序批式活性污泥法原理與應(yīng)用

序批式活性污泥法原理與應(yīng)用第1頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)SBR技術(shù)的發(fā)展第2頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月活性污泥法是目前應(yīng)用最為廣泛的污水處理技術(shù)，據(jù)報道，目前美國約有9000余座活性污泥法污水處理廠，日處理能力9.08×107m3，我國已經(jīng)活性建成的污水處理廠60%以上在建的污水處理廠幾乎全部采用活性污泥法。第3頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月但對一些分散排放污水的生活小區(qū)、星羅棋布的大小工廠來講，傳統(tǒng)的活性污泥流程未必是最為合理的選擇，因為即使是一個小型活性污泥物水處理廠，也需要較大的占地面積和較大規(guī)模的設(shè)備設(shè)施投資，這對土地日益緊張的城區(qū)和經(jīng)營商幾乎是一個昂貴的投資，而且遠離大型污水處理廠所帶來的長距離污水輸送成本也使得人們的理念很快轉(zhuǎn)向那些投資較小、占地面積節(jié)約、自動化程度較高的小型污水處理設(shè)備。SBR（SequencingBatchReactor,簡稱SBR,間歇式活性污泥法,又稱序批式活性污泥法）便成為一種很好的選擇。第4頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

SBR

SBR是序列間歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。由于在運行中采用間接操作的形式，每一個反應(yīng)池是一批批地處理廢水，因此而得名。第5頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月與傳統(tǒng)污水處理工藝不同，SBR技術(shù)采用時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)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作，SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。在用地緊張、處理量大的城市具有很高的使用價值。

第6頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

SBR工藝早在1914年即已開發(fā)，70年代末期美國教授R.L.Irvine等人為解決連續(xù)污水處理法存在的一些問題首次提出，并于1979年發(fā)表了第一篇關(guān)于采用SBR工藝進行污水處理得論著。繼后,日本、美國、澳大利亞等國的技術(shù)人員陸續(xù)進行了大量的研究。并發(fā)展出很多的衍生工藝如ICEAS、CASS等。

1980年在美國國家環(huán)保局的資助下，印第安納州Culver城投建了世界上第一個SBR工藝的污水處理廠。第7頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

我國在80年代中期也開始了這方面的應(yīng)用研究,我國第一座應(yīng)用SBR工藝的污水處理設(shè)施（上海吳淞肉聯(lián)廠)——上海市政工程設(shè)計院設(shè)計的SBR處理系統(tǒng)于1985年投入使用，設(shè)計處理水量2400t／d，運行效果良好。

此后陸續(xù)在城市污水及工業(yè)廢水領(lǐng)域得以推廣應(yīng)用，同時，在全國也掀起了研究SBR的熱潮，近年來成為國內(nèi)外學者研究的熱點。

第8頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR法已成為城市污水處理的主導工藝之一。近10年來我國已建成SBR污水處理廠近600座。隨著國內(nèi)的廣泛應(yīng)用，國內(nèi)SBR專用設(shè)備的研究一也取得了長足的進步、開發(fā)出了一系列的潷水器及其他專用設(shè)備。第9頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR的發(fā)展過程總結(jié)20世紀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)進水的ICEAS工藝；Goranzy教授開發(fā)了CASS和CAST工藝；90年代比利時的SEGHERS公司開發(fā)了UNITANK工藝；我國于80年代中期開始對SBR進行研究。第10頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

目前，SBR主要應(yīng)用于以下幾個領(lǐng)域：城市污水、工業(yè)污水（主要有石油、化工、食品、制藥等工業(yè)污水處理）、有毒有害廢水和營養(yǎng)元素的廢水。在生活污水處理中也日趨廣泛。由于它具有工藝流程簡單、運行一方式靈活、脫氮除磷效果好、可控性好等優(yōu)點，已經(jīng)成為中小城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水的首選處理工藝。目前，國內(nèi)40%左右的中小城鎮(zhèn)污水和20%左右的工業(yè)廢水處理都采用SBR法。第11頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月1反應(yīng)器結(jié)構(gòu)SBR是一種按時間序列間歇反應(yīng)的活性污泥反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積很小，裝置的自動化程度較高。

第13頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR周期循環(huán)過程：即進水、反應(yīng)、沉淀、排放和待機都是可控的。每個過程與特定的反應(yīng)條件相聯(lián)系（混合、靜止、好氧、厭氧），這些反應(yīng)條件促進污水物理和化學特性有選擇的改變。SBR是傳統(tǒng)活性污泥法的一種變形，它的反應(yīng)機制以及污染物質(zhì)的去除機制和傳統(tǒng)活性污泥法基本相同，僅運行操作不一樣。第14頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月工藝流程第15頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第17頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月由于反應(yīng)器周期性運行所兼具的好氧、缺氧和厭氧等特征，污泥中各種特征微生物種類、含量豐富，反應(yīng)器對很多來源的污水都具有很好的脫氮除磷效果，尤其對高濃度有機廢水，處理效果更好。SBR工藝具有一系列連續(xù)流系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點。

第18頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

SBR法的產(chǎn)生及發(fā)展

SBR法的工作原理與操作

SBR法的理論分析及工藝特點

SBR工藝的工程應(yīng)用

SBR法的變形工藝SBR污水生物處理技術(shù)第19頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第20頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)SBR法的工作原理與操作第21頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

什么是SBR？

SBR是序列間歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。SBR法的工作原理與操作第22頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月空間上是按序排列、間歇的

如下圖（處理生活污水的三池SBR系統(tǒng)）1時間上是按次序列的、間歇的

如右圖（SBR一個周期操作過程）2SBR

法的工作原理與操作第23頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR

法的工作原理與操作SBR處理示意圖第24頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月進水曝氣曝氣/不曝氣曝氣靜置/不曝氣排水/排泥進水期反應(yīng)期沉淀期排水排泥期閑置期污泥活化傳統(tǒng)SBR的操作過程第25頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

限制性曝氣：充水結(jié)束再曝氣非限制性曝氣：邊進水邊曝氣半限制性曝氣：充水后期曝氣

進水期三種運行方式：傳統(tǒng)SBR的操作過程第26頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR

法的工作原理第27頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR法的工作原理

進水期進水期是反應(yīng)池接納污水的過程。由于充水開始是上個周期的閑置期，所以此時反應(yīng)器中剩有高濃度的活性污泥混合液，這也就相當于活性污泥法中污泥回流作用。

SBR工藝間歇進水，即在每個運行周期之初在一個較短時間內(nèi)將污水投入反應(yīng)器，待污水到達一定位置停止進水后進行下一步操作。因此，充水期的SBR池相當于一個變?nèi)莘磻?yīng)器。混合液基質(zhì)濃度隨水量增加而加大。充水過程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水過程，不僅水位提高，而且進行著重要的生化反應(yīng)。充水期間可進行曝氣、攪拌或靜止。第28頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR法的工作原理

反應(yīng)期在反應(yīng)階段，活性污泥微生物周期性地處于高濃度、低濃度的基質(zhì)環(huán)境中，反應(yīng)器相應(yīng)地形成厭氧—缺氧—好氧的交替過程。雖然SBR反應(yīng)器內(nèi)的混合液呈完全混合狀態(tài)，但在時間序列上是一個理想的推流式反應(yīng)器裝置。SBR反應(yīng)器的濃度階梯是按時間序列變化的。能提高處理效率，抗沖擊負荷，防止污泥膨脹。第29頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR法的工作原理

沉淀期相當于傳統(tǒng)活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝氣攪拌后，污泥絮體靠重力沉降和上清液分離。本身作為沉淀池，避免了泥水混合液流經(jīng)管道，也避免了使剛剛形成絮體的活性污泥破碎。此外，SBR活性污泥是在靜止時沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干擾小，沉降時間短，效率高。第30頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR法的工作原理

