SBR及SBR變形工藝課件

1、目 錄一 . SBR法的產(chǎn)生及發(fā)展二 . SBR法的工作原理與操作三 . SBR法的理論分析及工藝特點(diǎn)四 . SBR法的變形工藝 (1). ICEAS法 (2). DAT-IAT法 (3). CASS (Cyclic Activated Sludge System ) 五.結(jié)語第1頁，共32頁。一、SBR法的產(chǎn)生及發(fā)展 SBR法的英文名稱為Sequencing Batch Reactor，國內(nèi)又譯作序批式活性污泥法、間歇式活性污泥法。其歷史可追溯至本世紀(jì)初，英國Arden和Lockett于1914年在普通活性污泥法基礎(chǔ)上發(fā)明了充放式活性污泥法（fill and draw）技術(shù),并用于對城市污水

2、的治理,這可算是序列法的雛形。由于該技術(shù)為間歇操作，程序繁瑣,人工控制困難,半個世紀(jì)以來序列法幾乎被人們遺忘。 至70年代，隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展人類對生活質(zhì)量要求逐漸提高，人們的環(huán)境保第2頁，共32頁。 護(hù)意識日益增強(qiáng),美國 Natre Dame 大學(xué)的R.L.Irvine率先重新評價序列法在污水處理領(lǐng)域中的地位。 R.L.Irvine教授及其同事在實(shí)驗(yàn)室以及在污水處理工程實(shí)際中對于間歇進(jìn)水、間歇排水的活性污泥的研究，揭示了間歇式活性污泥工藝的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)，為這種工藝的推廣應(yīng)用建立了理論依據(jù)，稱這種間歇進(jìn)水間歇排水的活性污泥工藝為SBR。至80年代，歐、美、澳發(fā)達(dá)國家紛紛開發(fā)利用這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用

3、于各類廢水的處理達(dá)標(biāo)排放。 最初的SBR工藝是在一個池子中依時間順序完成進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、排泥全過程，所有的工序都是間歇的，這就是傳統(tǒng)SBR工藝。在操作上，需對進(jìn)水、曝氣、沉 第3頁，共32頁。淀、排泥進(jìn)行時序控制。為了處理連續(xù)流入的污水，至少需要兩個池子交替進(jìn)行進(jìn)水。如果要求脫氮除磷，就必須在運(yùn)行周期中增加缺氧、厭氧階段，因而必須相應(yīng)延長運(yùn)行周期。 間歇進(jìn)水給操作帶來了麻煩，在池子組合上也必須考慮來水的分配，于是出現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水的ICEAS工藝。ICEAS工藝的容積利用率不夠高，一般未超過60%，反應(yīng)池沒得到充分利用，相當(dāng)一段時間曝氣設(shè)備閑置，為了提高反應(yīng)池和設(shè)備的利用率，第4頁，共32

4、頁。 開發(fā)出了DAT-IAT工藝。 上述三種工藝對有機(jī)物的去除取得了較好的效果，但脫氮除磷不夠理想。這是因?yàn)樗鼈兊娜毖趿椎尼尫挪怀浞?，脫氮除磷效果自然有限。為提高SBR工藝的脫氮除磷功能，開發(fā)出了CASS工藝。 、厭氧環(huán)境是在一短時間內(nèi)，而且是從好氧條件逐漸轉(zhuǎn)變過去的，反硝化和 為了開發(fā)出具有各種SBR工藝的優(yōu)點(diǎn)的同時又能克服其缺點(diǎn)的工藝，國內(nèi)外污水處理科技界正在進(jìn)行多方面的試驗(yàn)研究。第5頁，共32頁。 到目前為止，已開發(fā)出MSBR工藝和連續(xù)流SBR法等，它們的特點(diǎn)是保留SBR工藝共同具有的 各種優(yōu)點(diǎn)，又設(shè)法實(shí)現(xiàn)在一個反應(yīng)池中連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水、常水位運(yùn)行、簡化出水設(shè)施，提高容積利用率，增強(qiáng)脫

