《SBR工藝》PPT課件.ppt

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1 第三講SBR及改進型污水生物處理技術 3 1概述3 2SBR工藝的研究和發(fā)展3 3SBR工藝的主要特點3 4SBR系統(tǒng)的工藝設計3 5SBR系統(tǒng)的運行控制要點 2 SBR及改進型污水生物處理技術 3 1概述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 又稱序批式活性污泥法 3 傳統(tǒng)SBR的操作過程 進水 曝氣 曝氣 不曝氣 曝氣 靜置 不曝氣 排水 排泥 污泥活化 進水期 反應期 沉淀期 排水排泥期 閑置期 4 進水期三種運行方式 限制性曝氣 充水結束再曝氣 非限制性曝氣 邊進水邊曝氣 半限制性曝氣 充水后期曝氣 5 SBR與傳統(tǒng)污水處理工藝不同點 SBR技術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)定生化反應替代穩(wěn)態(tài)生化反應 靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀 6 SBR特征及特點 主要特征 是在運行上的有序和間歇操作 技術的核心 SBR反應池 該池集調節(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 然后又周而復始 流程 進水 曝氣 沉淀 排水 7 為什么要采用SBR工藝 只需用一個反應池就能完成全部反應 沉淀工序 省去了連續(xù)流工藝中的二沉池 無回流污泥設施 使處理構筑物大大簡化 節(jié)省占地 降低基建投資 8 SBR的發(fā)展過程 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 9 3 2SBR工藝的研究和發(fā)展 3 2 1ICEAS3 2 2CASS3 2 3DAT IAT3 2 4MSBR3 2 5UNITANK 10 傳統(tǒng)SBR工藝的缺點 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 因而必須相應延長運行周期 11 ICEAS工藝 設立預反應區(qū) 污水連續(xù)進入預反應區(qū) 主反應區(qū)連續(xù)進水 也可同時沉淀 排水 水量較小時 一個池子就能解決問題 若要脫氮除磷 也要相應延長運行周期 容積利用率不夠高 一般未超過60 沉淀期進水影響分離 使進水量受到限制 12 ICEAS工藝 13 CAST工藝 最大改進是在反應池前端增加一個生物選擇段 污水首先進入選擇段 與來自主反應區(qū)回流的混合液混合 在厭氧條件下 聚磷菌優(yōu)勢繁殖 為高效除磷創(chuàng)造了條件 在主反應區(qū) 混合液的溶解氧0 5 1 0mg L 污泥絮體的表面和內部將形成不同的溶解氧濃度 于是在池中同時存在好氧和缺氧微環(huán)境 因而產生同時硝化 反硝化 間歇進水 沉淀期不進水 間隙排水 14 CAST工藝 15 與CAST工藝相比 CASS工藝在運行方式上略有不同 CAST工藝沉淀階段不進水 其他階段連續(xù)進水 而CASS工藝則只有在排水階段停止進水 其他階段都保持進水 16 DAT IAT工藝 需氧池 DemandAerationTank 和間歇曝氣池 IntermittentAerationTank