān)門(mén)的排水設(shè)備，如對(duì)潷水器要求高；后處理設(shè)備要求大，如消毒設(shè)備；無(wú)初沉池，容易產(chǎn)生浮渣； SBR模型圖SBR工程應(yīng)用SBR工程應(yīng)用間歇循環(huán)延時(shí)曝氣法(ICEAS)ICEAS(intermittently cycle extended aeration system)ICEAS簡(jiǎn)介ICEAS工藝，于1968年由澳大利亞新南威爾士大學(xué)與美國(guó)ABJ公司合作開(kāi)發(fā)，并于1976年建成世界上第一座ICEAS污水處理廠。1987年,澳大

5、利亞昆士蘭大學(xué)聯(lián)合美國(guó)、南非等地的專(zhuān)家又對(duì)該工藝進(jìn)行了改造，使之具有良好的脫氮除磷效果。我國(guó)最早采用此工藝的是上海市中藥制藥廠，于1991年投產(chǎn)。ICEAS(間歇循環(huán)活性污泥法)是一種連續(xù)進(jìn)水、間歇曝氣和周期排水的工藝，其反應(yīng)器一般由處于厭氧或缺氧運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)反應(yīng)區(qū)和間歇曝氣的主反應(yīng)區(qū)(分建或合建)兩部分構(gòu)成。一般將ICEAS池設(shè)計(jì)成長(zhǎng)寬比為2:14:1的長(zhǎng)方形，其中主反應(yīng)區(qū)的容積占總池容積的85%-90%。(1)預(yù)反應(yīng)區(qū)(2)主反應(yīng)區(qū)(3)潷水器(4)泥漿泵(5)水下推進(jìn)器(6)微孔曝氣器(7)大氣泡擴(kuò)散器ICEAS反應(yīng)器工作原理ICEAS工藝特點(diǎn)1. ICEAS工藝優(yōu)點(diǎn)與SBR相比，預(yù)反應(yīng)

6、區(qū)的增設(shè)利于改善污泥的沉降性能，亦有助于強(qiáng)化N、P的去除率；連續(xù)進(jìn)水的方式可減少操作和控制的復(fù)雜性；其運(yùn)行周期較短，一般為4-6h(進(jìn)水曝氣時(shí)間占一半);ICEAS工藝特點(diǎn)2. ICEAS工藝缺點(diǎn)由于進(jìn)水貫穿于整個(gè)運(yùn)行周期的各階段，因而易在沉淀階段造成水流紊動(dòng)而影響泥水的快速分離，使單池處理規(guī)模受到一定的限制，從而所需ICEAS池?cái)?shù)較多。連續(xù)進(jìn)水使整個(gè)反應(yīng)器的運(yùn)行更趨于完全混合態(tài)(SBR為理想推流)，因而其污泥的沉降性能有所下降;ICEAS強(qiáng)調(diào)延時(shí)曝氣，其設(shè)計(jì)污泥負(fù)荷很低(0.04-0.05kg/(kg.d),處理單位水量的容積較大，在占地面積方面沒(méi)有明顯；P的去除效果較差。 循環(huán)活性污泥法(

7、CASS/CAST)CASS/CAST( cyclic activated sludge system/technology)CASS/CAST簡(jiǎn)介CASS和CAST工藝(上世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā))，均為循環(huán)活性污泥法，其實(shí)質(zhì)都是將可變?nèi)莘e的活性污泥工藝過(guò)程與生物選擇器原理有機(jī)結(jié)合的SBR工藝。CASS工藝的前身是ICEAS工藝，而CAST則可視為CASS的改進(jìn)工藝。CASSCAST池型生物選擇區(qū)和主反應(yīng)區(qū)生物選擇區(qū)、缺氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)進(jìn)水、排水形式連續(xù)進(jìn)水、周期排水間歇進(jìn)水、周期排水曝氣方式間歇間歇沉淀半靜態(tài)靜態(tài)周期/h4或64或6污泥回流有有脫N功能尚可好除P功能一般好CASS與CAST工藝比較生

