《SBR及SBR变形工艺》PPT课件.ppt

目录 一 SBR法的产生及发展二 SBR法的工作原理与操作三 SBR法的理论分析及工艺特点四 SBR法的变形工艺 1 ICEAS法 2 DAT IAT法 3 CASS CyclicActivatedSludgeSystem 五 结语 一 SBR法的产生及发展 SBR法的英文名称为SequencingBatchReactor 国内又译作序批式活性污泥法 间歇式活性污泥法 其历史可追溯至本世纪初 英国Arden和Lockett于1914年在普通活性污泥法基础上发明了充放式活性污泥法 fillanddraw 技术 并用于对城市污水的治理 这可算是序列法的雏形 由于该技术为间歇操作 程序繁琐 人工控制困难 半个世纪以来序列法几乎被人们遗忘 至70年代 随着世界经济的飞速发展人类对生活质量要求逐渐提高 人们的环境保 护意识日益增强 美国NatreDame大学的R L Irvine率先重新评价序列法在污水处理领域中的地位 R L Irvine教授及其同事在实验室以及在污水处理工程实际中对于间歇进水 间歇排水的活性污泥的研究 揭示了间歇式活性污泥工艺的科学技术基础 为这种工艺的推广应用建立了理论依据 称这种间歇进水间歇排水的活性污泥工艺为SBR 至80年代 欧 美 澳发达国家纷纷开发利用这项技术应用于各类废水的处理达标排放 最初的SBR工艺是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 这就是传统SBR工艺 在操作上 需对进水 曝气 沉 淀 排泥进行时序控制 为了处理连续流入的污水 至少需要两个池子交替进行进水 如果要求脱氮除磷 就必须在运行周期中增加缺氧 厌氧阶段 因而必须相应延长运行周期 间歇进水给操作带来了麻烦 在池子组合上也必须考虑来水的分配 于是出现了连续进水的ICEAS工艺 ICEAS工艺的容积利用率不够高 一般未超过60 反应池没得到充分利用 相当一段时间曝气设备闲置 为了提高反应池和设备的利用率 开发出了DAT IAT工艺 上述三种工艺对有机物的去除取得了较好的效果 但脱氮除磷不够理想 这是因为它们的缺氧磷的释放不充分 脱氮除磷效果自然有限 为提高SBR工艺的脱氮除磷功能 开发出了CASS工艺 厌氧环境是在一短时间内 而且是从好氧条件逐渐转变过去的 反硝化和为了开发出具有各种SBR工艺的优点的同时又能克服其缺点的工艺 国内外污水处理科技界正在进行多方面的试验研究 到目前为止 已开发出MSBR工艺和连续流SBR法等 它们的特点是保留SBR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 这些新工艺的思路新颖有的已完成试验 有的已建成运行 都取得了很好的处理效果 二 SBR法的工作原理与操作 SBR法是活性污泥法的一种 其反应机制及去除污染物的机理与传统的活性污泥法基本相同 只是运行操作方式不尽相同SBR与传统的水处理工艺的最大区别在于它是以时间顺序来分割流程各单元 整个过程对于单个操作单元而言是间歇进行的 但是通过多个单元组合调度后又是连续的 SBR集曝气 沉淀于一池 不需设置二沉池及污泥回流设备 在该系统中 反应 池在一定时间间隔内充满污水 以间歇处理方式运行 处理后混合液沉淀一段时间后 从池中排除上清液 沉淀的生物污泥则留于池内 用于再次与污水混合处理污水 这样依次反复运行 则构成了序批式处理工艺 序批间歇 有两种含义 一是运行操作在空间上是按序列间隔的方式进行的 为匹配多数情况下废水的连续排放规律 必须有多个SBR池并联 按次序间歇运行 二是SBR池的运行操作在时间上也是按次序排列 间歇运行的 典型的SBR系统分 为进水 反应 沉淀 排水与闲置五个阶段 进水曝气沉淀排水闲置 进水工序在污水注入之前 反应器处于 道工序中最后的闲置段 处理后的废水已经排放 器内残存着高浓度的活性污泥混合液 污水注入 注满后再进行反应 从这个意义 上说 反映器起到调节池的作用 因此 反应器对水质和水量的变动需要一定的适应性 污水注入 水位上升 可以根据其他的工艺上的要求 配合进行其他的操作过程 如曝气 即可取得预曝气的效果 