5、氮除磷效率，使之成為一種更加完善的工藝。這些新工藝的思路新穎有的已完成試驗(yàn)，有的已建成運(yùn)行，都取得了很好的處理效果。第6頁，共32頁。二、SBR法的工作原理與操作 SBR法是活性污泥法的一種，其反應(yīng)機(jī)制及去除污染物的機(jī)理與傳統(tǒng)的活性污泥法基本相同，只是運(yùn)行操作方式不盡相同SBR與傳統(tǒng)的水處理工藝的最大區(qū)別在于它是以時間順序來分割流程各單元，整個過程對于單個操作單元而言是間歇進(jìn)行的，但是通過多個單元組合調(diào)度后又是連續(xù)的，SBR集曝氣、沉淀于一池，不需設(shè)置二沉池及污泥回流設(shè)備。在該系統(tǒng)中，反應(yīng)第7頁，共32頁。 池在一定時間間隔內(nèi)充滿污水，以間歇處理方式運(yùn)行，處理后混合液沉淀一段時間后，從池中排除

6、上清液，沉淀的生物污泥則留于池內(nèi)，用于再次與污水混合處理污水，這樣依次反復(fù)運(yùn)行，則構(gòu)成了序批式處理工藝?！靶蚺g歇”有兩種含義，一是運(yùn)行操作在空間上是按序列間隔的方式進(jìn)行的，為匹配多數(shù)情況下廢水的連續(xù)排放規(guī)律，必須有多個SBR池并聯(lián)，按次序間歇運(yùn)行；二是SBR池的運(yùn)行操作在時間上也是按次序排列、間歇運(yùn)行的。典型的SBR系統(tǒng)分第8頁，共32頁。為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水與閑置五個階段。進(jìn)水曝氣沉淀排水閑置（）進(jìn)水工序在污水注入之前，反應(yīng)器處于道工序中最后的閑置段，處理后的廢水已經(jīng)排放，器內(nèi)殘存著高濃度的活性污泥混合液。污水注入，注滿后再進(jìn)行反應(yīng)，從這個意義第9頁，共32頁。上說，反映器起到調(diào)節(jié)池的

7、作用，因此，反應(yīng)器對水質(zhì)和水量的變動需要一定的適應(yīng)性。污水注入、水位上升，可以根據(jù)其他的工藝上的要求，配合進(jìn)行其他的操作過程，如曝氣，即可取得預(yù)曝氣的效果，又可取得使污泥再生恢復(fù)其活性的作用；也可以根據(jù)要求，如脫氮、釋放磷等，則進(jìn)行緩速攪拌。本工序所用時間，則根據(jù)實(shí)際排水情況和設(shè)備條件確定，從工藝效果上要求，注入時間以短為宜，瞬間最好，但這在實(shí)際上有時事難以做到的。第10頁，共32頁。（）曝氣工序這是本工藝最主要的一道工序。污水注入達(dá)到預(yù)定高度后，即開始反應(yīng)操作，根據(jù)污水處理的目的，如BOD的去除、消化、磷的吸收以及反硝化等，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，如前三項(xiàng)為曝氣，后一項(xiàng)則為緩速攪拌，并根據(jù)需要達(dá)

