《SBR污水处理技术》PPT课件.ppt

SCNU课程：废水处理技术学生：王耀龙指导老师：江峰、方战强SBR 污水生物处理技术SCNU SBR 法的产生及发展 SBR 法的工作原理与操作 SBR 法的理论分析及工艺特点 SBR工艺的工程应用 SBR 法的变形工艺SBR 污水生物处理技术SCNU 序批式活性污泥法是由美国Irvine在20世纪70年代初开发的。80年代初出现了连续进水的ICEAS工艺。随之Goranzy 教授开发了CASS和CAST工艺。90年代比利时的SEGHERS公司又开发了UNITANK系统，把经典SBR的时间推流与连续系统的空间推流结合了起来。我国于80年代中期开始对SBR进行研究。SBR 法的产生及发展SCNU 什么是SBR？SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。SBR 法的工作原理与操作SCNU空间上是按序排列、间歇的空间上是按序排列、间歇的 如下图（处理生活污水的三池SBR系统）1时间上是按次序列的、间歇的时间上是按次序列的、间歇的 如右图（SBR一个周期操作过程）2 SBR 法的工作原理与操作SCNU SBR 法的工作原理与操作SBR处理示意图SCNU进水曝气曝气/不曝气曝气静置/不曝气排水/排泥进水期反应期沉淀期排水排泥期闲置期污泥活化传统SBR的操作过程SCNU 限制性曝气：充水结束再曝气 非限制性曝气：边进水边曝气 半限制性曝气：充水后期曝气 进水期三种运行方式：传统SBR的操作过程SCNU SBR 法的工作原理SCNU SBR 法的工作原理 进水期 进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个周期的闲置期，所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反应器，待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作。因此，充水期的SBR池相当于一个变容反应器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水过程，不仅水位提高，而且进行着重要的生化反应。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。SCNU SBR 法的工作原理 反应期 在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中，反应器相应地形成厌氧缺氧好氧的交替过程。虽然SBR 反应器内的混合液呈完全混合状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置。SBR 反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的。能提高处理效率，抗冲击负荷，防止污泥膨胀。SCNU SBR 法的工作原理 沉淀期 相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污泥絮体靠重力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池，避免了泥水混合液流经管道，也避免了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。此外，SBR 活性污泥是在静止时沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率高。SCNU SBR 法的工作原理 排水期 活性污泥大部分为下周期回流使用，过剩污泥进行排放，一般这部分污泥仅占总污泥的30%左右，污水排出，进入下道工序。