排水期活性污泥大部分為下周期回流使用，過剩污泥進行排放，一般這部分污泥僅占總污泥的30%左右，污水排出，進入下道工序。第31頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR

法的工作原理

閑置期上清液排放后，反應(yīng)器處于停滯狀態(tài)，等待下一個操作周期。在此期間，應(yīng)輕微或間斷的曝氣，避免污泥的腐化。經(jīng)過閑置的活性污泥處于內(nèi)源代謝階段，當進入下個運行周期的流入工序時，活性污泥就可以發(fā)揮較強的吸附能力增強去除作用。閑置期的長短應(yīng)根據(jù)污水的性質(zhì)和處理要求而定。第32頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)SBR工藝的技術(shù)特征

現(xiàn)行的研究認為Monod公式能較好地反映SBR中有機物的降解規(guī)律，以下以Monod公式為基礎(chǔ)對DBR法的動力學進行分析。為了應(yīng)用動力學模式和簡化計算，有必要引入以下假設(shè)：（1）污水已經(jīng)過良好的初次沉淀處理，進入曝氣池的污水中，可生化基質(zhì)是可溶性的；（2）在一個周期內(nèi)，合成的微生物量與總的生物量相比可以忽略不計，即反應(yīng)器中微生物總量近似不變；（3）一個運行周期開始前，反應(yīng)器中底物濃度（即上一周期出水濃度）與原水濃度相比可以忽略不計；（4）在進水期，進水底物濃度積累占主導地位，Monod公式中KS＜＜S，反應(yīng)期KS＞＞S；（5）以恒定的流量進水。

SBR工藝廢水的降解主要發(fā)生在進水期和反應(yīng)期，聯(lián)系這兩個階段的中間變量是進水期末或反應(yīng)期初的底物濃度SF，這是一個關(guān)鍵的變量。第34頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)SBR工藝的技術(shù)特征1．進水期由Monod公式可知：（3-1）式中——底物去除速度；X——反應(yīng)器中混合液活性污泥濃度；t——時間；S——反應(yīng)器中底物濃度；K——反應(yīng)速率常數(shù)；Ks——半速度常數(shù)。根據(jù)基質(zhì)物料平衡可得：（3-2）式中Q——進水流量；SO——進水底物濃度。第35頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)SBR工藝的技術(shù)特征式中Q——進水流量；SO——進水底物濃度。由假設(shè)可知，生物總量XV=定值，即（3-3）式中XV——混合液體積最大時污泥濃度以MLVSS計；VO——混合液最大體積或反應(yīng)器有效容積；由假設(shè)，進水期KS＜＜S，式（3-2）可化為：

（3-4）剛開始進水時（t=0），由假設(shè)（3）得：（3-5）式中VF——充水期結(jié)束時進水的體積；Se——出水底物濃度。當進水結(jié)束時（t=tF），（3-6）式中SF——進水期結(jié)束或反應(yīng)期開始時底物濃度。第36頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)SBR工藝的技術(shù)特征將上述兩個邊界條件代入議程式（3-4），積分可得：（3-7）由流量Q=VF/tF，定義充水比λ=VF/VO，則式（3-7）變?yōu)椋?-8）引入“進水期污泥負荷”的概念，它的含義為“進水期單位活性污泥生物量在單位時間內(nèi)所承受的有機物數(shù)量”，用公式表示即為：（3-9）則式可表示為：（3-10）2．反應(yīng)期在反應(yīng)期，進水Q=0，V恒為VO，則Monod模式可以表示為：（3-11）令k=K/(Ks+S)≈K/Ks=常數(shù)。用反應(yīng)期始、末濃度表示式（3-11）可近似為：（3-12）第37頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)SBR工藝的技術(shù)特征

式中tR——反應(yīng)期時間由于Se為——數(shù)值很小的目標值，不妨設(shè)Se＜＜SF，且Se為一定值，則式可近似表達為：（3-13）引入“反應(yīng)期污泥負荷”的概念，它的含義是“反應(yīng)期單位活性污泥微生物量在單位時間內(nèi)所承受的有機物數(shù)量”，用公式表示即為：（3-14）式（3-14）的意義是，對于不同的運行條件，如果處理要求一樣，那么選擇的反應(yīng)期污泥負荷是一樣的。第38頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR法的理論分析及工藝特點

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，有機物降解服從一級反應(yīng)，推流式反應(yīng)器與完全混合反應(yīng)器在第39頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

相同的污泥濃度下，達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η為去除率。從數(shù)學上可以證明當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40頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

（4）選擇性準則這個理論是基于不同種屬的微生物的Monod方程中參數(shù)Ks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;

∪，∪max－實際和最大生長速率，t-1;Ks－飽和或半速率常數(shù)，mg/L;

第41頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

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)器對有機物去除小果好；對難降解有機物降解性能好，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，有利于有機物的降解。第42頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月傳統(tǒng)SBR工藝

在一個池子中依時間順序完成進水、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,需對各工序進行時序控制；至少需要兩個池子交替進水；如果要求脫氮除磷,就必須在運行周期中增加缺氧、厭氧時段,因而必須相應(yīng)延長運行周期。SBR法的理論分析及工藝特點第43頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR技術(shù)采用時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)的動態(tài)沉淀SBR與傳統(tǒng)污水處理工藝不同點:SBR法的理論分析及工藝特點第44頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月進水曝氣沉淀排水SBR特征及特點：

主要特征：是在運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：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)過進水、曝氣、沉淀、排水,然后又周而復(fù)始。流程：SBR法的理論分析及工藝特點第45頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月為什么要采用SBR工藝？

只需用一個反應(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)筑物大大簡化節(jié)省占地降低基建投資SBR法的理論分析及工藝特點第46頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月工藝簡單，節(jié)省費用理想的推流過程使生化反應(yīng)推力大運行方式靈活，脫氮除磷效果好

防止污泥膨脹的最好工藝

耐沖擊負荷、處理能力強

SBR的五大優(yōu)點SBR工藝的優(yōu)點SBR工藝的優(yōu)點第47頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

工藝簡單，節(jié)省費用采用SBR法處理小城鎮(zhèn)污水，要比用普通活性污泥法節(jié)省基建投資30%多。此外，采用如此簡潔的SBR法工藝的污水處理系統(tǒng)還有布置緊湊、節(jié)省占地面積的優(yōu)點。

生化反應(yīng)推動力大雖然反應(yīng)器內(nèi)的混合液呈完全混合狀態(tài)，但是其底物與微生物濃度的變化在時間上是一個推流過程，并且呈現(xiàn)出理想的推流狀態(tài)（即：從進水的最高逐漸降解至出水時的最低濃度，整個反應(yīng)過程底物濃度沒被稀釋，盡可能地保持了最大的推動力）。SBR工藝的優(yōu)點SBR工藝的優(yōu)點第48頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

脫氮除磷效果好容易實現(xiàn)好氧、缺氧與厭氧狀態(tài)交替的環(huán)境條件。容易在好氧條件下增大曝氣量、反應(yīng)時間與污泥齡，來強化硝化反應(yīng)與脫磷菌過量攝取磷過程的順利完成?？梢栽谌毖鯒l件下方便地投加原污水(或甲醇等)或提高污泥濃度等方式，提供有機碳源作為電子供體使反硝化過程更快地完成?？梢栽谶M水階段通過攪拌維持厭氧狀態(tài)，促進脫磷菌充分地釋放磷。SBR工藝的優(yōu)點SBR工藝的優(yōu)點第49頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

