《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(diǎn)四 SBR法的變形工藝 1 ICEAS法 2 DAT IAT法 3 CASS CyclicActivatedSludgeSystem 五 結(jié)語(yǔ) 一 SBR法的產(chǎn)生及發(fā)展 SBR法的英文名稱為SequencingBatchReactor 國(guó)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(jì)初 英國(guó)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(duì)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(gè)世紀(jì)以來(lái)序列法幾乎被人們遺忘 至70年代 隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展人類對(duì)生活質(zhì)量要求逐漸提高 人們的環(huán)境保 護(hù)意識(shí)日益增強(qiáng) 美國(guó)NatreDame大學(xué)的R L Irvine率先重新評(píng)價(jià)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(shí)驗(yàn)室以及在污水處理工程實(shí)際中對(duì)于間歇進(jìn)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(xué)技術(shù)基礎(chǔ) 為這種工藝的推廣應(yīng)用建立了理論依據(jù) 稱這種間歇進(jìn)水間歇排水的活性污泥工藝為SBR 至80年代 歐 美 澳發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛開發(fā)利用這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于各類廢水的處理達(dá)標(biāo)排放 最初的SBR工藝是在一個(gè)池子中依時(shí)間順序完成進(jìn)水 曝氣 沉淀 排水 排泥全過(guò)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(duì)進(jìn)水 曝氣 沉 淀 排泥進(jìn)行時(shí)序控制 為了處理連續(xù)流入的污水 至少需要兩個(gè)池子交替進(jìn)行進(jìn)水 如果要求脫氮除磷 就必須在運(yùn)行周期中增加缺氧 厭氧階段 因而必須相應(yīng)延長(zhǎng)運(yùn)行周期 間歇進(jìn)水給操作帶來(lái)了麻煩 在池子組合上也必須考慮來(lái)水的分配 于是出現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水的ICEAS工藝 ICEAS工藝的容積利用率不夠高 一般未超過(guò)60 反應(yīng)池沒(méi)得到充分利用 相當(dāng)一段時(shí)間曝氣設(shè)備閑置 為了提高反應(yīng)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(duì)有機(jī)物的去除取得了較好的效果 但脫氮除磷不夠理想 這是因?yàn)樗鼈兊娜毖趿椎尼尫挪怀浞?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(shí)間內(nèi) 而且是從好氧條件逐漸轉(zhuǎn)變過(guò)去的 反硝化和為了開發(fā)出具有各種SBR工藝的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)又能克服其缺點(diǎn)的工藝 國(guó)內(nèi)外污水處理科技界正在進(jìn)行多方面的試驗(yàn)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(diǎn)是保留SBR工藝共同具有的各種優(yōu)點(diǎn) 又設(shè)法實(shí)現(xiàn)在一個(gè)反應(yīng)池中連續(xù)進(jìn)水 連續(xù)出水 常水位運(yùn)行 簡(jiǎn)化出水設(shè)施 提高容積利用率 增強(qiáng)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(yàn) 有的已建成運(yùn)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(yīng)機(jī)制及去除污染物的機(jī)理與傳統(tǒng)的活性污泥法基本相同 只是運(yùn)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(shí)間順序來(lái)分割流程各單元 整個(gè)過(guò)程對(duì)于單個(gè)操作單元而言是間歇進(jìn)行的 但是通過(guò)多個(gè)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(yīng) 池在一定時(shí)間間隔內(nèi)充滿污水 以間歇處理方式運(yùn)行 處理后混合液沉淀一段時(shí)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(fù)運(yùn)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(yùn)行操作在空間上是按序列間隔的方式進(jìn)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(gè)SBR池并聯(lián) 按次序間歇運(yùn)行 二是SBR池的運(yùn)行操作在時(shí)間上也是按次序排列 間歇運(yùn)行的 典型的SBR系統(tǒng)分 為進(jìn)水 反應(yīng) 沉淀 排水與閑置五個(gè)階段 進(jìn)水曝氣沉淀排水閑置 進(jìn)水工序在污水注入之前 反應(yīng)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(jìn)行反應(yīng) 從這個(gè)意義 上說(shuō) 反映器起到調(diào)節(jié)池的作用 因此 反應(yīng)器對(duì)水質(zhì)和水量的變動(dòng)需要一定的適應(yīng)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(jìn)行其他的操作過(guò)程 如曝氣 即可取得預(yù)曝氣的效果 又可取得使污泥再生恢復(fù)其活性的作用 也可以根據(jù)要求 如脫氮 釋放磷等 