DAT池連續(xù)進水 連續(xù)曝氣 IAT池完成曝氣 沉淀 潷水和排出剩余污泥 17 18 DAT IAT工藝運行過程 1 進水階段不象常規(guī)SBR工藝間歇進水 而DAT IAT工藝 污水連續(xù)進入DAT 然后連續(xù)流入IAT 進水操作控制簡單 DAT IAT雙池系統(tǒng)也避免了水流短路 2 反應階段污水首先在DAT池中連續(xù)曝氣 池中水流呈完全混合流態(tài) 絕大部分有機物在此得到降解 經(jīng)DAT處理后的混合液 通過兩池間的二道導流墻組成的導流區(qū) 連續(xù)不斷地進入IAT池 IAT間歇曝氣以進一步去除有機物 使處理出水達到排放標準 19 DAT IAT工藝運行過程 3 沉淀階段沉淀階段僅發(fā)生在IAT池 當IAT停止曝氣后 活性污泥絮體靜態(tài)沉淀 與上清液分離 DAT流入IAT的混合液流速很低 不會對IAT的污泥產生擾動 所以沉淀效率顯著高于一般沉淀池的動態(tài)沉淀 4 排水階段排水階段只發(fā)生在IAT池 當池內水位上升到最高水位時 沉淀階段結束 設置在IAT末端的潷水器開動 將上清液緩慢地排出池外 當池內水位降到最低水位時停止?jié)?5 待機階段在IAT池潷水后 便完成了一個運行周期 兩周期間的間歇時間就是待機階段 該時段時間的長短或取消 可根據(jù)污水的性質和處理要求來定 20 DAT IAT工藝特點 連續(xù)進水 IAT池又具有常規(guī)SBR池間歇曝氣 沉淀與排水操作過程 不但進水操作控制簡單 還可以根據(jù)污水的水質水量的變化調整IAT的運行周期和曝氣時間 使之處于最佳工況 造成缺氧或厭氧環(huán)境 達到脫氮除磷目的 但脫氮除磷效果不夠理想 在保證沉淀分離效果的前提下 對于曝氣池與二沉池合建式構筑物 應盡可能提高曝氣容積比 以減少池容和降低基建投資 DAT IAT工藝的曝氣容積比為66 7 高于常規(guī)SBR反應池的 50 60 更大于三溝式氧化溝的 40 50 所以DAT IAT工藝的基建投資較省 采用虹吸式潷水器運行可靠 結構簡單 易于操作 并且價格低廉 但它潷水深度調節(jié)范圍小 不能在潷水深度變化大的情況下使用 同時與其它類型潷水器一樣需要水位差 增加了污水處理廠的總水頭損失 21 三溝式氧化溝 中溝是曝氣區(qū) 兩條邊溝按曝氣 沉淀 排水周期運行 污水按時序輪換從邊溝和中溝進入 從邊溝排出 在三溝之間水流方向按時序變換 從整個氧化溝來看 進水連續(xù) 出水也是連續(xù)的 脫氮除磷效果不太理想 理論容積利用率約為58 實際只有50 左右 22 三溝式氧化溝 導流孔 導流孔 23 UNITANK工藝 將溝形池變?yōu)榫匦纬?污泥自動回流 循環(huán)流態(tài)變成串聯(lián)的完全混合流態(tài) 機械曝氣改為鼓風曝氣 增加池深 可調堰或潷水器改為固定堰 簡化出水 占地面積 土建和設備費用顯著降低 但三溝式氧化溝的其他一些缺點仍然存在 如脫氮除磷效果不理想 容積利用率不高等 24 UNITANK工藝 25 MSBR工藝 實質是將A2 O與SBR系統(tǒng)串聯(lián)而成 單池多格 省去許多閥門儀表 增加污泥回流 保持較高的污泥濃度 特點是保留 工藝共同具有的各種優(yōu)點 又設法實現(xiàn)在一個反應池中連續(xù)進水 連續(xù)出水 常水位運行 簡化出水設施 提高容積利用率 增強脫氮除磷效率 使之成為一種更加完善的工藝 26 MSBR工藝原理 原污水和回流污泥同時進入?yún)捬醭?