《SBR及SBR變形工藝》PPT課件.ppt

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目錄 一 SBR法的產(chǎn)生及發(fā)展二 SBR法的工作原理與操作三 SBR法的理論分析及工藝特點四 SBR法的變形工藝 1 ICEAS法 2 DAT IAT法 3 CASS CyclicActivatedSludgeSystem 五 結(jié)語 一 SBR法的產(chǎn)生及發(fā)展 SBR法的英文名稱為SequencingBatchReactor 國內(nèi)又譯作序批式活性污泥法 間歇式活性污泥法 其歷史可追溯至本世紀初 英國Arden和Lockett于1914年在普通活性污泥法基礎(chǔ)上發(fā)明了充放式活性污泥法 fillanddraw 技術(shù) 并用于對城市污水的治理 這可算是序列法的雛形 由于該技術(shù)為間歇操作 程序繁瑣 人工控制困難 半個世紀以來序列法幾乎被人們遺忘 至70年代 隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展人類對生活質(zhì)量要求逐漸提高 人們的環(huán)境保 護意識日益增強 美國NatreDame大學的R L Irvine率先重新評價序列法在污水處理領(lǐng)域中的地位 R L Irvine教授及其同事在實驗室以及在污水處理工程實際中對于間歇進水 間歇排水的活性污泥的研究 揭示了間歇式活性污泥工藝的科學技術(shù)基礎(chǔ) 為這種工藝的推廣應用建立了理論依據(jù) 稱這種間歇進水間歇排水的活性污泥工藝為SBR 至80年代 歐 美 澳發(fā)達國家紛紛開發(fā)利用這項技術(shù)應用于各類廢水的處理達標排放 最初的SBR工藝是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 這就是傳統(tǒng)SBR工藝 在操作上 需對進水 曝氣 沉 淀 排泥進行時序控制 為了處理連續(xù)流入的污水 至少需要兩個池子交替進行進水 如果要求脫氮除磷 就必須在運行周期中增加缺氧 厭氧階段 因而必須相應延長運行周期 間歇進水給操作帶來了麻煩 在池子組合上也必須考慮來水的分配 于是出現(xiàn)了連續(xù)進水的ICEAS工藝 ICEAS工藝的容積利用率不夠高 一般未超過60 反應池沒得到充分利用 相當一段時間曝氣設(shè)備閑置 為了提高反應池和設(shè)備的利用率 開發(fā)出了DAT IAT工藝 上述三種工藝對有機物的去除取得了較好的效果 但脫氮除磷不夠理想 這是因為它們的缺氧磷的釋放不充分 脫氮除磷效果自然有限 為提高SBR工藝的脫氮除磷功能 開發(fā)出了CASS工藝 厭氧環(huán)境是在一短時間內(nèi) 而且是從好氧條件逐漸轉(zhuǎn)變過去的 反硝化和為了開發(fā)出具有各種SBR工藝的優(yōu)點的同時又能克服其缺點的工藝 國內(nèi)外污水處理科技界正在進行多方面的試驗研究 到目前為止 已開發(fā)出MSBR工藝和連續(xù)流SBR法等 它們的特點是保留SBR工藝共同具有的各種優(yōu)點 又設(shè)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(shè)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 這些新工藝的思路新穎有的已完成試驗 有的已建成運行 都取得了很好的處理效果 二 SBR法的工作原理與操作 SBR法是活性污泥法的一種 其反應機制及去除污染物的機理與傳統(tǒng)的活性污泥法基本相同 只是運行操作方式不盡相同SBR與傳統(tǒng)的水處理工藝的最大區(qū)別在于它是以時間順序來分割流程各單元 