SCNU SBR 法的工作原理 闲置期 上清液排放后，反应器处于停滞状态，等待下一个操作周期。在此期间，应轻微或间断的曝气，避免污泥的腐化。经过闲置的活性污泥处于内源代谢阶段，当进入下个运行周期的流入工序时，活性污泥就可以发挥较强的吸附能力增强去除作用。闲置期的长短应根据污水的性质和处理要求而定。SCNU传统SBR工艺 在一个池子中依时间顺序完成进水、曝气、沉淀、排水、排泥全过程,所有的工序都是间歇的；在操作上,需对各工序进行时序控制；至少需要两个池子交替进水；如果要求脱氮除磷,就必须在运行周期中增加缺氧、厌氧时段,因而必须相应延长运行周期。SBR 法的理论分析及工艺特点SCNU SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式 非稳定生化反应替代稳态生化反应 静置理想沉淀替代传统的动态沉淀SBR与传统污水处理工艺不同点:SBR 法的理论分析及工艺特点SCNU进水曝气沉淀排水SBR特征及特点：主要特征：是在运行上的有序和间歇操作。技术的核心：SBR反应池，该池集调节、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。特点：处理工序不是连续的,而是间歇的、周期性的,污水一批一批地顺序经过进水、曝气、沉淀、排水,然后又周而复始。流程：SBR 法的理论分析及工艺特点SCNU为什么要采用SBR工艺？只需用一个反应池就能完成全部反应、沉淀工序 省去了连续流工艺中的二沉池 无回流污泥设施,使处理构筑物大大简化 节省占地 降低基建投资SBR 法的理论分析及工艺特点SCNU工艺简单，节省费用工艺简单，节省费用理想的推流过程使生化反应推力大理想的推流过程使生化反应推力大运行方式灵活，脱氮除磷效果好运行方式灵活，脱氮除磷效果好 防止污泥膨胀的最好工艺防止污泥膨胀的最好工艺 耐冲击负荷、处理能力强耐冲击负荷、处理能力强 SBRSBR的的五大优点五大优点SBR 工艺的优点SCNU 工艺简单，节省费用 采用SBR法处理小城镇污水，要比用普通活性污泥法节省基建投资30%多。此外，采用如此简洁的SBR法工艺的污水处理系统还有布置紧凑、节省占地面积的优点。生化反应推动力大 虽然反应器内的混合液呈完全混合状态，但是其底物与微生物浓度的变化在时间上是一个推流过程，并且呈现出理想的推流状态（即：从进水的最高逐渐降解至出水时的最低浓度，整个反应过程底物浓度没被稀释，尽可能地保持了最大的推动力）。SBR 工艺的优点SCNU 脱氮除磷效果好 容易实现好氧、缺氧与厌氧状态交替的环境条件。容易在好氧条件下增大曝气量、反应时间与污泥龄，来强化硝化反应与脱磷菌过量摄取磷过程的顺利完成。可以在缺氧条件下方便地投加原污水(或甲醇等)或提高污泥浓度等方式，提供有机碳源作为电子供体使反硝化过程更快地完成。可以在进水阶段通过搅拌维持厌氧状态，促进脱磷菌充分地释放磷。SBR 工艺的优点SCNU 防止污泥膨胀最好的工艺 底物浓度梯度大(也是F/M梯度)，是控制膨胀的重要因素。缺氧好氧状态并存,绝大多数丝状菌，如球衣菌属等都是专性好氧菌,且SBR法中限制曝气比非限制曝气更不易膨胀。反应器中底物浓度较大。丝状菌比絮凝菌胶团的比表面积大,在低底物浓度的环境中(如完全混合式曝气池)往往占优势。泥龄短、比增长速率大。使剩余污泥的排放速率大于丝状菌的增长速率，丝状菌无法大量繁殖。SBR 工艺的优点SCNU 耐冲击负荷能力强 SBR工艺对水质变化并不敏感，一般在生化反应可接受范围内均能适应。水量变化对工艺的影响则较大，因为水量的变化会带来系统曝气的不均匀性问题，或是影响到单系列的运行周期从而影响处理效果。SBR 工艺的优点SCNU 需处理水量较大时，对于单一SBR 反应池要较大的容积。对于多个SBR 反应池，其进水和排水的阀门自动切换频繁。设备的闲置率较高。污水提升耗能较大。对自动化控制有一定的要求。