《SBR污水處理技術(shù)》PPT課件.ppt

1、,SCNU,課程：廢水處理技術(shù) 學(xué)生：王耀龍 指導(dǎo)老師：江峰、方戰(zhàn)強(qiáng),SBR 污水生物處理技術(shù),SCNU,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(diǎn) 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),SCNU,序批式活性污泥法是由美國(guó)Irvine在20世紀(jì)70年代初開發(fā)的。 80年代初出現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水的ICEAS工藝。 隨之Goranzy 教授開發(fā)了CASS和CAST工藝。 90年代比利時(shí)的SEGHERS公司又開發(fā)了UNITANK系統(tǒng)，把經(jīng)典SBR的時(shí)間推流與連續(xù)系統(tǒng)的空間推流結(jié)合了起來。 我國(guó)于80年代中期開始對(duì)SBR進(jìn)行研究。,SB

2、R 法的產(chǎn)生及發(fā)展,SCNU,什么是SBR？ SBR是序列間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）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。,SBR 法的工作原理與操作,SCNU,SBR 法的工作原理與操作,SCNU,SBR 法的工作原理與操作,SBR處理示意圖,SCNU,進(jìn)水,曝氣,曝氣/不曝氣,曝氣,靜置/不曝氣,排水/排泥,進(jìn)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,SCNU,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

3、氣：充水后期曝氣,進(jìn)水期三種運(yùn)行方式：,傳統(tǒng)SBR的操作過程,SCNU,SBR 法的工作原理,SCNU,SBR 法的工作原理,進(jìn)水期 進(jìn)水期是反應(yīng)池接納污水的過程。由于充水開始是上個(gè)周期的閑置期，所以此時(shí)反應(yīng)器中剩有高濃度的活性污泥混合液，這也就相當(dāng)于活性污泥法中污泥回流作用。 SBR工藝間歇進(jìn)水，即在每個(gè)運(yùn)行周期之初在一個(gè)較短時(shí)間內(nèi)將污水投入反應(yīng)器，待污水到達(dá)一定位置停止進(jìn)水后進(jìn)行下一步操作。因此，充水期的SBR池相當(dāng)于一個(gè)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(jìn)行著重要的生化反應(yīng)。充水期間可進(jìn)行曝氣、攪拌或靜止。,S

4、CNU,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(shí)間序列上是一個(gè)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(shí)間序列變化的。能提高處理效率，抗沖擊負(fù)荷，防止污泥膨脹。,SCNU,SBR 法的工作原理,沉淀期 相當(dāng)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(shí)沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干擾小，

5、沉降時(shí)間短，效率高。,SCNU,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(jìn)行排放，一般這部分污泥僅占總污泥的30%左右，污水排出，進(jìn)入下道工序。,SCNU,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(gè)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(dāng)進(jìn)入下個(gè)運(yùn)行周期的流入工序時(shí)，活性污泥就可以發(fā)揮較強(qiáng)的吸附能力增強(qiáng)去除作用。閑置期的長(zhǎng)短應(yīng)根據(jù)污水的性質(zhì)和處理要求而定。,SCNU,傳統(tǒng)SBR工藝,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

6、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 。,SBR 法的理論分析及工藝特點(diǎn),SCNU,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,SBR與傳統(tǒng)污水處理工藝不同點(diǎn):,SBR 法的理論分析及工藝特點(diǎn),SCNU,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

7、、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(diǎn),SCNU,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,SBR 法的理論分析及工藝特點(diǎn),SCNU,工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省費(fèi)用,理想的推流過程使生化反應(yīng)推力大,運(yùn)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(fù)荷、處理能力強(qiáng),SBR的 五大優(yōu)點(diǎn),SBR 工藝的優(yōu)點(diǎn),SCNU,工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省費(fèi)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(jiǎn)潔的SBR法工藝的污水處

8、理系統(tǒng)還有布置緊湊、節(jié)省占地面積的優(yōu)點(diǎn)。 生化反應(yīng)推動(dòng)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(shí)間上是一個(gè)推流過程，并且呈現(xiàn)出理想的推流狀態(tài)（即：從進(jìn)水的最高逐漸降解至出水時(shí)的最低濃度，整個(gè)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(dòng)力）。,SBR 工藝的優(yōu)點(diǎn),SCNU,脫氮除磷效果好 容易實(shí)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(shí)間與污泥齡，來強(qiáng)化硝化反應(yīng)與脫磷菌過量攝取磷過程的順利完成。 可以在缺氧條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(jī)碳源作為電子供體使反硝化過程更快地完成。 可以在進(jìn)水階段通