整個過程對于單個操作單元而言是間歇進行的 但是通過多個單元組合調(diào)度后又是連續(xù)的 SBR集曝氣 沉淀于一池 不需設(shè)置二沉池及污泥回流設(shè)備 在該系統(tǒng)中 反應 池在一定時間間隔內(nèi)充滿污水 以間歇處理方式運行 處理后混合液沉淀一段時間后 從池中排除上清液 沉淀的生物污泥則留于池內(nèi) 用于再次與污水混合處理污水 這樣依次反復運行 則構(gòu)成了序批式處理工藝 序批間歇 有兩種含義 一是運行操作在空間上是按序列間隔的方式進行的 為匹配多數(shù)情況下廢水的連續(xù)排放規(guī)律 必須有多個SBR池并聯(lián) 按次序間歇運行 二是SBR池的運行操作在時間上也是按次序排列 間歇運行的 典型的SBR系統(tǒng)分 為進水 反應 沉淀 排水與閑置五個階段 進水曝氣沉淀排水閑置 進水工序在污水注入之前 反應器處于 道工序中最后的閑置段 處理后的廢水已經(jīng)排放 器內(nèi)殘存著高濃度的活性污泥混合液 污水注入 注滿后再進行反應 從這個意義 上說 反映器起到調(diào)節(jié)池的作用 因此 反應器對水質(zhì)和水量的變動需要一定的適應性 污水注入 水位上升 可以根據(jù)其他的工藝上的要求 配合進行其他的操作過程 如曝氣 即可取得預曝氣的效果 又可取得使污泥再生恢復其活性的作用 也可以根據(jù)要求 如脫氮 釋放磷等 則進行緩速攪拌 本工序所用時間 則根據(jù)實際排水情況和設(shè)備條件確定 從工藝效果上要求 注入時間以短為宜 瞬間最好 但這在實際上有時事難以做到的 曝氣工序這是本工藝最主要的一道工序 污水注入達到預定高度后 即開始反應操作 根據(jù)污水處理的目的 如BOD的去除 消化 磷的吸收以及反硝化等 采取相應的技術(shù)措施 如前三項為曝氣 后一項則為緩速攪拌 并根據(jù)需要達到的程度以決定反應的延續(xù)時間 如根據(jù)需要 使反應器連續(xù)地進行BOD去除 消化 反硝化反應 BOD去除 消化反應 曝氣時間較長 而在進行反硝化時 應停止曝氣 使反應器進入缺氧狀態(tài) 進行緩速攪拌 此時為了向反應器 內(nèi)補充電子受體 應投加甲醛或注入少量有機污水 在本工序的后期 進入下一步沉淀過程之前 還要進行短暫的微量曝氣 以吹脫污泥近旁的氣泡或氮 以保證沉淀過程的正常進行 如需要排泥 也在本工序后期進行 沉淀工序本工序相當于活性污泥法連續(xù)系統(tǒng)的二次沉淀池 停止曝氣和攪拌使混合液處于靜止狀態(tài) 活性污泥與水分離 由于本工序是靜止沉淀 沉淀效果一般良好 沉淀工序采取的時間基本同二次沉淀池 一般為1 5 2 0h 排放工序經(jīng)過沉淀后產(chǎn)生的上清液 作為處理水排放 一直到最低水位 在反應器內(nèi)殘留一部分活性污泥作為泥種 待機工序也稱閑置工序 即在處理水排放后 反應器處于停滯狀態(tài) 等待下一個操作周期開始的階段 此工序時間應按現(xiàn)場具體情況而定 三 SBR法的理論分析及工藝特點 SBR法的理論分析 1 流態(tài)理論由于SBR時間的不可逆性 根本不存在反混現(xiàn)象 所以SBR在時間上屬于理想推流式反應器 2 理想沉淀理論經(jīng)典的SBR反應器在沉淀過程沒有進水的擾動 屬于理性沉淀流 3 推流反應器理論假設(shè)在推流和完全混合式反應器中 有機物降解服從一級反應 推流式反應器與完全混合反應器在 相同的污泥濃度下 達到相同的去除效率下所需反應器容積比 有下式成立 其中 為去除率 從數(shù)學上可以證明當去除率趨近于零時等于1 其他情況下始終大于1 就是說達到相同的去除率推流式反應器要比完全混合式反應器所需要的反應器體積小 