8、物選擇器簡(jiǎn)介“生物選擇器”的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是污水處理工程中的一大突破。生物選擇器可以是好氧的、缺氧的或厭氧的。CASS和CAST反應(yīng)池中的生物選擇區(qū)通常為厭氧或缺氧狀態(tài)，其主要功能為：有效地抑制絲狀菌的繁殖，從而抑制了污泥膨脹；可使污泥中的P在厭氧條件下得到有效釋放；充分利用了活性污泥的吸附作用而加速對(duì)溶解性有機(jī)物的去除，并對(duì)難降解有機(jī)物起到良好的水解作用；對(duì)回流污泥液中的硝酸鹽有較顯著的反硝化作用，其所去除的氮可占總?cè)コ实?0%左右。兩者有何區(qū)別？比較CASS與ICEASCAST反應(yīng)池CAST工藝特點(diǎn)1. CAST工藝優(yōu)點(diǎn)生物選取擇區(qū)的設(shè)置使得污泥的沉降性很好； 借鑒了奧貝爾氧化溝“同步硝化反

9、硝化”的運(yùn)行模式，加上其前置的厭氧生物反應(yīng)器，使得CAST成為SBR變型工藝中脫氮除磷功能最好的工藝；可變?nèi)莘e的運(yùn)行提高了系統(tǒng)對(duì)水量水質(zhì)變化的適應(yīng)性和操作的靈活性； CAST工藝特點(diǎn)2. CAST工藝缺點(diǎn)自動(dòng)控制要求很高，對(duì)潷水器要求高；要實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的連續(xù)處理至少需要兩座池；同CASS池一樣，容積利用率低。 連續(xù)進(jìn)水間歇曝氣法(DAT-IAT/A-DAT-IAT)DAT-IAT(Demand Aeration Tank-Intermittent Aeration Tank)DAT-IAT簡(jiǎn)介DAT-IAT工藝是由我國(guó)天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院和天津水工業(yè)工程設(shè)備有限公司合作開(kāi)發(fā)的一種新的SBR變

10、型工藝。它由容積相同的連續(xù)曝氣、連續(xù)進(jìn)水的DAT反應(yīng)池和間歇曝氣、間歇出水的IAT反應(yīng)池串聯(lián)組成，兩池中間設(shè)有雙層導(dǎo)流墻(DAT一側(cè)在中部開(kāi)口，IAT一側(cè)在底部分口)。DAT-IAT(Demand Aeration Tank-Intermittent Aeration Tank)DAT-IAT工藝最大的好處是將傳統(tǒng)活性污泥法（完全混合式）與SBR法的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，并縮短了運(yùn)行周期。該工藝也采用了變水位運(yùn)行方式。IAT池的運(yùn)行周期通常為3h，其間曝氣1h，沉淀1h，潷水1h，但加上DAT池的連續(xù)曝氣，總的曝氣時(shí)間大于2h，滿(mǎn)足生物降解需求（SBR法要求曝氣時(shí)間不得少于2h）。DAT-IAT工作原理

11、圖A-DAT-IAT工作原理圖DAT-IAT工藝特點(diǎn)1. DAT-IAT 工藝點(diǎn)容積利用率高，為66.7%，節(jié)省基建投資；運(yùn)行周期短，通常為3或4h； 連續(xù)進(jìn)水使對(duì)進(jìn)水的控制大大簡(jiǎn)化，DAT池起水力均衡作用；對(duì)進(jìn)水負(fù)荷及有毒害物質(zhì)抗沖擊能力強(qiáng)，具有處理高濃度有機(jī)工業(yè)廢水的潛力DAT-IAT工藝特點(diǎn)2. DAT-IAT工藝缺點(diǎn)除P效果差；回流污泥量大，能耗高；污泥較易膨脹；影響了間歇運(yùn)行抑制污泥膨脹等優(yōu)越性的發(fā)揮。改良型序批式活性污泥法(MSBR)MSBR(modified SBR system)MSBR簡(jiǎn)介MSBR工藝是20世紀(jì)80年代在經(jīng)典SBR工藝的基礎(chǔ)上，綜合A2/O、CASS、UCT等

12、工藝的特點(diǎn)而開(kāi)發(fā)的一種集約化程度更高的工藝。其在運(yùn)行穩(wěn)定性、占地面積、能耗、處理成本等方面，均具有較明顯的優(yōu)勢(shì)。目前，已在北美和南美、韓國(guó)等得到良好的應(yīng)用。我國(guó)深圳市鹽田污水處理廠和無(wú)錫市新區(qū)污水處理廠也采用了這種工藝。MSBR工藝的組成及布置圖MSBR 工藝通常將一個(gè)運(yùn)行周期分為6 個(gè)時(shí)段，每3 個(gè)時(shí)段為一個(gè)半周期，在相鄰的兩個(gè)半周期內(nèi)，除SBR 池的運(yùn)行方式不同外，其余各單元運(yùn)行方式完全一樣。MSBR工藝半周期工作原理圖MSBR工藝特點(diǎn)厭氧池、兩個(gè)缺氧池及好氧池始終為連續(xù)進(jìn)水、恒水位運(yùn)行，因而與經(jīng)典SBR相比，具有更高的容積利用率； 就廢水在MSBR中的流程而言，它是A2/O與經(jīng)典SBR的

