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1、,SCNU,课程：废水处理技术学生：王耀龙指导老师：江峰、方战强,SBR 污水生物处理技术,SCNU,SBR 法的产生及发展 SBR 法的工作原理与操作 SBR 法的理论分析及工艺特点 SBR工艺的工程应用 SBR 法的变形工艺,SBR 污水生物处理技术,SCNU,序批式活性污泥法是由美国Irvine在20世纪70年代初开发的。80年代初出现了连续进水的ICEAS工艺。随之Goranzy 教授开发了CASS和CAST工艺。90年代比利时的SEGHERS公司又开发了UNITANK系统，把经典SBR的时间推流与连续系统的空间推流结合了起来。我国于80年代中期开始对SBR进行研究。,SBR 法的产生
2、及发展,SCNU,什么是SBR？SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。,SBR 法的工作原理与操作,SCNU,SBR 法的工作原理与操作,SCNU,SBR 法的工作原理与操作,SBR处理示意图,SCNU,进水,曝气,曝气/不曝气,曝气,静置/不曝气,排水/排泥,进水期,反应期,沉淀期,排水排泥期,闲置期,污泥活化,传统SBR的操作过程,SCNU,限制性曝气：充水结束再曝气 非限制性曝气：边进水边曝气 半限制性曝气：充水后期曝
3、气,进水期三种运行方式：,传统SBR的操作过程,SCNU,SBR 法的工作原理,SCNU,SBR 法的工作原理,进水期 进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个周期的闲置期，所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反应器，待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作。因此，充水期的SBR池相当于一个变容反应器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水过程，不仅水位提高，而且进行着重要的生化反应。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。,SCNU,SBR
4、法的工作原理,反应期 在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中，反应器相应地形成厌氧缺氧好氧的交替过程。虽然SBR 反应器内的混合液呈完全混合状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置。SBR 反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的。能提高处理效率，抗冲击负荷，防止污泥膨胀。,SCNU,SBR 法的工作原理,沉淀期 相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污泥絮体靠重力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池，避免了泥水混合液流经管道，也避免了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。此外，SBR 活性污泥是在静止时沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率
5、高。,SCNU,SBR 法的工作原理,排水期 活性污泥大部分为下周期回流使用，过剩污泥进行排放，一般这部分污泥仅占总污泥的30%左右，污水排出，进入下道工序。,SCNU,SBR 法的工作原理,闲置期 上清液排放后，反应器处于停滞状态，等待下一个操作周期。在此期间，应轻微或间断的曝气，避免污泥的腐化。经过闲置的活性污泥处于内源代谢阶段，当进入下个运行周期的流入工序时，活性污泥就可以发挥较强的吸附能力增强去除作用。闲置期的长短应根据污水的性质和处理要求而定。,SCNU,传统SBR工艺,在一个池子中依时间顺序完成进水、曝气、沉淀、排水、排泥全过程,所有的工序都是间歇的；在操作上,需对各工序进行时序控
6、制；至少需要两个池子交替进水；如果要求脱氮除磷,就必须在运行周期中增加缺氧、厌氧时段,因而必须相应延长运行周期。,SBR 法的理论分析及工艺特点,SCNU,SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式 非稳定生化反应替代稳态生化反应 静置理想沉淀替代传统的动态沉淀,SBR与传统污水处理工艺不同点:,SBR 法的理论分析及工艺特点,SCNU,SBR特征及特点：,主要特征：是在运行上的有序和间歇操作。技术的核心：SBR反应池，该池集调节、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。特点：处理工序不是连续的,而是间歇的、周期性的,污水一批一批地顺序经过进水、曝气、沉淀、排水,然后又周