SBR 工艺的缺点SCNUSBR 法处理工艺的影响因素 溶解氧（DO）反应器中溶解氧的高低对除磷脱氮效果有较大的影响。若溶解氧偏低，出水中的NH4+-N 值将会升高，若DO 过低，在沉淀阶段就会出现厌氧状态，而有磷释放出来，致使出水中的磷含量升高。反应器中DO 亦不可过高，DO 过高会使污泥絮体变得细小而分散，出水混浊，而且将导致缺氧阶段溶解氧降不下来，反硝化反应受到抑制，而反应器中NO3-N 浓度高又将影响缺氧阶段磷的释放，降低除磷效果。SCNUSBR 法处理工艺的影响因素 pH 值 微生物活性与水中pH 值关系密切，pH 为69时生物活性最强。在硝化过程中，会产生部分H+，消耗反应器中混合液的碱度。很多工艺都向系统中加碱以维持pH 稳定，保证氨氮的硝化程度，采用同步硝化反硝化脱氮也可解决这一问题。反应初期，微生物对有机物和含氮化合物的降解，引起水中pH 值下降，随着氨氮经硝化作用转化为亚硝酸盐氮进入反硝化阶段，由于反硝化不断产生碱度，pH值下降过程很快结束然后快速上升。SCNUSBR 法处理工艺的影响因素 污泥龄 污泥龄短，排放污泥量大，可除去较多的磷。而为了提高氮的脱除量，就需要采用较长的污泥龄，因为硝化菌增殖速度较慢，没有足够长的污泥龄，就难以保证硝化菌有足够的数量。所以，若要同时达到较好的除磷脱氮效果，需选择合适的污泥龄.SCNUSBR 法处理工艺的影响因素 营养物 活性污泥系统中，微生物生长所需要的营养物要呈一定比例，通常所需有机物与氮、磷的比BODNP=10051。SCNUSBR工艺的工程应用 适用规模 尽管SBR在大、中、小型污水处理厂中均有应用，但受工艺特点和设备性能参数的限制，SBR工艺反应池数量较多，监控、调节较复杂，对系统控制、设备维护保养要求较高。目前，从我国滗水器的性能质量、自控系统及运行管理水平的角度考虑，SBR工艺较适合处理规模在15万m3/d以下的中、小型污水厂。SCNU 处理效果 不增加化学处理，SBR工艺能达城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级B标准。但若需采用化学除磷以达更好的出水水质，则该工艺不如其它具有独立二沉池的工艺易操作，主要问题是药剂投加和混合的均匀性较难实现，并且需要与运行周期的阶段控制相联动和连锁，增加了自控系统的难度和运行的不稳定性。SBR工艺的工程应用SCNU 至2006年底，我国投产并运行SBR工艺（包括CAST、DAT-IAT、ICEAS、CASS和MSBR等改良SBR工艺）的城市污水处理厂约有130座。1.6%6.5%65%26.8%设计规模设计规模20万万m3/d5万万10万万m3/dSBR工艺的工程应用SCNU改良型SBR工艺之一 ICEAS工艺ICEAS工艺工艺连续进水、周期排水，延时曝气活性污泥法连续进水、周期排水，延时曝气活性污泥法ICEAS工艺简介 研发背景研发背景：经典SBR反应器的间歇运行会带来曝气、搅拌、排水等设备的利用率不高的问题。考虑到其间歇进水给操作带来的麻烦因而进行了改进，工艺上采用连续进水、间歇排水的运行方式。SCNU改良型SBR工艺之一 ICEAS工艺SCNU改良型SBR工艺之一 ICEAS工艺SCNU改良型SBR工艺之一 ICEAS工艺 c.沉淀性能：ICEAS的沉淀会受到进水扰动,破坏了其成为理想沉淀的条件。克服扰动的措施将池设计成长方形。b.推流性能：由于连续进水,ICEAS部分丧失了SBR的理想推流和对难降解物质去除率高的优点,而且不易控制污泥膨胀的发生,应设置选择区。a.控制简单 连续进水，不用进水阀门之间切换,适用于较大型 污水处理厂。与经典SBR工艺相比,ICEAS工艺的优缺点有：缺点优点SCNUCyclic Activated Sludge System(循环式活性污泥法循环式活性污泥法)CASS工艺是在ICEAS工艺的基础上开发出来的。