《SBR工艺》PPT课件.ppt

1 第三讲SBR及改进型污水生物处理技术 3 1概述3 2SBR工艺的研究和发展3 3SBR工艺的主要特点3 4SBR系统的工艺设计3 5SBR系统的运行控制要点 2 SBR及改进型污水生物处理技术 3 1概述SBR是序列间歇式活性污泥法 SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess 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 3 传统SBR的操作过程 进水 曝气 曝气 不曝气 曝气 静置 不曝气 排水 排泥 污泥活化 进水期 反应期 沉淀期 排水排泥期 闲置期 4 进水期三种运行方式 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 5 SBR与传统污水处理工艺不同点 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 6 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 进水 曝气 沉淀 排水 7 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 8 SBR的发展过程 20世纪70年代初Irvine教授开发了传统SBR 80年代初出现了连续进水的ICEAS工艺 Goranzy教授开发了CASS和CAST工艺 90年代比利时的SEGHERS公司开发了UNITANK工艺 我国于80年代中期开始对SBR进行研究 9 3 2SBR工艺的研究和发展 3 2 1ICEAS3 2 2CASS3 2 3DAT IAT3 2 4MSBR3 2 5UNITANK 10 传统SBR工艺的缺点 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 11 ICEAS工艺 设立预反应区 污水连续进入预反应区 主反应区连续进水 也可同时沉淀 排水 水量较小时 一个池子就能解决问题 若要脱氮除磷 也要相应延长运行周期 容积利用率不够高 一般未超过60 沉淀期进水影响分离 使进水量受到限制 12 ICEAS工艺 13 CAST工艺 最大改进是在反应池前端增加一个生物选择段 污水首先进入选择段 与来自主反应区回流的混合液混合 在厌氧条件下 聚磷菌优势繁殖 为高效除磷创造了条件 在主反应区 混合液的溶解氧0 5 1 0mg L 污泥絮体的表面和内部将形成不同的溶解氧浓度 于是在池中同时存在好氧和缺氧微环境 因而产生同时硝化 反硝化 间歇进水 沉淀期不进水 间隙排水 14 CAST工艺 15 与CAST工艺相比 CASS工艺在运行方式上略有不同 CAST工艺沉淀阶段不进水 其他阶段连续进水 而CASS工艺则只有在排水阶段停止进水 其他阶段都保持进水 16 DAT IAT工艺 需氧池 DemandAerationTank 和间歇曝气池 IntermittentAerationTank DAT池连续进水 连续曝气 IAT池完成曝气 沉淀 滗水和排出剩余污泥 17 18 DAT IAT工艺运行过程 1 进水阶段不象常规SBR工艺间歇进水 而DAT IAT工艺 污水连续进入DAT 然后连续流入IAT 进水操作控制简单 DAT IAT双池系统也避免了水流短路 2 反应阶段污水首先在DAT池中连续曝气 池中水流呈完全混合流态 绝大部分有机物在此得到降解 经DAT处理后的混合液 通过两池间的二道导流墙组成的导流区 连续不断地进入IAT池 IAT间歇曝气以进一步去除有机物 使处理出水达到排放标准 19 DAT IAT工艺运行过程 3 沉淀阶段沉淀阶段仅发生在IAT池 当IAT停止曝气后 活性污泥絮体静态沉淀 与上清液分离 DAT流入IAT的混合液流速很低 不会对IAT的污泥产生扰动 所以沉淀效率显著高于一般沉淀池的动态沉淀 4 排水阶段排水阶段只发生在IAT池 当池内水位上升到最高水位时 沉淀阶段结束 设置在IAT末端的滗水器开动 将上清液缓慢地排出池外 当池内水位降到最低水位时停止滗水 5 待机阶段在IAT池滗水后 便完成了一个运行周期 两周期间的间歇时间就是待机阶段 