9、過攪拌維持厭氧狀態(tài)，促進(jìn)脫磷菌充分地釋放磷。,SBR 工藝的優(yōu)點(diǎn),SCNU,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(tuán)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(shì)。 泥齡短、比增長(zhǎng)速率大。使剩余污泥的排放速率大于絲狀菌的增長(zhǎng)速率，絲狀菌無法大量繁殖。,SBR 工藝的優(yōu)點(diǎn),SCNU,耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng) SBR工藝對(duì)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(duì)工藝的影響則

10、較大，因?yàn)樗康淖兓瘯?huì)帶來系統(tǒng)曝氣的不均勻性問題，或是影響到單系列的運(yùn)行周期從而影響處理效果。,SBR 工藝的優(yōu)點(diǎn),SCNU,需處理水量較大時(shí)，對(duì)于單一SBR 反應(yīng)池要較大的容積。 對(duì)于多個(gè)SBR 反應(yīng)池，其進(jìn)水和排水的閥門自動(dòng)切換頻繁。 設(shè)備的閑置率較高。 污水提升耗能較大。 對(duì)自動(dòng)化控制有一定的要求。,SBR 工藝的缺點(diǎn),SCNU,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(duì)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(huì)升高，若DO 過低，在沉淀階段就會(huì)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

11、會(huì)使污泥絮體變得細(xì)小而分散，出水混濁，而且將導(dǎo)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。,SCNU,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69時(shí)生物活性最強(qiáng)。在硝化過程中，會(huì)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(duì)有機(jī)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(jìn)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

12、上升。,SCNU,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(zhǎng)的污泥齡，因?yàn)橄趸鲋乘俣容^慢，沒有足夠長(zhǎng)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(shí)達(dá)到較好的除磷脫氮效果，需選擇合適的污泥齡.,SCNU,SBR 法處理工藝的影響因素,營(yíng)養(yǎng)物 活性污泥系統(tǒng)中，微生物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物要呈一定比例，通常所需有機(jī)物與氮、磷的比BODNP=10051。,SCNU,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(diǎn)和設(shè)備性能參數(shù)的限制，SBR工藝反應(yīng)池?cái)?shù)量較多，監(jiān)控、調(diào)節(jié)較復(fù)雜，對(duì)系

13、統(tǒng)控制、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)要求較高。 目前，從我國(guó)潷水器的性能質(zhì)量、自控系統(tǒng)及運(yùn)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。,SCNU,處理效果 不增加化學(xué)處理，SBR工藝能達(dá)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。 但若需采用化學(xué)除磷以達(dá)更好的出水水質(zhì)，則該工藝不如其它具有獨(dú)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(shí)現(xiàn)，并且需要與運(yùn)行周期的階段控制相聯(lián)動(dòng)和連鎖，增加了自控系統(tǒng)的難度和運(yùn)行的不穩(wěn)定性。,SBR工藝的工程應(yīng)用,SCNU,至2006年底，我國(guó)投產(chǎn)并運(yùn)行SBR工藝（包括CAST、DAT-IAT、ICEAS、CASS和MSBR等改

14、良SBR工藝）的城市污水處理廠約有130座。,SBR工藝的工程應(yīng)用,SCNU,改良型SBR工藝之一 ICEAS工藝,ICEAS工藝連續(xù)進(jìn)水、周期排水，延時(shí)曝氣活性污泥法,ICEAS工藝，每個(gè)池子分為預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反 應(yīng)區(qū)兩部分,預(yù)反應(yīng)區(qū)一般處于缺氧狀態(tài), 主反應(yīng)區(qū)是曝氣反應(yīng)的主體。采用連續(xù)進(jìn) 水系統(tǒng),減少了運(yùn)行操作的復(fù)雜性,故適用 于較大規(guī)模的污水處理。,ICEAS工藝簡(jiǎn)介,研發(fā)背景：經(jīng)典SBR反應(yīng)器的間歇運(yùn)行會(huì)帶來曝氣、攪拌、排水等設(shè)備的利用率不高的問題。考慮到其間歇進(jìn)水給操作帶來的麻煩因而進(jìn)行了改進(jìn)，工藝上采用連續(xù)進(jìn)水、間歇排水的運(yùn)行方式。,SCNU,改良型SBR工藝之一 ICEAS工藝,S