攪拌混合 回流污泥中的聚磷菌利用原污水中的快速降解有機物在此進行充分釋磷 然后其混合液由厭氧池 進入缺氧池 與好氧池 來的含大量NOX N的回流混合液攪拌混合 進行反硝化脫氮 反硝化后的混合液流入好氧池 在此進行硝化 有機物降解和聚磷菌超量吸磷 經(jīng)好氧池處理后 一部分混合液至缺氧池 另一部分混合液進入SBR 2池 經(jīng)沉淀后上清液排放 此時另一邊的SBR 1池 進行攪拌 曝氣 預沉 起著反硝化 硝化 有機物降解的作用 沉下的污泥作為回流污泥 首先進入濃縮池濃縮 其上清液直接進入好氧池 而濃縮污泥進入缺氧池 減少污泥中的溶解氧 同時對回流污泥中硝酸鹽進行反硝化 降低回流污泥中的硝酸鹽濃度 使由缺氧池 進入?yún)捬醭?的回流污泥中溶解氧和硝酸鹽濃度都很低 為厭氧池 中厭氧釋磷提供了更為有利的條件 27 幾種工藝的比較 28 SBR工藝的共性 流程簡單 不設初沉池 二沉池 消化池和沼氣貯存利用設施 管理方便 由于處理設施少 又沒有沼氣系統(tǒng) 不存在危險性 管理大大簡化 占地少 是各種污水二級處理工藝中最省的 比常規(guī)活性污泥法減少占地30 50 29 SBR工藝的共性 處理效果好 去除有機物效率高 有脫氮除磷功能 緩沖能力強 抗污泥膨脹性能好 基建投資省 規(guī)模 10萬 3 的污水處理廠基建投資比常規(guī)可節(jié)省10 20 處理成本低 規(guī)模 10萬 3 的污水處理廠處理成本低于常規(guī)活性污泥法 設備國產率高 除自控儀表外 除磷時還有污泥濃縮機 其余設備國內均可提供 30 SBR工藝的共性 對自控要求高 人工操作基本上不可能正常運行 自控系統(tǒng)必須質量好 運行可靠 對操作人員技術水平要求較高 主要是技術型操作管理 要求操作人員具有一定的文化程度和技術水平 間歇周期運行帶來曝氣 攪拌 排水 排泥等設備利用率不高 增大了設備費用和裝機容量 31 SBR工藝的優(yōu)點及機理 32 SBR工藝為什么能抑制絲狀菌膨脹 反應器中DO存在較大的濃度梯度 完全混合式 濃度梯度為零極易發(fā)生推流式 濃度梯度較大不易發(fā)生SBR理想推流 濃度梯度更大更不易發(fā)生反應器中有較高的底物濃度 不利于絲狀菌繁殖 33 SBR為什么會有一定的脫氮除磷效果 通過好氧條件下增大曝氣量 反應時間 與污泥齡 可強化硝化反應與脫磷菌過量攝磷 缺氧條件下通過提供有機碳源作為電子供體 可加快反硝化過程 進水階段通過攪拌維持厭氧狀態(tài) 可促進脫磷菌充分釋放磷 過程 進水 攪拌 厭氧 釋磷 曝氣 好氧 降解有機物 硝化與攝取磷 排泥 除磷 沉淀 缺氧 反硝化 排水 缺氧 反硝化 閑置 厭氧 釋磷 容易實現(xiàn)好氧 缺氧 厭氧交替的環(huán)境條件 34 SBR系統(tǒng)的適用范圍 1 中小城鎮(zhèn)生活污水和廠礦企業(yè)的工業(yè)廢水 尤其是間歇排放和流量變化較大的地方 2 需要較高出水水質的地方 如風景游覽區(qū) 湖泊和港灣等 不但要去除有機物 還要求出水中除磷脫氮 防止河湖富營養(yǎng)化 3 水資源緊缺的地方 35 SBR系統(tǒng)的適用范圍 4 用地緊張的地方 5 對已建連續(xù)流污水處理廠的改造 6 非常適合處理小水量 間歇排放的工業(yè)廢水與分散點源污染的治理 36 3 3SBR系統(tǒng)的工藝設計 1 運行周期 T 的確定運行周期由充水時間 反應時間 沉淀時間 排水排泥時間和閑置時間來確定 2 反應池容積的計算污泥負荷 