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SBR污水處理工藝

一、概要

   

SBR污水處理工藝即序批式活性污泥法,全稱為:序列間歇式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)。簡稱(SBR-Sequencing Batch Reactor)間歇式活性污泥法污水處理工藝 ,SBR工藝。它是基于以懸浮生長的微生物在好氧條件下對污水中的有機物、氨氮等污染物進行降解的廢水生物處理活性污泥法的工藝。按時序來以間歇曝氣方式運行,改變活性污泥生長環境的,被全球廣泛認同和采用的污水處理技術。
二、工藝流程

一種具有代表性的SBR工藝流程是: 通過格柵預處理的廢水,進入集水井,由潛污泵提升進入SBR反應池,采用水流曝氣機充氧,處理后的水由排水管排出,剩余污泥靜壓后,由SBR 池排入污泥井,污泥作為肥料。
分批式操作:時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式,如SBR運行周期由進水時間、反應時間、沉淀時間、潷水時間、排泥時間和閑置時間,可以適當靈活調節。
計算方法:
沉淀排水時間( Ts+D)般按2~4h設計。閑置時間(tx)一般按0.5~1h 設計。 設定反應時間為(tf)。一個周期所需時間T≥Tf+Ts+D+Tx。[1]
時間分配例子,如:運行周期12h,其中進水2h,曝氣4~8h,沉淀2h,排水1h。
三、工藝特點
SBR工藝作為一種活性污泥工藝,也有活性污泥工藝的優缺點,如活性污泥工藝優點:污水適應性強,建設費用較低。
活性污泥工藝的缺點:運行穩定性差,容易發生污泥膨脹和污泥流失,分離效果不夠理想。
SBR工藝還有獨有的特點。其總的優缺點參見以下
優點
①處理工藝流程簡單:工藝過程五個階段:進水、曝氣、沉淀、排水、待機。
②間歇式曝氣、非穩定生化反應替代穩態生化反應,靜置理想沉淀替代傳統的動態沉淀。
③構筑物數量少、造價低:不需要設初沉地,也不需要二沉地,污泥回流設施,調節池、初沉池也可省略。
④便于操作和維護管理。 避免了傳統厭氧反應器處理效率低、占地大的缺點。
⑤結構簡單,占地少,能耗低,投資省,運行管理方便
⑥組合式構造方法,利于廢水處理廠的擴建和改造。
⑦處理后出水水質好。
⑧良好的自控系統,良好的脫氮除磷效果,廢水達標排放,有數據稱CODCr平均去除率能達到 94 %以上,強于單級好氧處理工藝。
⑨運行上的有序和間歇操作,特別適用在難生化降解的廢水處理。
⑩解決了UASB等高效厭氧反應器,容易在出現水解酸化階段酸性積累從而抑制產甲烷段處理效率的問題。
缺點
①嚴重依靠現代自動化控制技術。
②自動化程度要求較高,操作、管理、維護,對操作管理人員素質要求較高。如采用人工操作,會出現因進出水工序操作繁鎖,曝氣板容易堵塞。
適用范圍
①中小城鎮生活污水和廠礦企業的工業污水,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、湖泊和港灣等,不但要去除有機物,還要求出水中除磷脫氮,防止河湖富營養化。
③水資源緊缺的地方。SBR系統可在生物處理后進行物化處理,不需要增加設施,便于水的回收利用。
④用地緊張的地方。
⑤對已建連續流污水處理廠的改造等。
⑥非常適合處理小水量,間歇排放的工業污水與分散點源污染的治理。
四、SBR設計要點
1、運行周期(T)的確定
SBR的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。充水時間(tv)應有一個最優值。如上所述,充水時間應根據具體的水質及運行過程中所采用的曝氣方式來確定。當采用限量曝氣方式及進水中污染物的濃度較高時,充水時間應適當取長一些;當采用非限量曝氣方式及進水中污染物的濃度較低時,充水時間可適當取短一些。充水時間一般取1~4h。反應時間(tR)是確定SBR 反應器容積的一個非常主要的工藝設計參數,其數值的確定同樣取決于運行過程中污水的性質、反應器中污泥的濃度及曝氣方式等因素。對于生活污水類易處理污水,反應時間可以取短一些,反之對含有難降解物質或有毒物質的污水,反應時間可適當取長一些。一般在2~8h。沉淀排水時間(tS+D)一般按2~4h設計。閑置時間(tE)一般按2h設計。
一個周期所需時間tC≥tR﹢tS﹢tD
周期數 n﹦24/tC
2、反應池容積的計算
假設每個系列的污水量為q,則在每個周期進入各反應池的污水量為q/n·N。各反應池的容積為:
V:各反應池的容量
1/m:排出比
n:周期數(周期/d)
N:每一系列的反應池數量
q:每一系列的污水進水量(設計最大日污水量)(m3/d)
3、曝氣系統
序批式活性污泥法中,曝氣裝置的能力應是在規定的曝氣時間內能供給的需氧量,在設計中,高負荷運行時每單位進水BOD為0.5~1.5kgO2/kgBOD,低負荷運行時為1.5~2.5kgO2/kgBOD。
在序批式活性污泥法中,由于在同一反應池內進行活性污泥的曝氣和沉淀,曝氣裝置必須是不易堵塞的,同時考慮反應池的攪拌性能。常用的曝氣系統有氣液混合噴射式、機械攪拌式、穿孔曝氣管、微孔曝氣器,一般選射流曝氣,因其在不曝氣時尚有混合作用,同時避免堵塞。
4、排水系統
⑴上清液排除出裝置應能在設定的排水時間內,活性污泥不發生上浮的情況下排出上清液,排出方式有重力排出和水泵排出。
⑵為預防上清液排出裝置的故障,應設置事故用排水裝置。
⑶在上清液排出裝置中,應設有防浮渣流出的機構。
序批式活性污泥的排出裝置在沉淀排水期,應排出與活性污泥分離的上清液,并且具備以下的特征:
1) 應能既不擾動沉淀的污泥,又不會使污泥上浮,按規定的流量排出上清液。(定量排水)
2) 為獲得分離后清澄的處理水,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)
3) 排水及停止排水的動作應平穩進行,動作準確,持久可靠。(可靠性)
排水裝置的結構形式,根據升降的方式的不同,有浮子式、機械式和不作升降的固定式。
5、排泥設備
設計污泥干固體量=設計污水量×設計進水SS濃度×污泥產率/1000
在高負荷運行(0.1~0.4 kg-BOD/kg-ss·d)時污泥產量以每流入1 kgSS產生1 kg計算,在低負荷運行(0.03~0.1 kg-BOD/kg-ss·d)時以每流入1 kgSS產生0.75 kg計算。
在反應池中設置簡易的污泥濃縮槽,能夠獲得2~3%的濃縮污泥。由于序批式活性污泥法不設初沉池,易流入較多的雜物,污泥泵應采用不易堵塞的泵型。
 