防止污泥膨脹最好的工藝底物濃度梯度大(也是F/M梯度)，是控制膨脹的重要因素。缺氧好氧狀態(tài)并存,絕大多數(shù)絲狀菌，如球衣菌屬等都是專性好氧菌,且SBR法中限制曝氣比非限制曝氣更不易膨脹。反應(yīng)器中底物濃度較大。絲狀菌比絮凝菌膠團的比表面積大,在低底物濃度的環(huán)境中(如完全混合式曝氣池)往往占優(yōu)勢。泥齡短、比增長速率大。使剩余污泥的排放速率大于絲狀菌的增長速率，絲狀菌無法大量繁殖。SBR工藝的優(yōu)點第50頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

耐沖擊負荷能力強

SBR工藝對水質(zhì)變化并不敏感，一般在生化反應(yīng)可接受范圍內(nèi)均能適應(yīng)。水量變化對工藝的影響則較大，因為水量的變化會帶來系統(tǒng)曝氣的不均勻性問題，或是影響到單系列的運行周期從而影響處理效果。SBR工藝的優(yōu)點第51頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

需處理水量較大時，對于單一SBR反應(yīng)池要較大的容積。對于多個SBR反應(yīng)池，其進水和排水的閥門自動切換頻繁。設(shè)備的閑置率較高。污水提升耗能較大。對自動化控制有一定的要求。SBR工藝的缺點第52頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)工藝的主要性能特點及影響因素第53頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月經(jīng)典SBR與連續(xù)流活性污泥法(CFS)的比較-1參數(shù)SBR反應(yīng)器CFS工藝備注概念同一池體，時序控制方式多池體中，順序控制方式SBR時序可調(diào)，CFS順序可變流量間歇連續(xù)排水周期性連續(xù)SBR潷水時間可調(diào)有機負荷周期性連續(xù)均可調(diào)，SBR可周期性調(diào)節(jié)曝氣間斷連續(xù)SBR可較精確調(diào)節(jié)曝氣強度和時間，混合液無回流通過沉淀池回流SBR無二沉池和回流泵第54頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月參數(shù)SBR反應(yīng)器CFS工藝備注流態(tài)理想推流完全混合或相當推流SBR理想推流，CFS需要HRT較長抗沖擊能力較好一般總?cè)莘e大小SBR較緊湊設(shè)備要求自動控制要求高一般出水水質(zhì)多數(shù)情況下好很好微生物穩(wěn)定性及適應(yīng)性較好，極端微生物多好，正常代謝好第55頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月工藝流程簡單、基建與運行費用低SBR系統(tǒng)的主體工藝設(shè)備是一座間歇式曝氣池，與傳統(tǒng)的連續(xù)流系統(tǒng)相比，無須二沉池和污泥回流設(shè)備，一般也不需調(diào)節(jié)池。許多情況下，還可省去初沉池。這樣SBR系統(tǒng)的基建費用往往較低。根據(jù)Ketchum等人的統(tǒng)計結(jié)果，采用SBR法處理小城鎮(zhèn)污水比用傳統(tǒng)連續(xù)流活性污泥法節(jié)省基建投資30%以上。SBR法無須污泥回流設(shè)備，節(jié)省設(shè)備費和常規(guī)運行費用。此外，SBR法反應(yīng)效率高，達到同樣出水水質(zhì)所需曝氣時間較短。反應(yīng)初期溶解氧濃度低，氧轉(zhuǎn)移效率高，節(jié)省曝氣費用。第56頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月生化反應(yīng)推動力大、速率快、效率高SBR法反應(yīng)器中底物濃度在時間上是一理想推流過程，底物濃度梯度大，生化反應(yīng)推動力大，克服了連續(xù)流完全混合式曝氣池中底物濃度低，反應(yīng)推動力小和推流式曝氣池中水流反混嚴重，實際上接近完全混合流態(tài)。Irvine等人的研究還表明：SBR法中微生物的RNA含量是傳統(tǒng)活性污泥法中的3～4倍。因RNA含量是評價微生物活性的最重要指標，所以這也是SBR法有機物降解效率高的一個重要原因。第57頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月有效防止污泥膨脹SBR法底物濃度梯度大，反應(yīng)初期底物濃度較高，有利于絮體細菌增殖并占優(yōu)勢，可抑制專性好氧絲狀菌的過分增殖。此外，SBR法中好氧、缺氧狀態(tài)交替出現(xiàn)，也可抑制絲狀菌生長。第58頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月操作靈活多樣SBR法不僅工藝流程簡單，而且根據(jù)水質(zhì)、水量的變化，通過各種控制手段，以各種方式靈活運行，如改變進水方式、調(diào)整運行順序、改變曝氣強度及周期內(nèi)各階段分配比等來實現(xiàn)不同的功能。例如在反應(yīng)階段采用好氧、缺氧交替狀態(tài)來脫氮、除磷，而不必象連續(xù)流系統(tǒng)建造專門的A/O，A/A/O工藝。第59頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月耐沖擊負荷能力較強SBR法雖然對于時間來說是理想推流過程，但就反應(yīng)器中的混合狀態(tài)來說，仍屬于典型的完全混合式，也具有完全混合曝氣所具有的優(yōu)點，一個SBR反應(yīng)池在充水時相當于一個均化池，在不降低出水水質(zhì)的情況下，可以承受高峰流量和有機物濃度上的沖擊負荷。此外，由于無須考慮污泥回流費用，可在反應(yīng)器內(nèi)保持較高的污泥濃度，這也在一定程度上提高了它的耐沖擊負荷能力。第60頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月沉淀效果好沉淀過程中沒有進出水水流的干擾，可避免短流和異重流的出現(xiàn)，是理想的靜止沉淀，固液分離效果好，具有污泥濃度高、沉淀時間短、出水懸浮物濃度低等優(yōu)點。第61頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月去除碳源有機物為目標的操作過程。

SBR系統(tǒng)的一個重要優(yōu)點是操作者通過控制有關(guān)條件可保持微生物的選擇性。對絲狀菌的控制是系統(tǒng)性能評價的一個重要指標。不同目標的SBR操作過程第62頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月去除懸浮物為目標的操作過程。

通過調(diào)整SBR系統(tǒng)的中各個進期的時間分配，停止進水、出水、停止曝氣，使系統(tǒng)處于理想的沉淀工作狀態(tài)，使懸浮得到更有效的分離。第63頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月脫氮-硝化與反硝化為目標的操作過程。

污水中氨氮轉(zhuǎn)化為N2的過程分為硝化和反硝化過程。硝化過程是在溶解氧充足的條件下進行，反硝化過程是在缺氧的情況下發(fā)生。為去除SBR系統(tǒng)中的N，通過對SBR系統(tǒng)運行進行簡單的調(diào)節(jié)（調(diào)節(jié)周期和曝氣時間）可實現(xiàn)這一目標第64頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月以生物除磷為目標的操作過程。

污水生物除磷首先需要一個厭氧期（沒有溶解氧和氧化態(tài)的氮），同時存在易降解的有機質(zhì)，在好氧階段（高溶解氧濃度）促使污泥攝取過量的磷。在下一個厭氧期開始前從反應(yīng)器中排除一定量的剩余污泥。SBR的靈活性表現(xiàn)在可通過改變運行模式來滿足這些條件。第65頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月以生物除磷脫氮為目標的操作過程。

同時滿足生物除磷和硝化與反硝化脫氮的操作方式，控制厭氧/缺氧、好氧的交替運行。第66頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月序號指標傳統(tǒng)活性污泥法氧化溝SBR1直接費用154132.4120.12總投資費用250.3225.2235.13年運行維護費用16.615.015.51900t/d污水處理廠投資費用分析第67頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR工藝缺點單一SBR反應(yīng)器需要較大的調(diào)節(jié)池和中間水池；多個串并聯(lián)SBR反應(yīng)器，進水和排水閥自動切換頻繁，設(shè)備故障率高；對巨量廢水的處理，單個SBR反應(yīng)器處理能力較低無法解決大型污水處理連續(xù)進水、連續(xù)出水的要求；污水提升的水頭損失較大。特種微生物不能實現(xiàn)最優(yōu)化生長代謝第68頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)工藝的主要性能特點SBR工藝是一種簡易、快速且低耗的廢水生物處理工藝。1984~1985年，美國環(huán)保局與日本下水道理事會分別通過了對SBR法的技術(shù)評價報告書，充分肯定了其特有的優(yōu)點。