一定程度上改进了ICEAS工艺污泥膨胀及沉淀扰动的问题。通常CASS分为三个反应区:生物选择器(DO0.5mg/L)、好氧区(DO=(23)mg/L。CASS工艺包括充水-曝气、充水-泥水分离、滗水和充水-闲置等四个阶段。改良型SBR工艺之二 CASS工艺SCNU 反应器特点：与ICEAS相比，预反应区容积较小，并设计成更加优化合理的生物选择器，而且增加了活性污泥的回流。运行特点：CASS工艺运行时边进水边曝气，同时将主反应区的污泥回流至生物选择器。在沉淀阶段停止曝气，但是在沉淀过程中不仅不停止进水，而目污泥回流系统也不停止。CASS 反应池图改良型SBR工艺之二 CASS工艺SCNU与经典与经典SBR相比，相比，CASS工艺特点：工艺特点：1 1、稳定性、稳定性2 2、污泥回流、污泥回流3 3、经济性比较、经济性比较与经典与经典SBR相比，相比，CASS工艺设污泥回工艺设污泥回流，增加了系统运行费用。且流，增加了系统运行费用。且CASS工工艺要求的自动化程度更高。艺要求的自动化程度更高。在主反应池末端设有潜水泵，污泥通过在主反应池末端设有潜水泵，污泥通过潜水泵不断从主曝气区抽送至生物选择潜水泵不断从主曝气区抽送至生物选择器中。污泥回流可以有效防止污泥膨胀器中。污泥回流可以有效防止污泥膨胀的产生。的产生。生物选择器的设置加强了微生物对磷的生物选择器的设置加强了微生物对磷的释放、反硝化、对有机物的吸附吸收等释放、反硝化、对有机物的吸附吸收等作用，增加了系统运行的稳定性。作用，增加了系统运行的稳定性。改良型SBR工艺之二 CASS工艺SCNU研发背景:UNITANK 工艺是1987年INTERBREW与KU Leuven 基于三沟式氧化沟结构提出的一种活性污泥法污水处理新技术。该工艺集合了传统活性污泥法和SBR 运行模式的优点，把连续系统的空间推流与SBR 法的时间推流生化处理过程合二为一，整个系统连续进水和连续出水，而单个池子相对为间歇进水和间歇排水，通过灵活的时间和空间控制，适当改变曝气搅拌方式和增大水力停留时间，可达到脱氮除磷效果。改良型SBR工艺之三 UNITANK工艺SCNU 典型的单段 UNITANK系统由一个矩形反应池组成，此矩形反应池被分为三格方池结构。三池之间通过隔墙开口实现水力导通，每个单元池中设有曝气系统和搅拌器，在两侧单元池设固定溢流出水堰和剩余污泥排放口，该二池交替作为曝气池和沉淀池，但中间单元池只作曝气池。改良型SBR工艺之三 UNITANK工艺SCNU 单段好氧运行过程：每个运行周期包括两个主体运行阶段，这两个阶段的运行过程完全相同，是相互对称的。第一个主体运行阶段包括3个过程。与其它SBR最大不同之处：可在恒定水位下连续运行。（右图为好氧处理系统）改良型SBR工艺之三 UNITANK工艺SCNU 第一个主体运行阶段结束后，通过一个短暂的过渡段，即进入第二个主体运行阶段。第二个主体运行阶段过程改为污水从右侧池进入系统，混合液通过中间池再进入作为沉淀池的左侧池，水流方向相反，操作过程相同。改良型SBR工艺之三 UNITANK工艺SCNUUNITANK工艺优点：高效性 系统中反应池有效容积能得到连续使用，不需设置闲置阶段，出水堰是固定的，不需设置浮式撇水器。经济性 三个矩形池之间水力相通，中间池壁不受单向水压，所以土建省，占地也很省。各池之间采用渠道配水，并在恒水位下交替运行，减少管道、阀门、水泵等设备的数量，水头损失小，降低了运行成本。改良型SBR工艺之三 UNITANK工艺SCNUUNITANK工艺存在的问题：改良型SBR工艺之三 UNITANK工艺 无专门的厌氧区，磷去除效果不理想。系统管道布置复杂，需要大量的电动进水与空气阀门以及剩余污泥阀门，切换过于频繁，故需要较高的自动监测和自动控制水平。边池总有一段时间兼作沉淀池，而中池总作为曝气池，污水从池子第一池朝第三池流动时，把大量污泥带入到第三池中，从而造成边池污泥浓度远远高于中池，导致池容利用率和处理能力降低。