五、SBR設計主要參數
序批式活性污泥法的設計參數,必須考慮處理廠的地域特性和設計條件(用地面積、維護管理、處理水質指標等)適當的確定。
用于設施設計的設計參數應以下值為準:
項 目 參 數
BOD-SS負荷(kg-BOD/kg-ss·d) 0.03~0.4
MLSS(mg/l) 1500~5000
排出比(1/m) 1/2~1/6
安全高度ε(cm)(活性污泥界面以上的最小水深) 50以上
序批式活性污泥法是一種根據有機負荷的不同而從低負荷(相當于氧化溝法)到高負荷(相當于標準活性污泥法)的范圍內都可以運行的方法。序批式活性污泥法的BOD-SS負荷,由于將曝氣時間作為反應時間來考慮,定義公式如下:
QS:污水進水量(m3/d)
CS:進水的平均BOD5(mg/l)
CA:曝氣池內混合液平均MLSS濃度(mg/l)
V:曝氣池容積
e:曝氣時間比 e=n·TA/24
n:周期數 TA:一個周期的曝氣時間
序批式活性污泥法的負荷條件是根據每個周期內,反應池容積對污水進水量之比和每日的周期數來決定,此外,在序批式活性污泥法中,因池內容易保持較好的MLSS濃度,所以通過MLSS濃度的變化,也可調節有機物負荷。進一步說,由于曝氣時間容易調節,故通過改變曝氣時間,也可調節有機物負荷。
在脫氮和脫硫為對象時,除了有機物負荷之外,還必須對排出比、周期數、每日曝氣時間等進行研究。
在用地面積受限制的設施中,適宜于高負荷運行,進水流量小負荷變化大的小規模設施中,最好是低負荷運行。因此,有效的方式是在投產初期按低負荷運行,而隨著水量的增加,也可按高負荷運行。
不同負荷條件下的特征
有機物負荷條件(進水條件) 高負荷運行 低負荷運行
間歇進水 間歇進水、連續
運行條件 BOD-SS負荷(kg-BOD/kg-ss·d) 0.1~0.4 0.03~0.1
周期數 大(3~4) 小(2~3)
排出比 大 小
處理特性 有機物去除 處理水BOD<20mg/l 去除率比較高
脫氮 較低 高
脫磷 高 較低
污泥產量 多 少
維護管理 抗負荷變化性能比低負荷差 對負荷變化的適應性強,運行的靈活性強
用地面積 反應池容積小,省地 反應池容積較大
適用范圍 能有效地處理中等規模以上的污水,適用于處理規模約為2000m3/d以上的設施 適用于小型污水處理廠,處理規模約為2000m3/d以下,適用于不需要脫氮的設施。
六、工藝形式
1、間歇式循環延時曝氣活性污泥法(ICEAS—IntermittentCyclicExtendedSystem)是在1968年由澳大利亞新威爾士大學與美國ABJ公司合作開發的。1976年世界上第一座ICEAS工藝污水廠投產運行。ICEAS與傳統SBR相比,最大特點是:在反應器進水端設一個預反應區,整個處理過程連續進水,間歇排水,無明顯的反應階段和閑置階段,因此處理費用比傳統SBR低。由于全過程連續進水,沉淀階段泥水分離差,限制了進水量。
2、好氧間歇曝氣系統(DAT-IAT—DemandAerationTank-IntermittentTank)是由天津市政工程設計研究院提出的一種SBR新工藝。主體構筑物是由需氧池DAT池和間歇曝氣池IAT池組成,DAT池連續進水連續曝氣,其出水從中間墻進入IAT池,IAT池連續進水間歇排水。同時,IAT池污泥回流DAT池。它具有抗沖擊能力強的特點,并有除磷脫氮功能。
3、循環式活性污泥法(CASS—CyclicActivatedSludgeSystem)是Gotonszy教授在ICEAS工藝的基礎上開發出來的,是SBR工藝的一種新形式。將ICEAS的預反應區用容積更小,設計更加合理優化的生物選擇器代替。通常CASS池分三個反應區:生物選擇器、缺氧區和好氧區,容積比一般為1:5:30。整個過程間歇運行,進水同時曝氣并污泥回流。該處理系統具有除氮脫磷功能。
4、unitank單元水池活性污泥處理系統是比利時SEGHERS公司提出的,它是SBR工藝的又一種變形。它集合了SBR工藝和氧化溝工藝的特點,一體化設計使整個系統連續進水連續出水,而單個池子相對為間歇進水間歇排水。此系統可以靈活的進行時間和空間控制,適當的增大水力停留時間,可以實現污水的脫氮除磷。
5、改良式序列間歇反應器(MSBR—ModifiedSequencingBatchReactor)是C,Y.Yang等人根據SBR技術特點結合A2-O工藝,研究開發的一種更為理想的污水處理系統。采用單池多方格方式,在恒定水位下連續運行。通常MSBR池分為主曝氣池、序批池1、序批池2、厭氧池A、厭氧池B、缺氧池、泥水分離池。
每個周期分為6個時段,每3個時段為一個半周期。一個半周期的運行狀況:污水首先進入厭氧池A脫氮,再進入厭氧池B除磷,進入主曝氣池好氧處理,然后進入序批池,兩個序批池交替運行(缺氧—好氧/沉淀—出水)。脫氮除磷能力更強。
6、SBR工藝與調節、水解酸化工藝的結合SBR工藝采用間歇進水、間歇排水,SBR反應池有一定的調節功能,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、攪拌系統的設計,自動控制方式的設計,閑置期時間的選擇,可以將SBR工藝與調節、水解酸化工藝結合起來,使三者合建在一起,從而節約投資與運行管理費用。
七、適用范圍/SBR 
1) 中小城鎮生活污水和廠礦企業的工業廢水,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、湖泊和港灣等,不但要去除有機物,還要求出水中除磷脫氮,防止河湖富營養化。 
3) 水資源緊缺的地方。SBR系統可在生物處理后進行物化處理,不需要增加設施,便于水的回收利用。 
4) 用地緊張的地方。
5) 對已建連續流污水處理廠的改造等。
6) 非常適合處理小水量,間歇排放的工業廢水與分散點源污染的治理。
八、設施設備