推流式的處理效果要比完全混合式的好 4 選擇性準則這個理論是基于不同種屬的微生物的Monod方程中參數(shù)Ks和 max是不同的并對于不同基質(zhì) 其生長速度常數(shù)也是不同的 Monod方程可以寫成下列形式式中X 生物體濃度 mg L S 生長限制性基質(zhì)濃度 mg L max 實際和最大生長速率 t 1 Ks 飽和或半速率常數(shù) mg L 按此理論 具有低的Ks和 max值的微生物 在混合培養(yǎng)的曝氣池中 當基質(zhì)濃度很低時 將具有高的生長速率 并占有優(yōu)勢 而在高基質(zhì)濃度下 則恰好相反 大多數(shù)絲狀菌的Ks和 max值較低 而菌膠團結(jié)菌Ks和 max值較高 5 微生物環(huán)境的多樣性 提供多樣性的生態(tài)環(huán)境SBR反應器對有機物去除小果好 對難降解有機物降解性能好 使其在生態(tài)環(huán)境上提供了多樣性的條件 具體講可以形成厭氧 缺氧和好氧多種生態(tài)條件 有利于有機物的降解 SBR的工藝特點 工藝簡捷 節(jié)省土地 降低投資與傳統(tǒng)法相比 序列法省卻了沉淀池 污泥回流系統(tǒng) 多數(shù)情況下可省卻初沉池 如下圖 基建投資可節(jié)省20 30 占地面積可縮小 0 50 可以這么說 廢水處理工程問題 實質(zhì)上是個經(jīng)濟問題 2 能有效地控制污泥膨脹根據(jù)選擇性準則 由于基質(zhì)濃度較高 故絲狀菌的生長受到抑制 同時推流式曝氣池在整個池長的有機物濃度在一定的范圍內(nèi)從高到低變化 具有一定的濃度梯度 使得大部分情況下絮狀菌的生長速率都大于絲狀菌的生長速率 只有在反應的末期一段時間內(nèi)絮狀菌的生長沒有絲狀菌的生長速率快 但絲狀菌短時間內(nèi)的優(yōu)勢不會引起污泥膨脹 同理 SBR系統(tǒng)具有防止污泥膨脹的功能 3 有更高的生化反應推動力序列法為微生物的培養(yǎng) 篩選提供了一個飽饑生長環(huán)境 在進水期 為微生物的富營養(yǎng)期 微生物大量吸收水中有機物作為自身生長繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)和能量 在非進水曝氣期 由于缺乏外源物質(zhì)和能量供給 微生物消耗自身細胞貯存物質(zhì)及能量進行代謝活動 這種周期性的厭氧 缺氧 好氧反應 有助于微生物細胞貯存機能的激活 據(jù)測定 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 由于進水時有機物濃度最 高出水時濃度降至最低 還由于曝氣前夕 系統(tǒng)處于缺氧狀態(tài) 溶解氧幾乎為零或等于零 從而提供了最大的氧擴散梯度 上述二因素 在曝氣槽中形成比傳統(tǒng)法更大的生化反應推動力 表現(xiàn)出凈化廢水的高效率 4 脫氮去磷效果好近幾年太湖藍藻大爆發(fā)是由于進入湖中的廢水含過量N P引起 序列法中厭氧 缺氧 好氧交替變化的環(huán)境對除P脫N有特效 而無需外加其它化學藥品 序列法每個階段的功能如下 進水階段 攪拌 厭氧狀態(tài)釋放磷 反應階段 曝氣 好氧狀態(tài)降解有機物 硝化與攝取磷 排泥 除磷 缺氧狀態(tài)反硝化脫氮 5 有較強的耐沖擊負荷由于序列法的曝氣槽起著進水均衡池的作用 本身狀態(tài)為完全混合式 而且在沉淀工序段屬全靜止沉淀 無短路之虞 反應池中污泥濃度MLSS高 則F M值低 因而具有較強的耐沖擊負荷 四 SBR的變形工藝 一 ICEAS法ICEAS工藝屬于連續(xù)進水系列 是間歇循環(huán)延時曝氣活性污泥法的簡稱 它在反應器的進水端增加了一個預反應區(qū) 運行方式為連續(xù)進水 