缺乏准确的数学模型实现UNITANK系统高层次的自动控制。SCNUDAT-IAT工艺的研发背景（为解决经典SBR存在的以下问题）改良型SBR工艺之四 DAT-IAT工艺 SBR工艺是间歇进水、间歇曝气，这不仅使曝气阶段反应池的利用率降低，而目鼓风曝气机由于间歇运转，其额定风量和功率也比较高，整个工艺的运行变得不够稳定。原污水间歇进入反应池，需要安装较为复杂的顺序进水闸阀及自控系统。当进水量较大时，SBR工艺需要多套反应池并联运行，增加了系统的复杂性。对于一些高浓度的难降解有机废水需要较长的反应时间。SCNUDAT-IAT工艺的主体构筑是同2个串联的反应池组成，即需氧池(Demand Aeration Tank简称DAT池和间歇曝气池(Intermittent Aeration Tank简称IAT池)组成，一般情况DAT池连续进水、连续曝气，其出水进入IAT池，在此可完成曝气、沉淀、滗水和排出剩余污泥。一部份剩余污泥由IAT池回流到DAT池。改良型SBR工艺之四 DAT-IAT工艺SCNUDAT-IAT工艺优点：工艺优点：改良型SBR工艺之四 DAT-IAT工艺增加了工艺处理的稳定性。DAT起到了水力均衡和防止连续进水对出水水质的影响，特别是在处理高浓度工业废水时，DAT连续曝气加强了系统对难降解有机物的降解，也使整个系统更接近于完全混合式。提高了池容的利用率。由于DAT-IAT中DAT池连续曝气和IAT的间歇曝气，使该工艺方法的曝气容积比是最高的，达66.7%。SCNU 提高了设备的利用率。由于DAT池连续进水，因此不需要增设进水的闸阀及自控装置；DAT池连续曝气，减少了整个系统的曝气强度，提高了曝气装置的利用率，所需鼓风机的功率也减小了。增加了整个系统的灵活性。DAT-IAT系统可以根据进出水量，水质变化来调整DAT池与IAT池的工作状态和IAT池的运转周期；同时也可根据脱氮除磷要求，调整曝气时间，调整缺氧、厌氧状态。改良型SBR工艺之四 DAT-IAT工艺SCNUDAT-IAT工艺缺陷：改良型SBR工艺之四 DAT-IAT工艺 回流污泥量大，能耗高 为了保持DAT池内较长的污泥龄和较高的微生物浓度，得在IAT池内安装污泥泵，将IAT池内的部分污泥用污泥泵连续抽回DAT池。脱氮除磷需要延长运行周期，增加搅拌 脱氮除磷要求好氧/缺氧/厌氧交替的环境，由于该工艺的缺氧、厌氧环境是从好氧环境转变过去，目只发生在滗水阶段末期，反硝化和磷的释放不充分，脱氮除磷的效果是有限的。因此，可根据要求增设搅拌装置延长缺氧、厌氧的时间，但这却相应地延长了运行周期。SCNU 除磷效果差 由于DAT-IAT工艺的厌氧只发生在滗水阶段末期，持续时间很短，磷的释放不充分，并目IAT池中残留的溶解氧和NOx-N浓度对其也会产生影响;同时，滗水阶段末期可生物降解的有机物浓度很低，使聚磷菌没有合适的基质可利用;此外，泥龄愈短，除磷效果愈好，而DAT-IAT工艺属于长泥龄工艺，故而除磷效果差。改良型SBR工艺之四 DAT-IAT工艺SCNU传统SBRICEASCASSUNITANKIAT-DAT进水间歇连续间歇连续连续曝气间歇间歇间歇中池连续边池间歇DAT连续IAT间歇沉淀静态半静态静态半静态半静态排水间歇间歇间歇连续间歇污泥回流 无有有无有脱氮尚可尚可好一般较好除磷一般一般一般较差一般污泥膨胀一般尚可好一般较好通用性小型较大型脱氮除磷要求高最土地紧张较大型不不同同类类型型SBR工工艺艺比比较较SBR及改良型工艺的比较SCNU 欢迎大家提问！欢迎大家提问！提供宝贵的意见！提供宝贵的意见！THANKSSCNU 滗水器 又称滗析器,滗水器是SBR工艺中最关键的机械设备之一。起排出SBR反应池中上清液的作用。滗水器按其结构形式可分为机械式、虹吸式、自浮式、简易式等几种。目前在国内应用广泛的多为旋转式。补充