又可取得使污泥再生恢复其活性的作用 也可以根据要求 如脱氮 释放磷等 则进行缓速搅拌 本工序所用时间 则根据实际排水情况和设备条件确定 从工艺效果上要求 注入时间以短为宜 瞬间最好 但这在实际上有时事难以做到的 曝气工序这是本工艺最主要的一道工序 污水注入达到预定高度后 即开始反应操作 根据污水处理的目的 如BOD的去除 消化 磷的吸收以及反硝化等 采取相应的技术措施 如前三项为曝气 后一项则为缓速搅拌 并根据需要达到的程度以决定反应的延续时间 如根据需要 使反应器连续地进行BOD去除 消化 反硝化反应 BOD去除 消化反应 曝气时间较长 而在进行反硝化时 应停止曝气 使反应器进入缺氧状态 进行缓速搅拌 此时为了向反应器 内补充电子受体 应投加甲醛或注入少量有机污水 在本工序的后期 进入下一步沉淀过程之前 还要进行短暂的微量曝气 以吹脱污泥近旁的气泡或氮 以保证沉淀过程的正常进行 如需要排泥 也在本工序后期进行 沉淀工序本工序相当于活性污泥法连续系统的二次沉淀池 停止曝气和搅拌使混合液处于静止状态 活性污泥与水分离 由于本工序是静止沉淀 沉淀效果一般良好 沉淀工序采取的时间基本同二次沉淀池 一般为1 5 2 0h 排放工序经过沉淀后产生的上清液 作为处理水排放 一直到最低水位 在反应器内残留一部分活性污泥作为泥种 待机工序也称闲置工序 即在处理水排放后 反应器处于停滞状态 等待下一个操作周期开始的阶段 此工序时间应按现场具体情况而定 三 SBR法的理论分析及工艺特点 SBR法的理论分析 1 流态理论由于SBR时间的不可逆性 根本不存在反混现象 所以SBR在时间上属于理想推流式反应器 2 理想沉淀理论经典的SBR反应器在沉淀过程没有进水的扰动 属于理性沉淀流 3 推流反应器理论假设在推流和完全混合式反应器中 有机物降解服从一级反应 推流式反应器与完全混合反应器在 相同的污泥浓度下 达到相同的去除效率下所需反应器容积比 有下式成立 其中 为去除率 从数学上可以证明当去除率趋近于零时等于1 其他情况下始终大于1 就是说达到相同的去除率推流式反应器要比完全混合式反应器所需要的反应器体积小 推流式的处理效果要比完全混合式的好 4 选择性准则这个理论是基于不同种属的微生物的Monod方程中参数Ks和 max是不同的并对于不同基质 其生长速度常数也是不同的 Monod方程可以写成下列形式式中X 生物体浓度 mg L S 生长限制性基质浓度 mg L max 实际和最大生长速率 t 1 Ks 饱和或半速率常数 mg L 按此理论 具有低的Ks和 max值的微生物 在混合培养的曝气池中 当基质浓度很低时 将具有高的生长速率 并占有优势 而在高基质浓度下 则恰好相反 大多数丝状菌的Ks和 max值较低 而菌胶团结菌Ks和 max值较高 5 微生物环境的多样性 提供多样性的生态环境SBR反应器对有机物去除小果好 对难降解有机物降解性能好 使其在生态环境上提供了多样性的条件 具体讲可以形成厌氧 缺氧和好氧多种生态条件 有利于有机物的降解 SBR的工艺特点 工艺简捷 节省土地 降低投资与传统法相比 序列法省却了沉淀池 污泥回流系统 多数情况下可省却初沉池 如下图 基建投资可节省20 30 占地面积可缩小 0 50 可以这么说 废水处理工程问题 实质上是个经济问题 2 能有效地控制污泥膨胀根据选择性准则 由于基质浓度较高 故丝状菌的生长受到抑制 同时推流式曝气池在整个池长的有机物浓度在一定的范围内从高到低变化 具有一定的浓度梯度 使得大部分情况下絮状菌的生长速率都大于丝状菌的生长速率 只有在反应的末期一段时间内絮状菌的生长没有丝状菌的生长速率快 但丝状菌短时间内的优势不会引起污泥膨胀 同理 SBR系统具有防止污泥膨胀的功能 3 有更高的生化反应推动力序列法为微生物的培养 筛选提供了一个饱饥生长环境 在进水期 为微生物的富营养期 微生物大量吸收水中有机物作为自身生长繁殖的营养物质和能量 在非进水曝气期 由于缺乏外源物质和能量供给 微生物消耗自身细胞贮存物质及能量进行代谢活动 这种周期性的厌氧 缺氧 好氧反应 有助于微生物细胞贮存机能的激活 据测定 污泥微生物的核糖核酸 RNA 的含量是普通活性污泥法的3 