1．工藝簡單、造價低

SBR工藝的主體工藝設(shè)備只有一個SBR反應(yīng)器，它與普通活性污泥法工藝流程相比(如圖3-3)，不需要另設(shè)二沉池及污泥回流設(shè)備，一般情況下不需設(shè)調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池。1985年Arora等人對加拿大、美國和澳大利亞等國的8個SBR法污水處理廠調(diào)查，其中只有一個處理廠設(shè)置調(diào)節(jié)池，另兩個處理廠設(shè)初沉池。由于流程簡單，相應(yīng)地節(jié)省了基建費用和運行費用，而且布置緊湊，節(jié)省了占地面積。Ketchum等人的統(tǒng)計結(jié)果表明：采用SBR法處理小城鎮(zhèn)污水，要比用普通活性污泥法節(jié)省基建投資30%多。

2．時間上具有理想的推流反應(yīng)器的特性這是SBR工藝的主要優(yōu)點之一。SBR反應(yīng)器的運行是一個典型的非穩(wěn)定過程，在整個反應(yīng)過程中，其底物（BOD）和微生物（MLSS）濃度的變化是不連續(xù)的。但是在連續(xù)曝氣的反應(yīng)階段，其底物（BOD）和微生物（MLSS）濃度的變化是連續(xù)的。在此期間，雖然反應(yīng)器內(nèi)的混合液呈完全混合狀態(tài)，但是底物與微生物濃度的變化在時間上是一個推流過程，并且呈現(xiàn)出理想的推流狀態(tài)。第69頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)工藝的主要性能特點

在連續(xù)流反應(yīng)器中，有完全混合式（CSTR）與椎流式(PF)兩種極端的流態(tài)。在連續(xù)流完全混合式曝氣池中的底物濃度等于出水底物濃度，底物流入曝氣池的速度即為底物降解速率。根據(jù)生化反應(yīng)動力學，由于曝氣池中的底物濃度很低，其生化反應(yīng)推動力也很小，反應(yīng)速率與去除有機物效率都低。在理想的推流式曝氣池中，污水與回流污泥形成的混合液從池首端進入，呈推流狀態(tài)沿曝氣池流動，至池末端流出，此間在曝氣池的各斷面上只有橫向混合，不存在縱向的“返混”。作為生化反應(yīng)推動力的底物濃度，從進水的最高濃度逐漸降解至出水時的最低濃度，整個反應(yīng)過程底物濃度沒被稀釋，盡可能地保持了最大的推動力。完全混合式曝氣池所需要的水力停留時間Tc或有效容積Vc一般要比間歇反應(yīng)器相應(yīng)的Tc和Vc大3倍。Ngwwn-Jem指出：如果為了去除生活污水中的有機物，用SBR法曝氣15min就夠了。用SBR法處理啤酒廢水的試驗，經(jīng)2h的曝氣便將反應(yīng)器中的COD2000mg/L降到150mg/L左右。第70頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)工藝的主要性能特點3、運行方式靈活，脫氮除磷效果好

SBR法為了不同的凈化目的，可以通過不同的控制手段，靈活地運行。由于在時間上的靈活控制，為其實現(xiàn)脫氮除磷提供了極有利的條件。它不僅很容易實現(xiàn)好氧、缺氧與厭氧狀態(tài)交替的環(huán)境條件，而且很容易在好氧條件下增大曝氣量、反應(yīng)時間與污泥齡，來強化硝化反應(yīng)與脫磷菌過量攝取磷過程的順利完成，也可以在缺氧條件下方面地投加原污水（或甲醇等）或提高污泥

濃度等方式，提供有機碳源作為電子供體使反硝化過程更快地完成，還可以進水階段通過攪拌維持厭氧狀態(tài)，促進脫磷菌充分地釋放磷。上述復(fù)雜的脫氮除磷過程只有在A-A/O工藝中才能完成，而SBR法的單一反應(yīng)器一個運行周期即可完成。攪拌（厭氧狀態(tài)釋放磷）→反應(yīng)階段，曝氣（好氧狀態(tài)降解有機物、硝化與攝取磷）、排泥（除磷）、攪拌與投加少量有機碳源（缺氧狀態(tài)反硝化脫氮）、再曝氣（好氧狀態(tài)去除剩余的有機物）→排水階段→閑置階段，然后進水再進入另一個運行周期。并曾做過進水與反應(yīng)階段用曝氣與攪拌交替進行的運行方式脫氮的試驗研究，其脫氮效率更高。如果原污水中的P：BOD值太高，用普通厭氧/好氧法難以提高除磷率時，可以根據(jù)Phostrip法除磷的原理在SBR法中實現(xiàn)，只增加一個混凝沉淀池即可?？梢姡琒BR法很容易滿足脫氮除磷的工藝要求，在時間上控制的靈活性又能大大提高脫氮除磷的效果。第71頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)工藝的主要性能特點

應(yīng)當指出，由于SBR法污泥泥齡短，微生物的比增長速率大，其內(nèi)源呼吸作用較弱，微生物細胞的合成代謝相對于其分解代謝占主導地位，因此用于合成細胞所需要的氮、磷量也較多，為BOD：N：P=100：6.2：1.1這個值高于傳統(tǒng)的理論值100：5：1，更高于普通活性污泥法的需要量。這就是說，SBR法通過同化作用去除廢水中的氮、磷也是不可忽視的。

4．良好的污泥沉降性能污泥膨脹問題是傳統(tǒng)活性污泥法運行過程中經(jīng)常發(fā)生且難以杜絕的令人棘手的問題。污泥膨脹絕大多數(shù)是由絲狀菌的過度生長所造成的。按照發(fā)生膨脹難易程度的排列順序是：間歇式、傳統(tǒng)推流式、階段曝氣式和完全混合式，同時發(fā)現(xiàn)其降解有機物（對易降解污水）速率或效率的高低，也遵循這個排列順序。SBR法能有效地控制絲狀菌的過量繁殖，可從四個方面說明。（1）反應(yīng)器中存在較大的濃度梯度。提高底物濃度梯度（或F/M梯度）是控制污泥絲狀菌生長的重要因素。完全混合式反應(yīng)器中基本上不存在這種濃度梯度，極易發(fā)生污泥的膨脹；推流式反應(yīng)器中底物的濃度梯度較大；不易發(fā)生膨脹：而SBR反應(yīng)器在反應(yīng)階段處于時間上的理想推流狀態(tài)，F(xiàn)/M梯度達到了理想的最大，因此它比普通推流式還不易膨脹。研究進一步表明，縮短SBR法的進水時間，反應(yīng)前底物濃度更高，其后的梯度更大，SVI值更低，更不易膨脹。第72頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)工藝的主要性能特點

（2）缺氧(或厭氧)和好氧狀態(tài)并存。絕大多數(shù)絲狀菌，如球衣菌屬等都是專性好氧菌，而活性污泥中的細菌有半數(shù)以上是兼性菌。與普通活性污泥法不同的是，SBR法中進水與反應(yīng)階段的缺氧（或厭氧）與好氧狀態(tài)的交替，能抑制專性好氧絲狀菌的過量繁殖，而對多數(shù)微生物不會產(chǎn)生不利影響。正因為如此，SBR法中限制曝氣比非限制曝氣更易膨脹?；茲舛萻/(mg/L)圖3-4混合培養(yǎng)微生物的選擇競爭1—絲狀菌Ks=(mg/L)，μ=0.2(L/h)；2—菌膠團菌Ks=50(mg/L)，μ=0.5(L/h)第73頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)工藝的主要性能特點