15、CNU,改良型SBR工藝之一 ICEAS工藝,SCNU,改良型SBR工藝之一 ICEAS工藝,與經(jīng)典SBR工藝相比, ICEAS工藝的優(yōu)缺點(diǎn)有 ：,缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn),SCNU,Cyclic Activated Sludge System (循環(huán)式活性污泥法),CASS工藝是在ICEAS工藝的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。一定程度上改進(jìn)了ICEAS工藝污泥膨脹及沉淀擾動(dòng)的問題。 通常CASS分為三個(gè)反應(yīng)區(qū):生物選擇器(DO0.5mg/L)、好氧區(qū)(DO=(23)mg/L。 CASS工藝包括充水-曝氣、充水-泥水分離、潷水和充水-閑置等四個(gè)階段。,改良型SBR工藝之二 CASS工藝,SCNU,反應(yīng)器特點(diǎn)：與ICEA

16、S相比，預(yù)反應(yīng)區(qū)容積較小，并設(shè)計(jì)成更加優(yōu)化合理的生物選擇器，而且增加了活性污泥的回流。 運(yùn)行特點(diǎn)：CASS工藝運(yùn)行時(shí)邊進(jìn)水邊曝氣，同時(shí)將主反應(yīng)區(qū)的污泥回流至生物選擇器。在沉淀階段停止曝氣，但是在沉淀過程中不僅不停止進(jìn)水，而目污泥回流系統(tǒng)也不停止 。,CASS 反應(yīng)池圖,改良型SBR工藝之二 CASS工藝,SCNU,與經(jīng)典SBR相比，CASS工藝特點(diǎn)：,1、穩(wěn)定性,2、污泥回流,3、經(jīng)濟(jì)性比較,與經(jīng)典SBR相比，CASS工藝設(shè)污泥回流，增加了系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。且CASS工藝要求的自動(dòng)化程度更高。,在主反應(yīng)池末端設(shè)有潛水泵，污泥通過潛水泵不斷從主曝氣區(qū)抽送至生物選擇器中。污泥回流可以有效防止污泥膨脹的

17、產(chǎn)生。,生物選擇器的設(shè)置加強(qiáng)了微生物對(duì)磷的釋放、反硝化、對(duì)有機(jī)物的吸附吸收等作用，增加了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。,改良型SBR工藝之二 CASS工藝,SCNU,研發(fā)背景: UNITANK 工藝是1987年INTERBREW與KU Leuven 基于三溝式氧化溝結(jié)構(gòu)提出的一種活性污泥法污水處理新技術(shù)。 該工藝集合了傳統(tǒng)活性污泥法和SBR 運(yùn)行模式的優(yōu)點(diǎn)，把連續(xù)系統(tǒng)的空間推流與SBR 法的時(shí)間推流生化處理過程合二為一，整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)水和連續(xù)出水，而單個(gè)池子相對(duì)為間歇進(jìn)水和間歇排水，通過靈活的時(shí)間和空間控制，適當(dāng)改變曝氣攪拌方式和增大水力停留時(shí)間，可達(dá)到脫氮除磷效果。,改良型SBR工藝之三 UNITANK

18、工藝,SCNU,典型的單段 UNITANK系統(tǒng)由一個(gè)矩形反應(yīng)池組成，此矩形反應(yīng)池被分為三格方池結(jié)構(gòu)。三池之間通過隔墻開口實(shí)現(xiàn)水力導(dǎo)通，每個(gè)單元池中設(shè)有曝氣系統(tǒng)和攪拌器，在兩側(cè)單元池設(shè)固定溢流出水堰和剩余污泥排放口，該二池交替作為曝氣池和沉淀池，但中間單元池只作曝氣池 。,改良型SBR工藝之三 UNITANK工藝,SCNU,單段好氧運(yùn)行過程： 每個(gè)運(yùn)行周期包括兩個(gè)主體運(yùn)行階段，這兩個(gè)階段的運(yùn)行過程完全相同，是相互對(duì)稱的。第一個(gè)主體運(yùn)行階段包括3個(gè)過程。,與其它SBR最大不同之處：可在恒定水位下連續(xù)運(yùn)行。 （右圖為好氧處理系統(tǒng)）,改良型SBR工藝之三 UNITANK工藝,SCNU,第一個(gè)主體運(yùn)行階