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與池容積比 37 3 曝氣系統(tǒng) SBR工藝有機物的降解規(guī)律與推流式曝氣池類似 推流式曝氣池是空間 長度 上的推流 而SBR反應池是時間意義上的推流 在反應初期 池內有機物濃度較高 供氧速率小于耗氧速率 則混合液中的溶解氧為零 隨著好氧進程的深入 有機物濃度降低 供氧速率開始大于耗氧速率 溶解氧開始出現(xiàn) 曝氣系統(tǒng)的設計 采用漸減曝氣更經(jīng)濟 合理一些 38 4 排水系統(tǒng) 應能既不擾動沉淀的污泥 又不會使污泥上浮 按規(guī)定的流量排出上清液 定量排水 集水機構應盡量靠近水面 并可隨上清液排出后的水位變化而進行排水 追隨水位的性能 排水及停止排水的動作應平穩(wěn)進行 持久可靠 可靠性 排水裝置有浮子式 機械式和不作升降的固定式 專用設備潷水器 潷水器是一種能隨水位變化而調節(jié)的出水堰 排水口淹沒在水面下一定深度 可防止浮渣進入 39 40 5 SBR反應池混合液污泥濃度 MLSS 混合液污泥濃度大小決定了反應器容積的大小 當混合液污泥濃度高時 所需曝氣反應時間就短 反應池池容則小 反之池容則大 混合液污泥濃度的大小還決定了沉淀時間 若污泥濃度高 需要的沉淀時間則長 反之則短 當污泥的沉降性能好 排出比大 有機物濃度低 供氧速率高 可以選用較大的混合液污泥濃度數(shù)值 反之則宜選用較小的數(shù)值 41 6 關于污泥負荷率的選擇 污泥負荷率是影響曝氣反應時間的主要參數(shù) 污泥負荷率的大小關系到SBR反應池最終出水有機物濃度的高低 當要求的出水有機物濃度低時 污泥負荷率宜選用低值 當廢水易于生物降解時 污泥負荷率隨著增大 污泥負荷率的選擇應根據(jù)廢水的可生化性以及要求的出水水質來確定 42 7 SBR與調節(jié) 水解酸化工藝的結合 SBR工藝采用間歇進水 間歇排水 有一定的調節(jié)功能 可以在一定程度上起到均衡水質 水量的作用 通過供氣系統(tǒng) 攪拌系統(tǒng)的設計 自動控制方式的設計 閑置期時間的選擇等 可以將SBR工藝與調節(jié) 水解酸化工藝結合起來 使三者合建在一起 從而節(jié)約投資與運行管理費用 43 3 4SBR系統(tǒng)的運行控制要點 1 活性污泥的培養(yǎng)馴化異步法 先培養(yǎng)后馴化 同步法 培養(yǎng)和馴化同時進行或交替進行 接種法 利用其他污水處理廠的剩余污泥 再進行適當?shù)呐囵B(yǎng)馴化 44 2 試運行 活性污泥培養(yǎng)馴化成熟后 就開始試運行 試運行的目的是確定最佳的運行條件 混合液污泥濃度 空氣量 污水量 污水的營養(yǎng)情況等都影響活性污泥系統(tǒng)的運行 活性污泥法要求在曝氣池內保持適宜的營養(yǎng)物與微生物的比值 供給所需要的氧 使微生物很好地和有機物相接觸 保持適當?shù)慕佑|時間 45 3 污泥沉降性能的控制 由于反復出現(xiàn)高濃度基質 在菌膠團菌和絲狀菌共存的生態(tài)環(huán)境中 絲狀菌不容易繁殖 因而發(fā)生污泥絲狀菌膨脹的可能性是非常低的 在實際操作過程中往往會因充水時間或曝氣方式選擇的不適當或操作不當而使基質的積累過量 致使發(fā)生污泥的高粘性膨脹 細菌不能代謝過量的有機物而分泌過量含大量親水基團的多糖類物質 從而使泥水不能進行有效的分離 注意每個運行周期內污泥的SVI變化趨勢及時調整運行方式以確保良好的處理效果