8、到的程度以決定反應(yīng)的延續(xù)時間。如根據(jù)需要，使反應(yīng)器連續(xù)地進(jìn)行BOD去除消化反硝化反應(yīng)，BOD去除消化反應(yīng)，曝氣時間較長，而在進(jìn)行反硝化時，應(yīng)停止曝氣，使反應(yīng)器進(jìn)入缺氧狀態(tài)，進(jìn)行緩速攪拌，此時為了向反應(yīng)器第11頁，共32頁。內(nèi)補(bǔ)充電子受體，應(yīng)投加甲醛或注入少量有機(jī)污水。在本工序的后期，進(jìn)入下一步沉淀過程之前，還要進(jìn)行短暫的微量曝氣，以吹脫污泥近旁的氣泡或氮，以保證沉淀過程的正常進(jìn)行，如需要排泥，也在本工序后期進(jìn)行。（）沉淀工序本工序相當(dāng)于活性污泥法連續(xù)系統(tǒng)的二次沉淀池。停止曝氣和攪拌使混合液處于靜止?fàn)顟B(tài)，活性污泥與水分離，由于本工序是靜止沉淀，沉淀效果一般良好。第12頁，共32頁。沉淀工序采取的

9、時間基本同二次沉淀池，一般為1.5-2.0h。（）排放工序經(jīng)過沉淀后產(chǎn)生的上清液，作為處理水排放。一直到最低水位，在反應(yīng)器內(nèi)殘留一部分活性污泥作為泥種。（）待機(jī)工序也稱閑置工序，即在處理水排放后，反應(yīng)器處于停滯狀態(tài)，等待下一個操作周期開始的階段。此工序時間應(yīng)按現(xiàn)場具體情況而定。第13頁，共32頁。三、SBR法的理論分析及工藝特點(diǎn) SBR法的理論分析 （1）流態(tài)理論 由于SBR時間的不可逆性，根本不存在反混現(xiàn)象，所以SBR在時間上屬于理 想推流式反應(yīng)器。 （2）理想沉淀理論 經(jīng)典的SBR反應(yīng)器在沉淀過程沒有進(jìn)水的擾動，屬于理性沉淀流。 （3）推流反應(yīng)器理論 假設(shè)在推流和完全混合式反應(yīng)器中，有機(jī)物

10、降解服從一級反應(yīng)，推流式反應(yīng)器與完全混合反應(yīng)器在第14頁，共32頁。 相同的污泥濃度下，達(dá)到相同的去除效率下所需反應(yīng)器容積比，有下式成立： 其中 為去除率。從數(shù)學(xué)上可以證明 當(dāng)去除率趨近于零時等于1，其他情況下始終大于1，就是說達(dá)到相同的去除率推流式反應(yīng)器要比完全混合式反應(yīng)器所需要的反應(yīng)器體積小，推流式的處理效果要比完全混合式的好。 第15頁，共32頁。 （4）選擇性準(zhǔn)則 這個理論是基于不同種屬的微生物的Monod方程中參數(shù)K s和max 是不同的并對于不同基質(zhì)，其生長速度常數(shù)也是不同的。Monod方程可以寫成下列形式 式中 X生物體濃度，mg/L; S 生長限制性基質(zhì)濃度， mg/L; ，m

11、ax 實(shí)際和最大生長速率，t-1; K s 飽和或半速率常數(shù)， mg/L; 第16頁，共32頁。 按此理論，具有低的Ks和max值的微生物，在混合培養(yǎng)的曝氣池中，當(dāng)基質(zhì)濃度很低時，將具有高的生長速率，并占有優(yōu)勢 。而在高基質(zhì)濃度下，則恰好相反。大多數(shù)絲狀菌 的 Ks和max值較低，而菌膠團(tuán)結(jié)菌Ks和max值較高。 （5）微生物環(huán)境的多樣性，提供多樣性的生態(tài)環(huán)境 SBR反應(yīng)器對有機(jī)物去除小果好；對難降解有機(jī)物降解性能好，使其在生態(tài)環(huán)境上提供了多樣性的條件。具體講可以形成厭氧、缺氧和好氧多種生態(tài)條件，有利于有機(jī)物的降解。第17頁，共32頁。SBR的工藝特點(diǎn)（）工藝簡捷，節(jié)省土地，降低投資 與傳統(tǒng)法