13、串聯(lián)，整體上以推流方式運(yùn)行，因而具有比ICEAS和CAST等工藝更高的底物濃度梯度，有得于整體處理效率和出水水質(zhì)的提高，同時(shí)可有效避免污泥膨脹問(wèn)題；脫N除P效果很好； MSBR工藝特點(diǎn)通過(guò)在SBR 池的前端增設(shè)擋板，不僅可以避免水力紊動(dòng)對(duì)SBR 沉淀功能的影響，同時(shí)擋板前端的水流呈現(xiàn)出自上而下的流動(dòng)狀態(tài)，使之形成一個(gè)以澄清過(guò)濾形式運(yùn)行的泥水分離過(guò)程，使污泥具有更好的接觸絮凝效果；MSBR采用“空氣堰”控制出水，與間歇潷水的方式相比，可有效避免因短期內(nèi)潷水速度過(guò)快或保護(hù)高度控制不當(dāng)而造成對(duì)沉淀污泥的擾動(dòng)問(wèn)題，有利于保證澄清出水； 一體化活性污泥法(UNITANK) UNITANK簡(jiǎn)介UNITAN

14、K工藝,是20世紀(jì)90年代初由比利時(shí)Seghers公司提出的SBR工藝的一種改進(jìn)型，它以SBR工藝交替進(jìn)出水運(yùn)行方式、三槽式氧化溝的構(gòu)造形式和A2/O工藝的處理功能為基礎(chǔ)，綜合了這些工藝的優(yōu)點(diǎn)，并可通過(guò)運(yùn)行方式的靈活調(diào)節(jié)，而有效地實(shí)現(xiàn)不同的處理功能(其對(duì)CODCr和BOD5的處理率一般可達(dá)到90%和95%，出水TSS20mg/L)。在該工藝提出后較短的時(shí)間內(nèi)已在25個(gè)國(guó)家和地區(qū)的包括城市污水以及食品、紡織、石油加工、制藥、啤酒等30余類(lèi)工業(yè)廢水的處理中得到迅速的推廣應(yīng)用。UNITANK有機(jī)物去除模式(雙主雙輔)UNITANK脫N除P模式UNITANK工藝特點(diǎn)1. UNITANK 工藝優(yōu)點(diǎn)整個(gè)系

15、統(tǒng)一體化，結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定；系統(tǒng)在恒水位條件下連續(xù)運(yùn)行，流程簡(jiǎn)化，設(shè)備減少，無(wú)回流，降低成本； UNITANK工藝特點(diǎn)2. UNITANK工藝缺點(diǎn)采用固定堰出水，使得運(yùn)行過(guò)程中必須有一個(gè)單元池僅能發(fā)揮沉淀分離的功能，因而弱化了經(jīng)典SBR工藝中各反應(yīng)器均可發(fā)揮多重功能的優(yōu)勢(shì)，而與傳統(tǒng)工藝趨同；作為有三個(gè)單元池構(gòu)成的UNITANK標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，其中各單元池的功能地們并不對(duì)等，中間池在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中始終作為反應(yīng)池，并因運(yùn)行中無(wú)污泥回流而導(dǎo)致實(shí)際發(fā)生的污泥分布不均勻的問(wèn)題(LUCAS工藝)；除P效果差。 結(jié)語(yǔ)SBR工藝作為一種按時(shí)間順序和空間序列運(yùn)行、以時(shí)間推流和空間全混相結(jié)合的復(fù)合水力流態(tài)的間歇活性污泥處理工藝，具有流程簡(jiǎn)單、效果穩(wěn)定、占地面積小及具有脫氮除磷能力等優(yōu)點(diǎn)，成為目前不斷深入研究、并逐步廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)污水生物處理新技術(shù)。在SBR的應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)不斷探索和改進(jìn)，發(fā)展了諸多的變型工藝，并呈現(xiàn)出明顯的發(fā)展和演變過(guò)程：結(jié)語(yǔ)以經(jīng)典的SBR工藝為基礎(chǔ)，通過(guò)將具有生物選擇功能的預(yù)反應(yīng)區(qū)與SB