間歇曝氣 周期排水 沒有明顯的反應階段和閑置階段 經(jīng)預處理的污水連續(xù)不斷地進入反應池前部的預反應區(qū) 在該區(qū)內(nèi)污水中的大部分可溶性BOD被活性污泥生物吸附 然后一并從主 預反應區(qū)隔墻下部的孔眼以低速 0 03 0 05m min 進入主反應區(qū) 在主反應區(qū)內(nèi)按照 曝氣 閑 置 沉淀 潷水 程序周期運行 使污水在反復的 好氧 厭氧 中完成去碳 脫氮和除磷 反應器的基本構(gòu)造如下圖 ICEAS工藝的優(yōu)點 1 采用連續(xù)進水 減少了運行操作的復雜性 費用低 管理方便 可應用于較大型的污水處理廠 2 兩個池子交替運行 不同時曝氣和排水 因而運行周期較短 3 對污水預處理的要求不高 只需設(shè)置格柵和沉砂池 ICEAS工藝的缺點 1 預反應區(qū) 厭氧區(qū) 時間較短 對難降解廢水的處理效率低 脫氮除磷有一定 的難度 2 曝氣時間和非曝氣時間為1 1 設(shè)備利用率和容積利用率低 3 進水貫穿于整個運行周期的各個階段 在沉淀期時 進水在主反應區(qū)底部造成水力紊動而影響泥水分離時間 進水量受到一定的限制 二 DAT IAT法DAT IAT工藝針對ICEAS工藝設(shè)計上的一些缺點做了改動 將預反應區(qū)改為與SBR反應池IAT分立的預曝池DAT DAT連續(xù)進 水 連續(xù)曝氣 IAT連續(xù)進水 間歇曝氣 主體間歇反應器IAT在沉淀階段不受進水的影響 且增加了從IAT到DAT的回流 排水和剩余污泥均由IAT排出 工藝流程圖如下 DAT INT工藝的特點 由于DAT池連續(xù)進水 連續(xù)曝氣起到了水力均衡作用 提高了工藝處理的穩(wěn)定性 IAT池可任意調(diào)節(jié)運行狀態(tài) 使污水在池中交替處于好氧 缺氧和厭氧狀態(tài) 達到脫氮除磷的目的 DAT和IAT能夠保持較長的污泥齡和較高的MLSS濃度 對有機負荷及有毒物質(zhì)有較強的抗沖擊能力 整個工藝處理構(gòu)筑物較少 流程簡化 節(jié)省占地面積和投資 適用于工業(yè)廢水處理 但因除磷效果較差 不適用于生活污水的處理 三 CASS及CAST工藝CASS工藝在池前端增加了一個選擇器 廢水先進入選擇SBR池上做了一定的改進 這種工藝的最大改進是在反應器 與來自主反應區(qū)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)造條件 至少需兩池才能運行 有20 30 的污泥回流 工藝流程如下圖 1 選擇器2 兼氧區(qū)3 主反應區(qū) CASS工藝的特點 1 在反應器入口處設(shè)一生物選擇器 并進行污泥回流 保證活性污泥不斷在選擇器中經(jīng)歷高絮體負荷階段 從而有利于系統(tǒng)中絮凝性細菌的生長并提高污泥活性 使其快速去除廢水中溶解的易降解基質(zhì) 進一步有效地抑制絲狀菌絲的生長和繁殖 不發(fā)生污泥膨脹 2 CASS池只有在排水階段停止進水 其他階段都保持進水 即 連續(xù)進水 間斷排水 整個運行周期內(nèi) 污泥回流系統(tǒng)都照常工作 一個典型的運行周期為4h 其中曝氣2h 沉淀和潷 水個1h 3 CASS工藝獨特的結(jié)構(gòu)和運行方式保持了其穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的處理效果和優(yōu)良的脫氮除磷功能 與CASS工藝相比 CAST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 其他階段的運行方式以及生物反應器的結(jié)構(gòu)特點都基本同于CASS工藝 親們 講的不好 海涵