12、相比，序列法省卻了沉淀池，污泥回流系統(tǒng)，多數(shù)情況下可省卻初沉池（如下圖）基建投資可節(jié)省20%30%，占地面積可縮小0%50%?？梢赃@么說，廢水處理工程問題，實(shí)質(zhì)上是個經(jīng)濟(jì)問題。第18頁，共32頁。 （2）能有效地控制污泥膨脹根據(jù)選擇性準(zhǔn)則，由于基質(zhì)濃度較高，故絲狀菌的生長受到抑制；同時推流式曝氣池在整個池長的有機(jī)物濃度在一定的范圍內(nèi)從高到低變化，具有一定的濃度梯度，使得大部分情況下絮狀菌的生長速率都大于絲狀菌的生長速率，只有在反應(yīng)的末期一段時間內(nèi)絮狀菌的生長沒有絲狀菌的生長速率快，但絲狀菌短時間內(nèi)的優(yōu)勢不會引起污泥膨脹。同理，SBR系統(tǒng)具有防止污泥膨脹的功能。 第19頁，共32頁。 （3） 有

13、更高的生化反應(yīng)推動力 序列法為微生物的培養(yǎng)、篩選提供了一個飽饑生長環(huán)境。在進(jìn)水期，為微生物的富營養(yǎng)期，微生物大量吸收水中有機(jī)物作為自身生長繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)和能量。在非進(jìn)水曝氣期，由于缺乏外源物質(zhì)和能量供給，微生物消耗自身細(xì)胞貯存物質(zhì)及能量進(jìn)行代謝活動。這種周期性的厭氧缺氧好氧反應(yīng)，有助于微生物細(xì)胞貯存機(jī)能的激活。據(jù)測定，污泥微生物的核糖核酸（RNA）的含量是普通活性污泥法的34倍。序列法中，由于進(jìn)水時有機(jī)物濃度最第20頁，共32頁。 高出水時濃度降至最低，還由于曝氣前夕，系統(tǒng)處于缺氧狀態(tài)，溶解氧幾乎為零或等于零，從而提供了最大的氧擴(kuò)散梯度。上述二因素,在曝氣槽中形成比傳統(tǒng)法更大的生化反應(yīng)推動力，

14、表現(xiàn)出凈化廢水的高效率。 （4）脫氮去磷效果好 近幾年太湖藍(lán)藻大爆發(fā)是由于進(jìn)入湖中的廢水含過量N、P引起。序列法中厭氧缺氧好氧交替變化的環(huán)境對除P脫N有特效,而無需外加其它化學(xué)藥品。序列法每個階段的功能如下：進(jìn)水階段，攪拌第21頁，共32頁。 （厭氧狀態(tài)釋放磷）；反應(yīng)階段，曝氣（好 氧狀態(tài)降解有機(jī)物、硝化與攝取磷）；排泥（除磷、缺氧狀態(tài)反硝化脫氮）。 （5）有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷 由于序列法的曝氣槽起著進(jìn)水均衡池的作用，本身狀態(tài)為完全混合式，而且在沉淀工序段屬全靜止沉淀，無短路之虞。反應(yīng)池中污泥濃度MLSS高，則F/M值低，因而具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷。第22頁，共32頁。四 、SBR的變形工藝 （一

15、）ICEAS法 ICEAS工藝屬于連續(xù)進(jìn)水系列，是間歇循環(huán)延時曝氣活性污泥法的簡稱，它在反應(yīng)器的進(jìn)水端增加了一個預(yù)反應(yīng)區(qū)，運(yùn)行方式為連續(xù)進(jìn)水、間歇曝氣，周期排水，沒有明顯的反應(yīng)階段和閑置階段，經(jīng)預(yù)處理的污水連續(xù)不斷地進(jìn)入反應(yīng)池前部的預(yù)反應(yīng)區(qū)，在該區(qū)內(nèi)污水中的大部分可溶性BOD被活性污泥生物吸附，然后一并從主、預(yù)反應(yīng)區(qū)隔墻下部的孔眼以低速（0.030.05m/min）進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)。在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)按照“曝氣-閑第23頁，共32頁。置-沉淀-潷水”程序周期運(yùn)行，使污水在反復(fù)的“好氧-厭氧”中完成去碳、脫氮和除磷。反應(yīng)器的基本構(gòu)造如下圖：第24頁，共32頁。 ICEAS工藝的優(yōu)點(diǎn)： （1）采用連續(xù)進(jìn)水，