1、反應池
反應池的形式為完全混合型,反應池十分緊湊,占地很少。形狀以矩形為準,池寬與池長之比大約為1:1~1:2,水深4~6米。
反應池水深過深,基于以下理由是不經濟的:①如果反應池的水深大,排出水的深度相應增大,則固液分離所需的沉淀時間就會增加。②專用的上清液排出裝置受到結構上的限制,上清液排出水的深度不能過深。
反應池水深過淺,基于以下理由是不希望的:①在排水期間,由于受到活性污泥界面以上的最小水深限制,上清液排出的深度不能過深。②與其他相同BOD—SS負荷的處理方式相比,其優點是用地面積較少。
反應池的數量,考慮清洗和檢修等情況,原則上設2個以上。在規模較小或投產初期污水量較小時,也可建一個池。
2、排水裝置
排水系統是SBR處理工藝設計的重要內容,也是其設計中最具特色和關系到系統運行成敗的關鍵部分。目前,國內外報道的SBR排水裝置大致可歸納為以下幾種:
⑴潛水泵單點或多點排水。這種方式電耗大且容易吸出沉淀污泥;
⑵池端(側)多點固定閥門排水,由上自下開啟閥門。缺點操作不方便,排水容易帶泥;
⑶專用設備潷水器。潷水器是是一種能隨水位變化而調節的出水堰,排水口淹沒在水面下一定深度,可防止浮渣進入。理想的排水裝置應滿足以下幾個條件:
① 單位時間內出水量大,流速小,不會使沉淀污泥重新翻起;
②集水口隨水位下降,排水期間始終保持反應當中的靜止沉淀狀態;
③排水設備堅固耐用且排水量可無級調控,自動化程度高。

 


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