4倍 序列法中 由于进水时有机物浓度最 高出水时浓度降至最低 还由于曝气前夕 系统处于缺氧状态 溶解氧几乎为零或等于零 从而提供了最大的氧扩散梯度 上述二因素 在曝气槽中形成比传统法更大的生化反应推动力 表现出净化废水的高效率 4 脱氮去磷效果好近几年太湖蓝藻大爆发是由于进入湖中的废水含过量N P引起 序列法中厌氧 缺氧 好氧交替变化的环境对除P脱N有特效 而无需外加其它化学药品 序列法每个阶段的功能如下 进水阶段 搅拌 厌氧状态释放磷 反应阶段 曝气 好氧状态降解有机物 硝化与摄取磷 排泥 除磷 缺氧状态反硝化脱氮 5 有较强的耐冲击负荷由于序列法的曝气槽起着进水均衡池的作用 本身状态为完全混合式 而且在沉淀工序段属全静止沉淀 无短路之虞 反应池中污泥浓度MLSS高 则F M值低 因而具有较强的耐冲击负荷 四 SBR的变形工艺 一 ICEAS法ICEAS工艺属于连续进水系列 是间歇循环延时曝气活性污泥法的简称 它在反应器的进水端增加了一个预反应区 运行方式为连续进水 间歇曝气 周期排水 没有明显的反应阶段和闲置阶段 经预处理的污水连续不断地进入反应池前部的预反应区 在该区内污水中的大部分可溶性BOD被活性污泥生物吸附 然后一并从主 预反应区隔墙下部的孔眼以低速 0 03 0 05m min 进入主反应区 在主反应区内按照 曝气 闲 置 沉淀 滗水 程序周期运行 使污水在反复的 好氧 厌氧 中完成去碳 脱氮和除磷 反应器的基本构造如下图 ICEAS工艺的优点 1 采用连续进水 减少了运行操作的复杂性 费用低 管理方便 可应用于较大型的污水处理厂 2 两个池子交替运行 不同时曝气和排水 因而运行周期较短 3 对污水预处理的要求不高 只需设置格栅和沉砂池 ICEAS工艺的缺点 1 预反应区 厌氧区 时间较短 对难降解废水的处理效率低 脱氮除磷有一定 的难度 2 曝气时间和非曝气时间为1 1 设备利用率和容积利用率低 3 进水贯穿于整个运行周期的各个阶段 在沉淀期时 进水在主反应区底部造成水力紊动而影响泥水分离时间 进水量受到一定的限制 二 DAT IAT法DAT IAT工艺针对ICEAS工艺设计上的一些缺点做了改动 将预反应区改为与SBR反应池IAT分立的预曝池DAT DAT连续进 水 连续曝气 IAT连续进水 间歇曝气 主体间歇反应器IAT在沉淀阶段不受进水的影响 且增加了从IAT到DAT的回流 排水和剩余污泥均由IAT排出 工艺流程图如下 DAT INT工艺的特点 由于DAT池连续进水 连续曝气起到了水力均衡作用 提高了工艺处理的稳定性 IAT池可任意调节运行状态 使污水在池中交替处于好氧 缺氧和厌氧状态 达到脱氮除磷的目的 DAT和IAT能够保持较长的污泥龄和较高的MLSS浓度 对有机负荷及有毒物质有较强的抗冲击能力 整个工艺处理构筑物较少 流程简化 节省占地面积和投资 适用于工业废水处理 但因除磷效果较差 不适用于生活污水的处理 三 CASS及CAST工艺CASS工艺在池前端增加了一个选择器 废水先进入选择SBR池上做了一定的改进 这种工艺的最大改进是在反应器 与来自主反应区的混合液混合 在厌氧条件下 聚磷菌优势繁殖 为高效除磷创造条件 至少需两池才能运行 有20 30 的污泥回流 工艺流程如下图 1 选择器2 兼氧区3 主反应区 CASS工艺的特点 1 在反应器入口处设一生物选择器 并进行污泥回流 保证活性污泥不断在选择器中经历高絮体负荷阶段 从而有利于系统中絮凝性细菌的生长并提高污泥活性 使其快速去除废水中溶解的易降解基质 进一步有效地抑制丝状菌丝的生长和繁殖 不发生污泥膨胀 2 CASS池只有在排水阶段停止进水 其他阶段都保持进水 即 连续进水 间断排水 整个运行周期内 污泥回流系统都照常工作 一个典型的运行周期为4h 其中曝气2h 沉淀和滗 水个1h 3 CASS工艺独特的结构和运行方式保持了其稳定优质的处理效果和优良的脱氮除磷功能 与CASS工艺相比 CAST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 其他阶段的运行方式以及生物反应器的结构特点都基本同于CASS工艺 亲们 讲的不好 海涵