則進(jìn)行緩速攪拌 本工序所用時(shí)間 則根據(jù)實(shí)際排水情況和設(shè)備條件確定 從工藝效果上要求 注入時(shí)間以短為宜 瞬間最好 但這在實(shí)際上有時(shí)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(dá)到預(yù)定高度后 即開始反應(yīng)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(yīng)的技術(shù)措施 如前三項(xiàng)為曝氣 后一項(xiàng)則為緩速攪拌 并根據(jù)需要達(dá)到的程度以決定反應(yīng)的延續(xù)時(shí)間 如根據(jù)需要 使反應(yīng)器連續(xù)地進(jìn)行BOD去除 消化 反硝化反應(yīng) BOD去除 消化反應(yīng) 曝氣時(shí)間較長(zhǎng) 而在進(jìn)行反硝化時(shí) 應(yīng)停止曝氣 使反應(yīng)器進(jìn)入缺氧狀態(tài) 進(jìn)行緩速攪拌 此時(shí)為了向反應(yīng)器 內(nèi)補(bǔ)充電子受體 應(yīng)投加甲醛或注入少量有機(jī)污水 在本工序的后期 進(jìn)入下一步沉淀過(guò)程之前 還要進(jìn)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(guò)程的正常進(jìn)行 如需要排泥 也在本工序后期進(jìn)行 沉淀工序本工序相當(dāng)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?fàn)顟B(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(shí)間基本同二次沉淀池 一般為1 5 2 0h 排放工序經(jīng)過(guò)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(yīng)器內(nèi)殘留一部分活性污泥作為泥種 待機(jī)工序也稱閑置工序 即在處理水排放后 反應(yīng)器處于停滯狀態(tài) 等待下一個(gè)操作周期開始的階段 此工序時(shí)間應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)具體情況而定 三 SBR法的理論分析及工藝特點(diǎn) SBR法的理論分析 1 流態(tài)理論由于SBR時(shí)間的不可逆性 根本不存在反混現(xiàn)象 所以SBR在時(shí)間上屬于理想推流式反應(yīng)器 2 理想沉淀理論經(jīng)典的SBR反應(yīng)器在沉淀過(guò)程沒(méi)有進(jìn)水的擾動(dòng) 屬于理性沉淀流 3 推流反應(yīng)器理論假設(shè)在推流和完全混合式反應(yīng)器中 有機(jī)物降解服從一級(jí)反應(yīng) 推流式反應(yīng)器與完全混合反應(yīng)器在 相同的污泥濃度下 達(dá)到相同的去除效率下所需反應(yīng)器容積比 有下式成立 其中 為去除率 從數(shù)學(xué)上可以證明當(dāng)去除率趨近于零時(shí)等于1 其他情況下始終大于1 就是說(shuō)達(dá)到相同的去除率推流式反應(yīng)器要比完全混合式反應(yīng)器所需要的反應(yīng)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(zhǔn)則這個(gè)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(duì)于不同基質(zhì) 其生長(zhǎng)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(zhǎng)限制性基質(zhì)濃度 mg L max 實(shí)際和最大生長(zhǎng)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(dāng)基質(zhì)濃度很低時(shí) 將具有高的生長(zhǎng)速率 并占有優(yōu)勢(shì) 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(tuán)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(yīng)器對(duì)有機(jī)物去除小果好 對(duì)難降解有機(jī)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(jī)物的降解 SBR的工藝特點(diǎn) 工藝簡(jiǎn)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(shuō) 廢水處理工程問(wèn)題 實(shí)質(zhì)上是個(gè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題 2 能有效地控制污泥膨脹根據(jù)選擇性準(zhǔn)則 由于基質(zhì)濃度較高 故絲狀菌的生長(zhǎng)受到抑制 同時(shí)推流式曝氣池在整個(gè)池長(zhǎng)的有機(jī)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(zhǎng)速率都大于絲狀菌的生長(zhǎng)速率 只有在反應(yīng)的末期一段時(shí)間內(nèi)絮狀菌的生長(zhǎng)沒(méi)有絲狀菌的生長(zhǎng)速率快 但絲狀菌短時(shí)間內(nèi)的優(yōu)勢(shì)不會(huì)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(yīng)推動(dòng)力序列法為微生物的培養(yǎng) 篩選提供了一個(gè)飽饑生長(zhǎng)環(huán)境 在進(jìn)水期 為微生物的富營(yíng)養(yǎng)期 微生物大量吸收水中有機(jī)物作為自身生長(zhǎng)繁殖的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量 在非進(jìn)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(xì)胞貯存物質(zhì)及能量進(jìn)行代謝活動(dòng) 這種周期性的厭氧 缺氧 好氧反應(yīng) 有助于微生物細(xì)胞貯存機(jī)能的激活 據(jù)測(cè)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(jìn)水時(shí)有機(jī)物濃度最 