（3）反應(yīng)器中有較高的底物濃度，絲狀菌比絮凝菌膠團的比表面積大，攝取低濃度底物的能力強，所以在低底物濃度的環(huán)境中（如完全混合式曝氣池）往往占優(yōu)勢。這兩類競爭微生物的增殖曲線如圖3-4所示，從圖可知，由于絲狀菌的飽和常數(shù)KS很小，使底物濃度對其比增殖速率的影響很小，即在很低的底物濃度下也具有較高的增殖速率，底物濃度達到一定程度之后，其比增殖速率就按近了最大值并不隨底物濃度的最大而繼續(xù)提高。在SBR法的整個反應(yīng)階段，不僅底物濃度較高、梯度也大，只有在反應(yīng)進入沉淀階段前夕，其底物濃度才與完全混合式曝氣池怕相同。因此，所以說SBR法沒有利于絲狀菌競爭的環(huán)境。（4）泥齡短、比增長速率大。一般絲狀菌的比增長速率比其他細菌小，在穩(wěn)定狀態(tài)下，污泥齡的倒數(shù)數(shù)值等于污泥比增長速率，故污泥齡長的完全混合法易于繁殖絲狀菌。由于SBR法具有理想推流狀態(tài)與快速降解有機物的特點，使它在污泥齡泥的條件下就能滿足出水質(zhì)量要求，而污泥齡又使剩余污泥的排放速度大于絲狀菌的增長速率，絲狀菌無法大量繁殖。第74頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)工藝的主要性能特點5．對進水水質(zhì)水量的波動具有較好的適應(yīng)性在一般的廢水生物處理構(gòu)筑物中，由于微生物對其生存環(huán)境條件要求比較嚴格，當進入處理系統(tǒng)的廢水水質(zhì)水量發(fā)生較大的波動時，處理效果將受到明顯的影響。所以，在一般的廢水生物處理工藝中，都要設(shè)置調(diào)節(jié)池以均化進水的水質(zhì)水量。SBR反應(yīng)器是集調(diào)節(jié)池、曝氣池和沉淀池于一體的污水處理工藝，能承受較大的水質(zhì)水量的波動，具有處理效果穩(wěn)定的特點。完全混合式曝氣池比推流式曝氣池具有更強的耐沖擊負荷和抗有毒物質(zhì)的能力。如上所述，雖然SBR法對于時間來說是一個理想的推流過程，但反應(yīng)器本身的混合狀態(tài)又保持了典型的完全混合特性。因此，它具有較強的耐沖擊負荷能力。此外，SBR工藝在沉淀階段屬于靜止沉淀，污泥沉降性能好且不需要進行污泥回流，使反應(yīng)器中維持較高的MLSS濃度。在同樣條件下，較高的MLSS濃度能降低F/M值，顯然更具有良好的抗沖擊負荷能力。若采用一邊進水一邊曝氣的非限量曝氣運行方式，則更能大幅度地增強SBR工藝承受廢水的毒性和高有機物濃度的能力。第75頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)工藝的主要性能特點

（1）進水期具有儲存污水和混合的作用。在充水期內(nèi)，污水進入SBR反應(yīng)器后與存留的污泥混合。當采用非限量曝氣方式時，即在充水期內(nèi)就已經(jīng)開始生物氧化降解作用。當采用限量曝氣方式時，即使在充水期不產(chǎn)生含碳有機物的生物氧化作用，在整個充水期內(nèi)所進入反應(yīng)器的污水同樣都集中在一個池內(nèi)而得到充分的混合。實際上，充水容積成了調(diào)節(jié)池容積，充水時間越長，污水的調(diào)節(jié)時間就越長，因此，即使在充水時間里的污水濃度發(fā)生急劇波動，最終池內(nèi)容納的污水將處于充水時間內(nèi)的平均濃度水平上，對于短時間（比充水時間短）的濃度沖擊負荷，其峰值得到了消減。另外，如果污水量短期內(nèi)突然增大，僅僅縮短了充水時間而對反應(yīng)過程并無多大的影響。（2）對高峰污染物濃度持續(xù)時間的分割作用。由于SBR工藝與一般的連續(xù)式活性污泥法不同。一般的連續(xù)式活性污泥法在污水高峰濃度的情況下全部污水進入曝氣池，高峰濃度的持續(xù)時間就是曝氣池受沖擊負荷的時間。SBR是半連續(xù)時間就是曝氣池受沖擊負荷的時間，SBR是半連續(xù)式進水的，在實現(xiàn)多池并聯(lián)工作的情況下，每個池都按預(yù)定的順序依次進水，每一池充滿水后，污水將轉(zhuǎn)入第二池，第三池等，對每一個池子而言，只進入連續(xù)進水的一段，整個并聯(lián)池系統(tǒng)將連續(xù)污水分割為若干段。如果污水出現(xiàn)高峰負荷形成沖擊作用，其最大連續(xù)時間將水超過充水時間。持續(xù)時間長于充水時間的部分高負荷污水將轉(zhuǎn)入另一個池子，從而人為地減少了對第一池的沖擊負荷。充水時間越短，反應(yīng)當受高峰負荷沖擊的持續(xù)時間越短。第76頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)工藝的主要性能特點

（3）運行周期間污泥活性的補償作用?；钚晕勰嘀阅苋コ鬯械挠袡C污染物，其直接作用在于生物污泥對于有機物的吸附和吸收作用以及隨之而發(fā)生的生物降解作用。有機物被微生物氧化降解的程度取決了污染物被處理的程度。提高生物氧化程度，污泥活性越高，其吸附和吸收能力也越強；反之則弱。在SBR工藝系統(tǒng)中，同一曝氣池同一運行周期內(nèi)由于經(jīng)一定時間的閑置過程，使污泥的活性得到了充分的恢復(fù)，而使其在下一個運行周期內(nèi)具有較強的上述吸附和吸收能力。此外，同一曝氣池在不同運行周期間，若上一周期的污染物負荷較高，而下一個周期的污染物負荷較低，則污泥的活性也可得到良好的恢復(fù)而保持其穩(wěn)定的處理效果。第77頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR法處理工藝的影響因素

溶解氧（DO）反應(yīng)器中溶解氧的高低對除磷脫氮效果有較大的影響。若溶解氧偏低，出水中的NH4+-N值將會升高，若DO過低，在沉淀階段就會出現(xiàn)厭氧狀態(tài)，而有磷釋放出來，致使出水中的磷含量升高。反應(yīng)器中DO亦不可過高，DO過高會使污泥絮體變得細小而分散，出水混濁，而且將導致缺氧階段溶解氧降不下來，反硝化反應(yīng)受到抑制，而反應(yīng)器中NO3--N濃度高又將影響缺氧階段磷的釋放，降低除磷效果。第78頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR法處理工藝的影響因素pH值微生物活性與水中pH值關(guān)系密切，pH為6～9時生物活性最強。在硝化過程中，會產(chǎn)生部分H+，消耗反應(yīng)器中混合液的堿度。很多工藝都向系統(tǒng)中加堿以維持pH穩(wěn)定，保證氨氮的硝化程度，采用同步硝化反硝化脫氮也可解決這一問題。反應(yīng)初期，微生物對有機物和含氮化合物的降解，引起水中pH值下降，隨著氨氮經(jīng)硝化作用轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮進入反硝化階段，由于反硝化不斷產(chǎn)生堿度，pH值下降過程很快結(jié)束然后快速上升。第79頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR法處理工藝的影響因素