16、減少了運(yùn)行操作的復(fù)雜性，費(fèi)用低，管理方便，可應(yīng)用于較大型的污水處理廠。 （2）兩個池子交替運(yùn)行，不同時曝氣和排水，因而運(yùn)行周期較短。 （3）對污水預(yù)處理的要求不高，只需設(shè)置格柵和沉砂池。 ICEAS工藝的缺點(diǎn)： （1）預(yù)反應(yīng)區(qū)（厭氧區(qū)）時間較短，對難降解廢水的處理效率低，脫氮除磷有一定第25頁，共32頁。 的難度。 （2）曝氣時間和非曝氣時間為1：1，設(shè)備利用率和容積利用率低。 （3）進(jìn)水貫穿于整個運(yùn)行周期的各個階段，在沉淀期時，進(jìn)水在主反應(yīng)區(qū)底部造成水力紊動而影響泥水分離時間，進(jìn)水量受到一定的限制。 （二） DAT-IAT法 DAT-IAT工藝針對ICEAS工藝設(shè)計(jì)上的一些缺點(diǎn)做了改動，將預(yù)

17、反應(yīng)區(qū)改為與SBR反應(yīng)池IAT分立的預(yù)曝池DAT，DAT連續(xù)進(jìn)第26頁，共32頁。 水，連續(xù)曝氣，IAT連續(xù)進(jìn)水，間歇曝氣，主體間歇反應(yīng)器IAT在沉淀階段不受進(jìn)水的影響，且增加了從IAT到DAT的回流，排水和剩余污泥均由IAT排出。工藝流程圖如下： 第27頁，共32頁。 DAT-INT工藝的特點(diǎn)： 由于DAT池連續(xù)進(jìn)水，連續(xù)曝氣起到了水力均衡作用，提高了工藝處理的穩(wěn)定性。IAT池可任意調(diào)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)，使污水在池中交替處于好氧、缺氧和厭氧狀態(tài)，達(dá)到脫氮除磷的目的。DAT和IAT能夠保持較長的污泥齡和較高的MLSS濃度，對有機(jī)負(fù)荷及有毒物質(zhì)有較強(qiáng)的抗沖擊能力。整個工藝處理構(gòu)筑物較少，流程簡化，節(jié)省占

18、地面積和投資，適用于工業(yè)廢水處理，但因除磷效果較差，不適用于生活污水的處理。第28頁，共32頁。 （三）CASS 及CAST工藝 CASS工藝在池前端增加了一個選擇器，廢水先進(jìn)入選擇SBR池上做了一定的改進(jìn)，這種工藝的最大改進(jìn)是在反應(yīng)器，與來自主反應(yīng)區(qū)的混合液混合，在厭氧條件下，聚磷菌優(yōu)勢繁殖，為高效除磷創(chuàng)造條件。至少需兩池才能運(yùn)行。有20%30%的污泥回流，工藝流程如下圖： 1選擇器 2兼氧區(qū) 3主反應(yīng)區(qū)第29頁，共32頁。 CASS工藝的特點(diǎn)： （1）在反應(yīng)器入口處設(shè)一生物選擇器，并進(jìn)行污泥回流，保證活性污泥不斷在選擇器中經(jīng)歷高絮體負(fù)荷階段，從而有利于系統(tǒng)中絮凝性細(xì)菌的生長并提高污泥活性，使其快速去除廢水中溶解的易降解基質(zhì)，進(jìn)一步有效地抑制