高出水時(shí)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(kuò)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(yīng)推動(dòng)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(lán)藻大爆發(fā)是由于進(jìn)入湖中的廢水含過(guò)量N P引起 序列法中厭氧 缺氧 好氧交替變化的環(huán)境對(duì)除P脫N有特效 而無(wú)需外加其它化學(xué)藥品 序列法每個(gè)階段的功能如下 進(jìn)水階段 攪拌 厭氧狀態(tài)釋放磷 反應(yīng)階段 曝氣 好氧狀態(tài)降解有機(jī)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(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷由于序列法的曝氣槽起著進(jìn)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(wú)短路之虞 反應(yīng)池中污泥濃度MLSS高 則F M值低 因而具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷 四 SBR的變形工藝 一 ICEAS法ICEAS工藝屬于連續(xù)進(jìn)水系列 是間歇循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法的簡(jiǎn)稱 它在反應(yīng)器的進(jìn)水端增加了一個(gè)預(yù)反應(yīng)區(qū) 運(yùn)行方式為連續(xù)進(jìn)水 間歇曝氣 周期排水 沒(méi)有明顯的反應(yīng)階段和閑置階段 經(jīng)預(yù)處理的污水連續(xù)不斷地進(jìn)入反應(yīng)池前部的預(yù)反應(yīng)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(yù)反應(yīng)區(qū)隔墻下部的孔眼以低速 0 03 0 05m min 進(jìn)入主反應(yīng)區(qū) 在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)按照 曝氣 閑 置 沉淀 潷水 程序周期運(yùn)行 使污水在反復(fù)的 好氧 厭氧 中完成去碳 脫氮和除磷 反應(yīng)器的基本構(gòu)造如下圖 ICEAS工藝的優(yōu)點(diǎn) 1 采用連續(xù)進(jìn)水 減少了運(yùn)行操作的復(fù)雜性 費(fèi)用低 管理方便 可應(yīng)用于較大型的污水處理廠 2 兩個(gè)池子交替運(yùn)行 不同時(shí)曝氣和排水 因而運(yùn)行周期較短 3 對(duì)污水預(yù)處理的要求不高 只需設(shè)置格柵和沉砂池 ICEAS工藝的缺點(diǎn) 1 預(yù)反應(yīng)區(qū) 厭氧區(qū) 時(shí)間較短 對(duì)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(shí)間和非曝氣時(shí)間為1 1 設(shè)備利用率和容積利用率低 3 進(jìn)水貫穿于整個(gè)運(yùn)行周期的各個(gè)階段 在沉淀期時(shí) 進(jìn)水在主反應(yīng)區(qū)底部造成水力紊動(dòng)而影響泥水分離時(shí)間 進(jìn)水量受到一定的限制 二 DAT IAT法DAT IAT工藝針對(duì)ICEAS工藝設(shè)計(jì)上的一些缺點(diǎn)做了改動(dòng) 將預(yù)反應(yīng)區(qū)改為與SBR反應(yīng)池IAT分立的預(yù)曝池DAT DAT連續(xù)進(jìn) 水 連續(xù)曝氣 IAT連續(xù)進(jìn)水 間歇曝氣 主體間歇反應(yīng)器IAT在沉淀階段不受進(jìn)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(diǎn) 由于DAT池連續(xù)進(jìn)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(yùn)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(dá)到脫氮除磷的目的 DAT和IAT能夠保持較長(zhǎng)的污泥齡和較高的MLSS濃度 對(duì)有機(jī)負(fù)荷及有毒物質(zhì)有較強(qiáng)的抗沖擊能力 整個(gè)工藝處理構(gòu)筑物較少 流程簡(jiǎn)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(gè)選擇器 廢水先進(jìn)入選擇SBR池上做了一定的改進(jìn) 這種工藝的最大改進(jìn)是在反應(yīng)器 與來(lái)自主反應(yīng)區(qū)的混合液混合 在厭氧條件下 聚磷菌優(yōu)勢(shì)繁殖 為高效除磷創(chuàng)造條件 至少需兩池才能運(yùn)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(yīng)區(qū) CASS工藝的特點(diǎn) 1 在反應(yīng)器入口處設(shè)一生物選擇器 并進(jìn)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(fù)荷階段 從而有利于系統(tǒng)中絮凝性細(xì)菌的生長(zhǎng)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(jìn)一步有效地抑制絲狀菌絲的生長(zhǎng)和繁殖 不發(fā)生污泥膨脹 2 CASS池只有在排水階段停止進(jìn)水 其他階段都保持進(jìn)水 即 連續(xù)進(jìn)水 間斷排水 整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi) 污泥回流系統(tǒng)都照常工作 一個(gè)典型的運(yùn)行周期為4h 其中曝氣2h 沉淀和潷 水個(gè)1h 3 CASS工藝獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和運(yùn)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(yùn)行方式上略有不同 CAST工藝沉淀階段不進(jìn)水 其他階段連續(xù)進(jìn)水 其他階段的運(yùn)行方式以及生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都基本同于CASS工藝 親們 講的不好 海涵