污泥齡污泥齡短，排放污泥量大，可除去較多的磷。而為了提高氮的脫除量，就需要采用較長的污泥齡，因為硝化菌增殖速度較慢，沒有足夠長的污泥齡，就難以保證硝化菌有足夠的數(shù)量。所以，若要同時達到較好的除磷脫氮效果，需選擇合適的污泥齡.第80頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR法處理工藝的影響因素

營養(yǎng)物活性污泥系統(tǒng)中，微生物生長所需要的營養(yǎng)物要呈一定比例，通常所需有機物與氮、磷的比BOD∶N∶P=100∶5∶1。第81頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)SBR工藝的設(shè)備和裝置第82頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)SBR工藝的設(shè)備和裝置

序批（間歇）式活性污泥法，是在20世紀80年代隨著各種新型的不堵塞曝氣器、新型浮動式出水堰（潷水器，撇水器）和自動監(jiān)控硬設(shè)備和軟件技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展的。特別是在計算機和生物量化技術(shù)的支持下，才真正顯示出優(yōu)勢，并陸續(xù)得到開發(fā)和應(yīng)用。所以，新型的設(shè)備、儀表是SBR工藝的關(guān)鍵組成部分。SBR工藝的主要設(shè)備介紹如下：一、鼓風設(shè)備在污水生物處理工藝中主要有兩種曝氣類型：鼓風曝氣和機械曝氣，SBR工藝多采用鼓風曝氣系統(tǒng)。鼓風機是鼓風曝氣系統(tǒng)的重要設(shè)備，為曝氣系統(tǒng)提供壓縮空氣，常用的有羅茨和離心鼓風機。

1．羅茨鼓風機羅茨鼓風機是容積式氣體壓縮機中的一種。其特點是：在最高設(shè)計壓力范圍內(nèi)，管網(wǎng)阻力變化時，流量變化很小，工作適應(yīng)性較強，故在流量要求穩(wěn)定而阻力變動幅度較大的工作場合，可予自動調(diào)節(jié)，且葉輪與機體之間具有一定間歇而不直接接觸，結(jié)構(gòu)簡單，制造維護方便。風機殼體制成氣冷和水冷兩種結(jié)構(gòu)。靜壓力≤49000Pa（5000mmH2O）的為氣冷結(jié)構(gòu)，靜壓力＞49000Pa(5000mmH2O)的為水冷結(jié)構(gòu)。常用的羅茨鼓風機有三葉和低噪聲兩種。第83頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)SBR工藝的設(shè)備和裝置2．離心式鼓風機離心式鼓風機是一種葉片式氣體壓縮機，與定容式鼓風機相比，具有空氣動力性能穩(wěn)定，振動小，噪聲低的特點，離心式鼓風機分為低速多極、離速多級和高速單級等形式。在結(jié)構(gòu)上，多級高速和多次低速離心鼓風機采用電機直接驅(qū)動下，通過多級葉輪串聯(lián)的方式逐級增壓，單級高速和多級高速離心鼓風機需通過增速機構(gòu)傳動的方式提高風壓。二、曝氣裝置曝氣設(shè)備是活性污泥處理法的核心部分，SBR法采用的是時間控制上的厭氧—好氧操作，要求厭氧攪拌和好氧曝氣在一個區(qū)間內(nèi)完成。有一些SBR法采用曝氣和攪拌設(shè)備分區(qū)域分排交替布置，但這對曝氣和攪拌均有影響，設(shè)備利用率低，能耗也較大。

SBR工藝常用的曝氣設(shè)備是微孔曝氣器。微孔曝氣器也稱多孔性空氣擴散裝置，采用多孔性材料如陶粒、粗瓷等摻以適當?shù)娜绶尤渲活惖恼澈蟿?，在高溫下燒結(jié)成擴散板、擴散管及擴散罩的形式。它的主要性能特點是產(chǎn)生微小氣泡，氣、液接觸面大，氧利用率高；缺點是氣壓損失大，易堵塞。第84頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)SBR工藝的設(shè)備和裝置

按照安裝的形式，微孔曝氣器可分為固定式和提升式兩大類。近年來，在射流曝氣器的基礎(chǔ)上，同相射流和異相射流（厭氧攪拌和好氧曝氣）兩用曝氣器的研究有了很大發(fā)展，并成功地應(yīng)用于SBR法處理城市污水中，尤其在除磷脫氮的深度污水處理中，更發(fā)揮出了它的作用。兩用曝氣器是在異相射流（水-氣）曝氣器的基礎(chǔ)上又增加了同相射流的功能，因此具有好氧曝氣和厭氧攪拌的雙重功能。兩用曝氣器是最適合SBR法的專用設(shè)備。由于各國對各種控制參數(shù)和氧吸收率的研究不斷發(fā)展，兩用曝氣器的形式也在不斷的變化。美國最先進的空穴式曝氣機甚至能達到氣浮要求的微氣泡直徑。日本已有直徑達到25mm以上的新型噴嘴在SBR法污水處理廠中使用，運行良好。實踐證明，兩用曝氣器用在SBR法反應(yīng)池呂，能靈活地實現(xiàn)A/O、多段A/O、A2/O等工藝操作完成脫碳、脫磷、脫氮的任務(wù)，并能起到抑制污泥膨脹的作用。第85頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)SBR工藝的設(shè)備和裝置

三、潷水器

SBR工藝的最根本特點是單個反應(yīng)器的排水形式均采用靜止沉淀、集中排水的方式運行，排水時池中的水位是變化的，為了保證排水時不會擾動池中各水層，使排出上清液始終位J：最上層。這就要求使用一種能隨水位變化而可調(diào)節(jié)的出水堰，又叫潷水器或撇水器，為了防止浮渣進入，現(xiàn)在都要求將排水口淹沒在水面下一定深度，所以叫潷水器比較合適。潷水器是隨著SBR而發(fā)展起來的。早期的SBR系統(tǒng)采用手動形式進行潷水，如采用在反應(yīng)器不同高度上安裝排水閥門或排水泵，根據(jù)反應(yīng)的周期要求定時、定量排出處理后的污水。這種潷水方式僅適用于小型的污水處理設(shè)施，其潷水效果不理想，大型的污水處理系統(tǒng)無法采用。潷水器的形式有很多。從傳動形式上可分為機械式、自動式及兩種方式的組合；從運行方式上分有虹吸式、浮筒式、套筒式、旋轉(zhuǎn)式；從堰口形式上分有直堰式和弧堰式等。除虹吸式潷水器只有自動式一種傳動方式外，其余三種運行方式的潷水器都有機械、自動和組合的傳動方式。潷水器的工作形式如圖3-9所示。第86頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)SBR工藝的設(shè)備和裝置

從應(yīng)用效果來看，單純的機械式調(diào)節(jié)堰，由于動力消耗大，機械部分多，壽命較短，使用有一定的限制。自動式潷水器由寸：堰的浮力很難于出水流量、水位變化的水流達到動態(tài)平衡，且反應(yīng)靈敏度低，不易控制。所以只適用于一些較小規(guī)模的SBR法污水處理廠。組合式潷水器，由于集中了機械式準確、易控制和自動式節(jié)能的優(yōu)點。目前，國外大型污水廠多采用這種形式的潷水器。組合式潷水器在設(shè)計時，盡量使?jié)髟诟鱾€運動位置時的重力與水的浮力相平衡，又采用小功率的機械裝置，按—．定的程序，控制出水口移動的速率，這樣既利用了水的浮力，又能實行潷水器的隨機控制。潷水器堰口以廠都要求有一段能變形的特殊管道。浮筒式采用膠管、波紋管等實現(xiàn)變形；套筒式靠粗細兩段管道之間的伸縮滑動來適應(yīng)堰口的升降：而旋轉(zhuǎn)式則是靠回轉(zhuǎn)密封接頭來聯(lián)結(jié)兩段管道以保證堰口的運動。潷水器的組成一般分為收水裝置、連接裝置及傳動裝置。收水裝置設(shè)有擋板、進水口及浮子等，其主要作JH足將處理好的上清液收集到潷水3S中，再通過導管排放，由于潷水叫瞬時流量較大，在潷水時，既要使水順利通過，又要使反應(yīng)器中的沉淀不受擾動，更不能使污泥隨水流出。因此收水裝置的設(shè)計是十分重要的，特別是在虹吸式、自流式潷水器中尤為重要。潷水器的連續(xù)裝置是潷水器的又一關(guān)鍵部位，潷水器在排水中需要不斷地轉(zhuǎn)動，其連接裝置既要保證運轉(zhuǎn)自由，同時又要保證密封性。潷水器的傳動裝置是保證潷水器正常動作的關(guān)鍵，不論是采用液壓式還是機械式的傳動，均需要同自控和污水處理系統(tǒng)進行有機的結(jié)合，通過自動的程控潷水動作。潷水器的工作原理及特點如表3—2所示。第87頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)SBR工藝的設(shè)備和裝置

