SBR的工藝設計與運行

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摘要：序批式活性污泥法（SBR-Sequencing Batch Reactor）是早在1914年就由英國學者Ardern和Locket發明瞭的水處理工藝。70年代初，美國Natre Dame 大學的R.Irvine 教授采用實驗室規模對SBR工藝進行瞭系統深入的研究，並於1980年在美國環保局（EPA）的資助下，在印第安那州的Culwer城改建並投產瞭世界上第一個SBR法污水處理廠。SBR工藝的過程是按時序來運行的，一個操作過程分五個階段：進水、反應、沉淀、潷水、閑置。關鍵字：SBR工藝　　序批式活性污泥法（SBR—Sequencing Batch Reactor）是早在1914年就由英國學者Ardern和Locket發明瞭的水處理工藝。70年代初，美國Natre Dame 大學的R.Irvine 教授采用實驗室規模對SBR工藝進行瞭系統深入的研究，並於1980年在美國環保局（EPA）的資助下，在印第安那州的Culwer城改建並投產瞭世界上第一個SBR法污水處理廠。SBR工藝的過程是按時序來運行的，一個操作過程分五個階段：進水、反應、沉淀、潷水、閑置。　　 間歇式循環延時曝氣活性污泥法（ICEAS—Intermittent Cyclic Extended System）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。由於全過程連續進水，沉淀階段泥水分離差，限制瞭進水量。 　　 好氧間歇曝氣系統（DAT-IAT—Demand Aeration Tank-Intermittent Tank）是由天津市政工程設計研究院提出的一種SBR新工藝。主體構築物是由需氧池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，並有除磷脫氮功能。　　 循環式活性污泥法(CASS—Cyclic Activated Sludge System)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，進水同時曝氣並污泥回流。該處理系統具有除氮脫磷功能。　　 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。它集合瞭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。　　 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，然後進入序批池，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。　　 SBR工藝優點　　 2、運行效果穩定，污水在理想的靜止狀態下沉淀，需要時間短、效率高，出水水質好。　　 7、SBR法系統本身也適合於組合式構造方法，利於廢水處理廠的擴建和改造。　　 8、脫氮除磷，適當控制運行方式，實現好氧、缺氧、厭氧狀態交替，具有良好的脫氮除磷效果。 　　 9、工藝流程簡單、造價低。主體設備隻有一個序批式間歇反應器，無二沉池、污泥回流系統，調節池、初沉池也可省略，佈置緊湊、占地面積省。　　 由於上述技術特點，SBR系統進一步拓寬瞭活性污泥法的使用范圍。就近期的技術條件，SBR系統更適合以下情況：　　 2) 需要較高出水水質的地方，如風景遊覽區、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系統可在生物處理後進行物化處理，不需要增加設施，便於水的回收利用。 　　 4) 用地緊張的地方。 　　 5) 對已建連續流污水處理廠的改造等。　　 SBR設計要點、主要參數　　 1、運行周期（T）的確定　　 V:各反應池的容量　　 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，由於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。　　 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，並且具備以下的特征：　　 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) 為獲得分離後清澄的處理水，集水機構應盡量*近水面，並可隨上清液排出後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*。（可*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。　　 設計污泥幹固體量=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-ssd）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-ssd）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。由於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。 　　 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。 　　 用於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-ssd) 0.03～0.4 　　 MLSS(mg/l) 1500～5000　　 排出比(1/m) 1/2～1/6　　 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　　 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，由於曝氣時間容易調節，故通過改變曝氣時間，也可調節有機物負荷。　　 