19、段結(jié)束后，通過一個(gè)短暫的過渡段，即進(jìn)入第二個(gè)主體運(yùn)行階段。第二個(gè)主體運(yùn)行階段過程改為污水從右側(cè)池進(jìn)入系統(tǒng)，混合液通過中間池再進(jìn)入作為沉淀池的左側(cè)池，水流方向相反，操作過程相同。,改良型SBR工藝之三 UNITANK工藝,SCNU,UNITANK工藝優(yōu)點(diǎn)：,高效性 系統(tǒng)中反應(yīng)池有效容積能得到連續(xù)使用，不需設(shè)置閑置階段，出水堰是固定的，不需設(shè)置浮式撇水器。 經(jīng)濟(jì)性 三個(gè)矩形池之間水力相通，中間池壁不受單向水壓，所以土建省，占地也很省。 各池之間采用渠道配水，并在恒水位下交替運(yùn)行，減少管道、閥門、水泵等設(shè)備的數(shù)量，水頭損失小，降低了運(yùn)行成本。,改良型SBR工藝之三 UNITANK工藝,SCNU,UN

20、ITANK工藝存在的問題：,改良型SBR工藝之三 UNITANK工藝,無專門的厭氧區(qū)，磷去除效果不理想。 系統(tǒng)管道布置復(fù)雜，需要大量的電動(dòng)進(jìn)水與空氣閥門以及剩余污泥閥門，切換過于頻繁，故需要較高的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制水平。 邊池總有一段時(shí)間兼作沉淀池，而中池總作為曝氣池，污水從池子第一池朝第三池流動(dòng)時(shí)，把大量污泥帶入到第三池中，從而造成邊池污泥濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中池，導(dǎo)致池容利用率和處理能力降低。 缺乏準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)UNITANK系統(tǒng)高層次的自動(dòng)控制。,SCNU,DAT-IAT工藝的研發(fā)背景,（為解決經(jīng)典SBR存在的以下問題）,改良型SBR工藝之四 DAT-IAT工藝,SBR工藝是間歇進(jìn)水、間歇曝

21、氣，這不僅使曝氣階段反應(yīng)池的利用率降低，而目鼓風(fēng)曝氣機(jī)由于間歇運(yùn)轉(zhuǎn)，其額定風(fēng)量和功率也比較高，整個(gè)工藝的運(yùn)行變得不夠穩(wěn)定。 原污水間歇進(jìn)入反應(yīng)池，需要安裝較為復(fù)雜的順序進(jìn)水閘閥及自控系統(tǒng)。 當(dāng)進(jìn)水量較大時(shí)，SBR工藝需要多套反應(yīng)池并聯(lián)運(yùn)行，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。 對(duì)于一些高濃度的難降解有機(jī)廢水需要較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間。,SCNU,DAT-IAT工藝的主體構(gòu)筑是同2個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)池組成，即需氧池(Demand Aeration Tank簡(jiǎn)稱DAT池和間歇曝氣池(Intermittent Aeration Tank簡(jiǎn)稱IAT池)組成，一般情況DAT池連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)曝氣，其出水進(jìn)入IAT池，在此可完成曝氣、沉

22、淀、潷水和排出剩余污泥。一部份剩余污泥由IAT池回流到DAT池。,改良型SBR工藝之四 DAT-IAT工藝,SCNU,DAT-IAT工藝優(yōu)點(diǎn)：,改良型SBR工藝之四 DAT-IAT工藝,增加了工藝處理的穩(wěn)定性。DAT起到了水力均衡和防止連續(xù)進(jìn)水對(duì)出水水質(zhì)的影響，特別是在處理高濃度工業(yè)廢水時(shí)，DAT連續(xù)曝氣加強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)難降解有機(jī)物的降解，也使整個(gè)系統(tǒng)更接近于完全混合式。,提高了池容的利用率。由于DAT - IAT中DAT池連續(xù)曝氣和IAT的間歇曝氣，使該工藝方法的曝氣容積比是最高的，達(dá)66.7%。,SCNU,提高了設(shè)備的利用率。由于DAT池連續(xù)進(jìn)水，因此不需要增設(shè)進(jìn)水的閘閥及自控裝置；DAT池連續(xù)曝氣，減少了整個(gè)系統(tǒng)的曝氣強(qiáng)度，提高了曝氣裝