四、水下推進器水下推進器的作用主要是攪拌和堆流，與鼓風機系統(tǒng)相結(jié)合應(yīng)用于SBR，一方面使混合攪拌均勻；另一方面，在曝氣供氧停止、系統(tǒng)轉(zhuǎn)至兼氧狀態(tài)下運行時，能使池中活性污泥處于懸浮狀態(tài)。這利應(yīng)用主要是由于射流曝氣器一般適用于較小水量的曝氣，而在較大水量的應(yīng)用上有局限性。水下推進器的構(gòu)造與性能參數(shù)可分別見圖3—10和表3—9。五、溶解氧（DO）自動連續(xù)快速在線分析儀

SBR法的底物（MLSS）變化是隨時間的變化呈理想推流過程，耗氧速率（OVR）也應(yīng)和底物濃度同步變化。即要求DO濃度盡可能維持一個常數(shù)，一般認為曝氣階段DO濃度應(yīng)維持在1.5～2mg/L比較經(jīng)濟合理，這就要求在曝氣階段進行非均勻漸減供氣。必須設(shè)置能自動連續(xù)快速在線監(jiān)測DO濃度的分析儀表，反饋控制同風機和水泵的開度，通過兩用噴嘴實現(xiàn)非均勻漸減曝氣并可大量節(jié)能。

DO的測定一般用薄膜法和碘量法，而這種晨線分析儀就是利用了薄膜電極法。薄膜電極法可以克服碘量法無法克服的元素干擾，又適合電極法測量。它是利用水中深解氧與擴散電流呈正比的關(guān)系不則量電流或電壓，從而獲得DO的濃度。目前，DO濃度在線分析儀國內(nèi)外均有產(chǎn)品，但國內(nèi)產(chǎn)品在測量精度和可靠性上不如國外產(chǎn)品，DO濃度隨溫變化而變化，選用儀器時必須有溫度自動補償裝置，另外，還需有探頭自動清掃裝置。第88頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)SBR工藝的設(shè)備和裝置

六、自動控制系統(tǒng)

SBR采用自動控制系統(tǒng)來達到復(fù)雜的控制要求，把用人工操作難以實現(xiàn)的控制通過計算機、軟件、儀器設(shè)備的有相結(jié)合自動完全，并創(chuàng)造滿足微生物生存的最佳環(huán)境。SBR的自動控制主要是以時間為基礎(chǔ)參數(shù)的SBR正常運轉(zhuǎn)，控制過程中所需要的指令信息及反饋信息均利用各種水質(zhì)、水量監(jiān)測儀器儀表獲得。SBR自動控制的硬件設(shè)施包括計算機控制系統(tǒng)和儀器儀表系統(tǒng)。儀器儀表系統(tǒng)包括一次儀表的各種形式，如污泥濃度計、溶解氧儀、PH計、ORP計、液位計、流量計以及需要控制的各種電動氣動閥門、水泵、風機、潷水器等。計算機控制系統(tǒng)也就是狹義上的自動控制系統(tǒng)，是自控系統(tǒng)的核心部分。

SBR工藝的計算機控制系統(tǒng)主要有PLC和DCS兩種，最常見的是PLC控制系統(tǒng)。PLC系統(tǒng)主要由控室主站和現(xiàn)場場子站構(gòu)成，利用網(wǎng)絡(luò)相連，實現(xiàn)集中管理和分散控制。自動控制系統(tǒng)包括控制設(shè)備和控制對象兩部分，控制設(shè)備由主機、打印機、可編程序控制器等組成，控制對象包括主反應(yīng)池、風機及變配電間、污泥濃縮池、污泥池、沉砂池、提升泵站、脫水機房等。PLC的核心控制處理器對系統(tǒng)的多個開關(guān)量和模擬量進行控制。第89頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)SBR工藝的設(shè)備和裝置SBR主反應(yīng)池的控制內(nèi)容主要包括：（1）按時間原則控制進水閘門；（2）按時間原則控制進氣電動蝶閥；（3）按時間原則控制出水潷水器；（4）按時間原則控制水下推流器；（5）按時間原則控制排泥閥門；（6）采集主反應(yīng)池的溶解氧、污泥濃度、污泥界面參數(shù)；（7）采集主反應(yīng)池設(shè)備的運行工況和異常情況的報警信號。配電及鼓風機房的控制內(nèi)容包括：（1）采集風量、風壓、風溫參數(shù)；（2）由主反應(yīng)池溶解氧濃度反饋作用于控制風量；（3）可根據(jù)閥位信號，靈活控制鼓風機出口閥門的開度，用于風量輸出的調(diào)節(jié)；（4）采集設(shè)備的運行工況和異常情況的報警信號。第90頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月自動控制系統(tǒng)工控機PLC單片機繼電器模糊智能控制第91頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月自控必須是包括進出水、泥、氣的電磁閥門在內(nèi)自動運行的總體解決方案。第92頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第93頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月出水進水排泥圖2-1.SBR反應(yīng)工藝流程圖曝氣SBR反應(yīng)器自控裝置液控探針進水反應(yīng)排水沉淀閑置繼電器繼電器繼電器繼電器繼電器液控器圖2-SBR反應(yīng)器自控裝置原理圖電路板第94頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月主要是解決有機物降解、硝化與反硝化、生物除磷四個生化過程的在線模糊控制問題。采用DO,ORP，pH等指標作為控制參數(shù)。第95頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)SBR法的工藝設(shè)計計算第96頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)SBR法的工藝設(shè)計計算SBR的設(shè)計迄今為止還沒有一種可被廣泛接受的標準和簡單的方法，而且時間參數(shù)的選用和確定是經(jīng)驗的或基本上套用連續(xù)流系統(tǒng)的設(shè)計方法，設(shè)計者的隨意性很大。SBR的設(shè)計方法主要可分為負荷設(shè)計法和動力學設(shè)計法兩大類，其中負荷設(shè)計法基本與傳統(tǒng)活性污泥的負荷設(shè)計法相同。

SBR設(shè)計方法的簡化計算

SBR動力學設(shè)計方法大部分涉及到進水時間、反應(yīng)時間等運行方面的參數(shù)，但計算復(fù)雜，應(yīng)用不便。為此，綜合以上的設(shè)計方法，可按反應(yīng)期污泥負荷進行簡化設(shè)計。對于限制曝氣（3-22）

式中Q——進水流量，m3/h；

N——反應(yīng)器個數(shù)；

CO——進水有機物濃度，mg/L；

Ce——出水有機物濃度，mg/L；

X——污泥濃度，mg/L；

V——反應(yīng)器總體積，m3；

tf——進水時間，h；

tr——反應(yīng)時間，h。第97頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)SBR法的工藝設(shè)計計算