在用地面積受限制的設施中，適宜於高負荷運行，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　　 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　　 污泥產量多少　　 適用范圍 能有效地處理中等規模以上的污水，適用於處理規模約為2000m3/d以上的設施適用於小型污水處理廠，處理規模約為2000m3/d以下，適用於不需要脫氮的設施 　　 SBR設計需特別註意的問題 　　 （一）主要設施與設備　　 1、設施的組成　　 2、反應池　　 反應池水深過深，基於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。　　3、排水裝置　　 在設定一個周期的排水時間時，必須註意以下項目： 　　 ①上清液排出裝置的溢流負荷——確定需要的設備數量；　　 SBR工藝的需氧與供氧　　 SBR工藝有機物的降解規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。由於SBR工藝有機物濃度是逐漸變化的，在反應初期，池內有機物濃度較高，如果供氧速率小於耗氧速率，則混合液中的溶解氧為零，對單一的微生物而言，氧氣的得到可能是間斷的，供氧速率決定瞭有機物的降解速率。隨著好氧進程的深入，有機物濃度降低，供氧速率開始大於耗氧速率，溶解氧開始出現，微生物開始可以得到充足的氧氣供應，有機物濃度的高低成為影響有機物降解速率的一個重要因素。從耗氧與供氧的關系來看，在反應初期SBR反應池保持充足的供氧，可以提高有機物的降解速度，隨著溶解氧的出現，逐漸減少供氧量，可以節約運行費用，縮短反應時間。SBR反應池通過曝氣系統的設計，采用漸減曝氣更經濟、合理一些。 　　 SBR工藝排出比（1/m）的選擇　　 SBR工藝排出比（1/m）的大小決定瞭SBR工藝反應初期有機物濃度的高低。排出比小，初始有機物濃度低，反之則高。根據微生物降解有機物的規律，當有機物濃度高時，有機物降解速率大，曝氣時間可以減少。但是，當有機物濃度高時，耗氧速率也大，供氧與耗氧的矛盾可能更大。此外，不同的廢水活性污泥的沉降性能也不同。污泥沉降性能好，沉淀後上清液就多，宜選用較小的排出比，反之則宜采用較大的排出比。排出比的選擇還與設計選用的污泥負荷率、混合液污泥濃度等有關。 　　 SBR反應池混合液污泥濃度 　　 根據活性污泥法的基本原理，混合液污泥濃度的大小決定瞭生化反應器容積的大小。SBR工藝也同樣如此，當混合液污泥濃度高時，所需曝氣反應時間就短，SBR反應池池容就小，反之SBR反應池池容則大。但是，當混合液污泥濃度高時，生化反應初期耗氧速率增大，供氧與耗氧的矛盾更大。此外，池內混合液污泥濃度的大小還決定瞭沉淀時間。污泥濃度高需要的沉淀時間長，反之則短。當污泥的沉降性能好，排出比小，有機物濃度低，供氧速率高，可以選用較大的數值，反之則宜選用較小的數值。SBR工藝混合液污泥濃度的選擇應綜合多方面的因素來考慮。　　 關於污泥負荷率的選擇　　 污泥負荷率是影響曝氣反應時間的主要參數，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；當廢水易於生物降解時，污泥負荷率隨著增大。污泥負荷率的選擇應根據廢水的可生化性以及要求的出水水質來確定。 　　 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。 　　 在進水期采用水下攪拌器進行攪拌，進水電動閥的關閉采用液位控制，根據水解酸化需要的時間確定開始曝氣時刻，將調節、水解酸化工藝與SBR工藝有機的結合在一起。反應池進水開始作為閑置期的結束則可以使整個系統能正常運行。具體操作方式如下所述： 　　 進水開始既為閑置結束，通過上一組SBR池進水結束時間來控制；　　 水解酸化時間由進水開始至曝氣反應開始，包括進水期，這段時間可以根據水量的變化情況與需要的水解酸化時間來確定，不小於在最小流量下充滿SBR反應池所需的時間。　　 曝氣反應開始既為水解酸化攪拌結束，曝氣反應時間可根據計算得出。 　　 沉淀時間根據污泥沉降性能及混合液污泥濃度決定，它的開始即為曝氣反應的結束。 　　 排水時間由潷水器的性能決定，潷水結束可以通過液位控制。　　 培養活性污泥需要有菌種和菌種所需要的營養物。對於城市污水，其中的菌種和營養都具備，可以直接進行培養。對於工業廢水，由於其中缺乏專性菌種和足夠的營養，因此在投產時除用一般的菌種和所需要營養培養足夠的活性污泥外，還應對所培養的活性污泥進行馴化，使活性污泥微生物群體逐漸形成具有代謝特定工業廢水的酶系統，具有某種專性。　　 活性污泥培養馴化成熟後，就開始試運行。試運行的目的使確定最佳的運行條件。 　　 在活性污泥系統的運行中，影響因素很多，混合液污泥濃度、空氣量、污水量、污水的營養情況等。活性污泥法要求在曝氣池內保持適宜的營養物與微生物的比值，供給所需要的氧，使微生物很好的和有機物相接觸，全體均勻的保持適當的接觸時間。　　 導致污泥沉降性能惡化的原因是多方面的，但都表現在污泥容積指數（SVI）的升高。SBR工藝中由於反復出現高濃度基質，在菌膠團菌和絲狀菌共存的生態環境中，絲狀菌一般是不容易繁殖的，因而發生污泥絲狀菌膨脹的可能性是非常低的。SBR較容易出現高粘性膨脹問題。這可能是由於SBR法是一個瞬態過程，混合液內基質逐步降解，液相中基質濃度下降瞭，但並不完全說明基質已被氧化去除，加之許多污水的污染物容易被活性污泥吸附和吸收，在很短的時間內，混合液中的基質濃度可降至很低的水平，從污水處理的角度看，已經達到瞭處理效果，但這僅僅是一種相的轉移，混合液中基質的濃度的降低僅是一種表面現象。可以認為，在污水處理過程中，菌膠團之所以形成和有所增長，就要求系統中有一定數量的有機基質的積累，在胞外形成多糖聚合物（否則菌膠團不增長甚至出現細菌分散生長現象，出水渾濁）。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，致使發生污泥的高粘性膨脹。 　　 污染物在混合液內的積累是逐步的，在一個周期內一般難以馬上表現出來，需通過觀察各運行周期間的污泥沉降性能的變化才能體現出來。為使污泥具有良好的沉降性能，應註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。 Tags:禮品,souvenir,贈品,文具,紀念品,環保,環保袋批發,禮品訂造,筆,餐具,帆布袋,canvas bag,獎座,毛巾,水樽