该时段时间的长短或取消 可根据污水的性质和处理要求来定 20 DAT IAT工艺特点 连续进水 IAT池又具有常规SBR池间歇曝气 沉淀与排水操作过程 不但进水操作控制简单 还可以根据污水的水质水量的变化调整IAT的运行周期和曝气时间 使之处于最佳工况 造成缺氧或厌氧环境 达到脱氮除磷目的 但脱氮除磷效果不够理想 在保证沉淀分离效果的前提下 对于曝气池与二沉池合建式构筑物 应尽可能提高曝气容积比 以减少池容和降低基建投资 DAT IAT工艺的曝气容积比为66 7 高于常规SBR反应池的 50 60 更大于三沟式氧化沟的 40 50 所以DAT IAT工艺的基建投资较省 采用虹吸式滗水器运行可靠 结构简单 易于操作 并且价格低廉 但它滗水深度调节范围小 不能在滗水深度变化大的情况下使用 同时与其它类型滗水器一样需要水位差 增加了污水处理厂的总水头损失 21 三沟式氧化沟 中沟是曝气区 两条边沟按曝气 沉淀 排水周期运行 污水按时序轮换从边沟和中沟进入 从边沟排出 在三沟之间水流方向按时序变换 从整个氧化沟来看 进水连续 出水也是连续的 脱氮除磷效果不太理想 理论容积利用率约为58 实际只有50 左右 22 三沟式氧化沟 导流孔 导流孔 23 UNITANK工艺 将沟形池变为矩形池 污泥自动回流 循环流态变成串联的完全混合流态 机械曝气改为鼓风曝气 增加池深 可调堰或滗水器改为固定堰 简化出水 占地面积 土建和设备费用显著降低 但三沟式氧化沟的其他一些缺点仍然存在 如脱氮除磷效果不理想 容积利用率不高等 24 UNITANK工艺 25 MSBR工艺 实质是将A2 O与SBR系统串联而成 单池多格 省去许多阀门仪表 增加污泥回流 保持较高的污泥浓度 特点是保留 工艺共同具有的各种优点 又设法实现在一个反应池中连续进水 连续出水 常水位运行 简化出水设施 提高容积利用率 增强脱氮除磷效率 使之成为一种更加完善的工艺 26 MSBR工艺原理 原污水和回流污泥同时进入厌氧池 搅拌混合 回流污泥中的聚磷菌利用原污水中的快速降解有机物在此进行充分释磷 然后其混合液由厌氧池 进入缺氧池 与好氧池 来的含大量NOX N的回流混合液搅拌混合 进行反硝化脱氮 反硝化后的混合液流入好氧池 在此进行硝化 有机物降解和聚磷菌超量吸磷 经好氧池处理后 一部分混合液至缺氧池 另一部分混合液进入SBR 2池 经沉淀后上清液排放 此时另一边的SBR 1池 进行搅拌 曝气 预沉 起着反硝化 硝化 有机物降解的作用 沉下的污泥作为回流污泥 首先进入浓缩池浓缩 其上清液直接进入好氧池 而浓缩污泥进入缺氧池 减少污泥中的溶解氧 同时对回流污泥中硝酸盐进行反硝化 降低回流污泥中的硝酸盐浓度 使由缺氧池 进入厌氧池 的回流污泥中溶解氧和硝酸盐浓度都很低 为厌氧池 中厌氧释磷提供了更为有利的条件 27 几种工艺的比较 28 SBR工艺的共性 流程简单 不设初沉池 二沉池 消化池和沼气贮存利用设施 管理方便 由于处理设施少 又没有沼气系统 不存在危险性 管理大大简化 占地少 是各种污水二级处理工艺中最省的 比常规活性污泥法减少占地30 50 29 SBR工艺的共性 处理效果好 去除有机物效率高 有脱氮除磷功能 缓冲能力强 抗污泥膨胀性能好 基建投资省 规模 10万 3 的污水处理厂基建投资比常规可节省10 20 处理成本低 规模 10万 3 的污水处理厂处理成本低于常规活性污泥法 设备国产率高 除自控仪表外 除磷时还有污泥浓缩机 其余设备国内均可提供 30 SBR工艺的共性 对自控要求高 人工操作基本上不可能正常运行 自控系统必须质量好 运行可靠 对操作人员技术水平要求较高 主要是技术型操作管理 要求操作人员具有一定的文化程度和技术水平 间歇周期运行带来曝气 搅拌 排水 排泥等设备利用率不高 增大了设备费用和装机容量 31 SBR工艺的优点及机理 32 SBR工艺为什么能抑制丝状菌膨胀 反应器中DO存在较大的浓度梯度 完全混合式 浓度梯度为零极易发生推流式 浓度梯度较大不易发生SBR理想推流 浓度梯度更大更不易发生反应器中有较高的底物浓度 不利于丝状菌繁殖 33 SBR为什么会有一定的脱氮除磷效果 通过好氧条件下增大曝气量 反应时间 与污泥龄 可强化硝化反应与脱磷菌过量摄磷 缺氧条件下通过提供有机碳源作为电子供体 