對于非限制曝氣為（3-23）對于半限制曝氣則為

（3-24）式中t——從進水開始到開始曝氣的延遲時間，一般不超過3h。對于連續(xù)進水的SBR系統(tǒng)有下列關(guān)系式：（3-25）

式中——充水比；

ts——沉淀時間，h；

td——潷水時間，h；

ti——閑置時間，h。這樣給出一個負荷就可以計算出進水時間，反應(yīng)時間、周期以及反應(yīng)器容積等。第98頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第99頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)運行管理第100頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月SBR工藝的工程應(yīng)用

適用規(guī)模盡管SBR在大、中、小型污水處理廠中均有應(yīng)用，但受工藝特點和設(shè)備性能參數(shù)的限制，SBR工藝反應(yīng)池數(shù)量較多，監(jiān)控、調(diào)節(jié)較復(fù)雜，對系統(tǒng)控制、設(shè)備維護保養(yǎng)要求較高。目前，從我國潷水器的性能質(zhì)量、自控系統(tǒng)及運行管理水平的角度考慮，SBR工藝較適合處理規(guī)模在15萬m3/d以下的中、小型污水廠。第101頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

處理效果不增加化學處理，SBR工藝能達《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中的一級B標準。但若需采用化學除磷以達更好的出水水質(zhì)，則該工藝不如其它具有獨立二沉池的工藝易操作，主要問題是藥劑投加和混合的均勻性較難實現(xiàn)，并且需要與運行周期的階段控制相聯(lián)動和連鎖，增加了自控系統(tǒng)的難度和運行的不穩(wěn)定性。SBR工藝的工程應(yīng)用第102頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

至2006年底，我國投產(chǎn)并運行SBR工藝（包括CAST、DAT-IAT、ICEAS、CASS和MSBR等改良SBR工藝）的城市污水處理廠約有130座。1.6%6.5%65%26.8%設(shè)計規(guī)模<5萬m3/d10萬~20萬m3/d>20萬m3/d5萬~10萬m3/dSBR工藝的工程應(yīng)用第103頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月1、SBR工藝的工作原理

SBR是活性污泥法的一種變形，它的反應(yīng)機理和污染物去除機制和傳統(tǒng)活性污泥法相同，只是在運行操作不同。SBR是在單一的反應(yīng)器內(nèi),在時間上進行各種目的的不同操作,故稱之為時間序列上的廢水處理工藝，它集調(diào)節(jié)池、曝氣池、沉淀池為一體,不需設(shè)污泥回流系統(tǒng)。

第104頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

SBR工藝的一個完整操作周期有五個階段:進水期(fill)、反應(yīng)期(react)、沉淀期(settle)、排水期(draw)和閑置期(idle)

進水反應(yīng)沉淀排水閑置SBR運行工序圖第105頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月進水期(fill)

進水期是反應(yīng)器接受廢水的過程，這個過程不僅僅是廢水的流入與反應(yīng)器水位的升高的過程，而且伴隨一定的生化反應(yīng)（磷的釋放和脫氮等）。第106頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月反應(yīng)期(react)

當進水達到設(shè)定的液位后，開始曝氣和攪拌，以達到反應(yīng)目的（去除BOD、硝化、脫氮除磷）。

第107頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月沉淀期(settle)

沉淀期主要是一個固液分離的過程，即經(jīng)過曝氣和攪拌作用后，混合液中的污泥顆粒和絮體在重力的作用下沉降，實現(xiàn)污泥和廢水的分離過程。第108頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月排水期(draw)

排水期是排除反應(yīng)器中的上清液的過程，上清液由反應(yīng)器上部的浴流堰和潷水器排出。該期間的水位是處理周期內(nèi)的最低水位。反應(yīng)器底部沉降的活性污泥大部分作為下一周期使用，而過剩的剩余污泥則從排泥管引出排放。另外反應(yīng)器中還會一部分的處理水，可起到循環(huán)水和稀釋水的作用

第109頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月閑置期(idle

）

閑置期是在一個處理周期內(nèi)從排水結(jié)束時刻起到下一個周期開始進水的時刻的中間的一段時間。同時伴隨少量的厭氧反應(yīng)和脫氮過程。在此期間活性污泥中的微生物得到充分的休息，恢復(fù)活性。為了盡可能保證污泥活性并防止污泥老化現(xiàn)象，還需定期排放剩余污泥，為新鮮污泥提供足夠的空間生長繁殖。第110頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月2、SBR工藝的特點

SBR法最顯著的一個特點是將反應(yīng)和沉淀兩道工序放在同一反應(yīng)器中進行，擴大了反應(yīng)器的功能，SBR是一個間歇運行的污水處理工藝,運行時期的有序性,使它具有不同于傳統(tǒng)連續(xù)流活性污泥法的一些特性。

第111頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月1)、流程簡單,運行費用低；

SBR法的工藝簡單,便于自動控制,其主要設(shè)備就是一個具有曝氣和沉淀功能的反應(yīng)器,無需連續(xù)流活性污泥法的二沉池和污泥回流裝置,在大多數(shù)情況下可以省去調(diào)節(jié)池和初沉池,系統(tǒng)構(gòu)筑物小,流程簡單,占地面積小、管理方便,投資省,運行費用低。2)、固液分離效果好，出水水質(zhì)好；

SBR在沉淀時屬于理想的靜止沉淀，固液分離效果好,容易獲得澄清的出水。剩余污泥含水率低,這為后續(xù)污泥的處置提供了良好的條件。

第112頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月3)、運行操作靈活，效果穩(wěn)定；

SBR在運行操作過程中,可以根據(jù)廢水水量水質(zhì)的變化、出水水質(zhì)的要求調(diào)整一個運行周期中各個工序的運行時間、反應(yīng)器內(nèi)混合液容積的變化和運行狀態(tài)。

4)、脫氮除磷效果好；

SBR工藝在時間序列上提供了缺氧、厭氧和好氧的環(huán)境條件,使缺氧條件下實現(xiàn)反硝化,厭氧條件下實現(xiàn)磷的釋放和好氧條件下的硝化及磷的過量攝取,從而有效的脫氮除磷。

第113頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

5)、有效防止污泥膨脹；

由于SBR具有理想推流式特點，有機物濃度存在較大的濃度梯度，有利于菌膠團細菌的繁殖，抑制絲狀菌的生長，另外，反應(yīng)器內(nèi)缺氧好氧的變化以及較短的污泥齡也是抑制絲狀菌的生長的因素，從而有效地防止污泥膨脹。

6)、耐沖擊負荷；池內(nèi)有滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和有機污物的沖擊。

第114頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月

傳統(tǒng)的SBR在應(yīng)用中有一定的局限性，如在進水流量較大時，對反應(yīng)系統(tǒng)需調(diào)節(jié)，會增大投資。為了進一步提高出水水質(zhì)，出現(xiàn)了許多SBR演變工藝。

CASS工藝ICEAS工藝

IDEA工藝

DAT-IAT工藝

UNITANK工藝

MSBR工藝

第115頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月第116頁，課件共143頁，創(chuàng)作于2023年2月CASS（CAST/CASP)工藝（CyclicActivatedSludgeSystem/Technology/Process）

該工藝又稱為循環(huán)式活性污泥法，是由美國Goronszy教授在ICEAS工藝的基礎(chǔ)上研究開發(fā)的，它是利用不同微生物在不同的負荷條件下生長速率差異和污水生物除磷脫氮機理，將生物選擇器與傳統(tǒng)SBR反應(yīng)器相結(jié)合的產(chǎn)物。CASS工藝為間歇式生物反應(yīng)器，在此反應(yīng)器中進行交替的曝氣－非曝氣過程的不斷重復(fù)，將生物反應(yīng)過程和泥水分離過程結(jié)合在一個池