可加快反硝化过程 进水阶段通过搅拌维持厌氧状态 可促进脱磷菌充分释放磷 过程 进水 搅拌 厌氧 释磷 曝气 好氧 降解有机物 硝化与摄取磷 排泥 除磷 沉淀 缺氧 反硝化 排水 缺氧 反硝化 闲置 厌氧 释磷 容易实现好氧 缺氧 厌氧交替的环境条件 34 SBR系统的适用范围 1 中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水 尤其是间歇排放和流量变化较大的地方 2 需要较高出水水质的地方 如风景游览区 湖泊和港湾等 不但要去除有机物 还要求出水中除磷脱氮 防止河湖富营养化 3 水资源紧缺的地方 35 SBR系统的适用范围 4 用地紧张的地方 5 对已建连续流污水处理厂的改造 6 非常适合处理小水量 间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理 36 3 3SBR系统的工艺设计 1 运行周期 T 的确定运行周期由充水时间 反应时间 沉淀时间 排水排泥时间和闲置时间来确定 2 反应池容积的计算污泥负荷 0 03 0 4kgBOD kgMLSS dMLSS 1500 5000mg l排出比 1 m 1 2 1 6 是指每一周期排出水量与池容积比 37 3 曝气系统 SBR工艺有机物的降解规律与推流式曝气池类似 推流式曝气池是空间 长度 上的推流 而SBR反应池是时间意义上的推流 在反应初期 池内有机物浓度较高 供氧速率小于耗氧速率 则混合液中的溶解氧为零 随着好氧进程的深入 有机物浓度降低 供氧速率开始大于耗氧速率 溶解氧开始出现 曝气系统的设计 采用渐减曝气更经济 合理一些 38 4 排水系统 应能既不扰动沉淀的污泥 又不会使污泥上浮 按规定的流量排出上清液 定量排水 集水机构应尽量靠近水面 并可随上清液排出后的水位变化而进行排水 追随水位的性能 排水及停止排水的动作应平稳进行 持久可靠 可靠性 排水装置有浮子式 机械式和不作升降的固定式 专用设备滗水器 滗水器是一种能随水位变化而调节的出水堰 排水口淹没在水面下一定深度 可防止浮渣进入 39 40 5 SBR反应池混合液污泥浓度 MLSS 混合液污泥浓度大小决定了反应器容积的大小 当混合液污泥浓度高时 所需曝气反应时间就短 反应池池容则小 反之池容则大 混合液污泥浓度的大小还决定了沉淀时间 若污泥浓度高 需要的沉淀时间则长 反之则短 当污泥的沉降性能好 排出比大 有机物浓度低 供氧速率高 可以选用较大的混合液污泥浓度数值 反之则宜选用较小的数值 41 6 关于污泥负荷率的选择 污泥负荷率是影响曝气反应时间的主要参数 污泥负荷率的大小关系到SBR反应池最终出水有机物浓度的高低 当要求的出水有机物浓度低时 污泥负荷率宜选用低值 当废水易于生物降解时 污泥负荷率随着增大 污泥负荷率的选择应根据废水的可生化性以及要求的出水水质来确定 42 7 SBR与调节 水解酸化工艺的结合 SBR工艺采用间歇进水 间歇排水 有一定的调节功能 可以在一定程度上起到均衡水质 水量的作用 通过供气系统 搅拌系统的设计 自动控制方式的设计 闲置期时间的选择等 可以将SBR工艺与调节 水解酸化工艺结合起来 使三者合建在一起 从而节约投资与运行管理费用 43 3 4SBR系统的运行控制要点 1 活性污泥的培养驯化异步法 先培养后驯化 同步法 培养和驯化同时进行或交替进行 接种法 利用其他污水处理厂的剩余污泥 再进行适当的培养驯化 44 2 试运行 活性污泥培养驯化成熟后 就开始试运行 试运行的目的是确定最佳的运行条件 混合液污泥浓度 空气量 污水量 污水的营养情况等都影响活性污泥系统的运行 活性污泥法要求在曝气池内保持适宜的营养物与微生物的比值 供给所需要的氧 使微生物很好地和有机物相接触 保持适当的接触时间 45 3 污泥沉降性能的控制 由于反复出现高浓度基质 在菌胶团菌和丝状菌共存的生态环境中 丝状菌不容易繁殖 因而发生污泥丝状菌膨胀的可能性是非常低的 在实际操作过程中往往会因充水时间或曝气方式选择的不适当或操作不当而使基质的积累过量 致使发生污泥的高粘性膨胀 细菌不能代谢过量的有机物而分泌过量含大量亲水基团的多糖类物质 从而使泥水不能进行有效的分离 注意每个运行周期内污泥的SVI变化趋势及时调整运行方式以确保良好的处理效果