7、而复始。流程：,SBR 法的理论分析及工艺特点,SCNU,为什么要采用SBR工艺？,只需用一个反应池就能完成全部反应、沉淀工序 省去了连续流工艺中的二沉池 无回流污泥设施,使处理构筑物大大简化 节省占地 降低基建投资,SBR 法的理论分析及工艺特点,SCNU,工艺简单，节省费用,理想的推流过程使生化反应推力大,运行方式灵活，脱氮除磷效果好,防止污泥膨胀的最好工艺,耐冲击负荷、处理能力强,SBR的五大优点,SBR 工艺的优点,SCNU,工艺简单，节省费用 采用SBR法处理小城镇污水，要比用普通活性污泥法节省基建投资30%多。此外，采用如此简洁的SBR法工艺的污水处理系统还有布置紧凑、节省占地面积
8、的优点。生化反应推动力大 虽然反应器内的混合液呈完全混合状态，但是其底物与微生物浓度的变化在时间上是一个推流过程，并且呈现出理想的推流状态（即：从进水的最高逐渐降解至出水时的最低浓度，整个反应过程底物浓度没被稀释，尽可能地保持了最大的推动力）。,SBR 工艺的优点,SCNU,脱氮除磷效果好 容易实现好氧、缺氧与厌氧状态交替的环境条件。容易在好氧条件下增大曝气量、反应时间与污泥龄，来强化硝化反应与脱磷菌过量摄取磷过程的顺利完成。可以在缺氧条件下方便地投加原污水(或甲醇等)或提高污泥浓度等方式，提供有机碳源作为电子供体使反硝化过程更快地完成。可以在进水阶段通过搅拌维持厌氧状态，促进脱磷菌充分地释放
9、磷。,SBR 工艺的优点,SCNU,防止污泥膨胀最好的工艺 底物浓度梯度大(也是F/M梯度)，是控制膨胀的重要因素。缺氧好氧状态并存,绝大多数丝状菌，如球衣菌属等都是专性好氧菌,且SBR法中限制曝气比非限制曝气更不易膨胀。反应器中底物浓度较大。丝状菌比絮凝菌胶团的比表面积大,在低底物浓度的环境中(如完全混合式曝气池)往往占优势。泥龄短、比增长速率大。使剩余污泥的排放速率大于丝状菌的增长速率，丝状菌无法大量繁殖。,SBR 工艺的优点,SCNU,耐冲击负荷能力强 SBR工艺对水质变化并不敏感，一般在生化反应可接受范围内均能适应。水量变化对工艺的影响则较大，因为水量的变化会带来系统曝气的不均匀性问题
10、，或是影响到单系列的运行周期从而影响处理效果。,SBR 工艺的优点,SCNU,需处理水量较大时，对于单一SBR 反应池要较大的容积。对于多个SBR 反应池，其进水和排水的阀门自动切换频繁。设备的闲置率较高。污水提升耗能较大。对自动化控制有一定的要求。,SBR 工艺的缺点,SCNU,SBR 法处理工艺的影响因素,溶解氧（DO）反应器中溶解氧的高低对除磷脱氮效果有较大的影响。若溶解氧偏低，出水中的NH4+-N 值将会升高，若DO 过低，在沉淀阶段就会出现厌氧状态，而有磷释放出来，致使出水中的磷含量升高。反应器中DO 亦不可过高，DO 过高会使污泥絮体变得细小而分散，出水混浊，而且将导致缺氧阶段溶解
11、氧降不下来，反硝化反应受到抑制，而反应器中NO3-N 浓度高又将影响缺氧阶段磷的释放，降低除磷效果。,SCNU,SBR 法处理工艺的影响因素,pH 值 微生物活性与水中pH 值关系密切，pH 为69时生物活性最强。在硝化过程中，会产生部分H+，消耗反应器中混合液的碱度。很多工艺都向系统中加碱以维持pH 稳定，保证氨氮的硝化程度，采用同步硝化反硝化脱氮也可解决这一问题。反应初期，微生物对有机物和含氮化合物的降解，引起水中pH 值下降，随着氨氮经硝化作用转化为亚硝酸盐氮进入反硝化阶段，由于反硝化不断产生碱度，pH值下降过程很快结束然后快速上升。,SCNU,SBR 法处理工艺的影响因素,污泥龄 污泥
12、龄短，排放污泥量大，可除去较多的磷。而为了提高氮的脱除量，就需要采用较长的污泥龄，因为硝化菌增殖速度较慢，没有足够长的污泥龄，就难以保证硝化菌有足够的数量。所以，若要同时达到较好的除磷脱氮效果，需选择合适的污泥龄.,SCNU,SBR 法处理工艺的影响因素,营养物 活性污泥系统中，微生物生长所需要的营养物要呈一定比例，通常所需有机物与氮、磷的比BODNP=10051。,SCNU,SBR工艺的工程应用,适用规模 尽管SBR在大、中、小型污水处理厂中均有应用，但受工艺特点和设备性能参数的限制，SBR工艺反应池数量较多，监控、调节较复杂，对系统控制、设备维护保养要求较高。目前，从我国滗水器的性能质量、
13、自控系统及运行管理水平的角度考虑，SBR工艺较适合处理规模在15万m3/d以下的中、小型污水厂。,SCNU,处理效果 不增加化学处理，SBR工艺能达城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级B标准。但若需采用化学除磷以达更好的出水水质，则该工艺不如其它具有独立二沉池的工艺易操作，主要问题是药剂投加和混合的均匀性较难实现，并且需要与运行周期的阶段控制相联动和连锁，增加了自控系统的难度和运行的不稳定性。,SBR工艺的工程应用,SCNU,至2006年底，我国投产并运行SBR工艺（包括CAST、DAT-IAT、ICEAS、CASS和MSBR等改良SBR工艺）的城市污水处理厂约有130座。,SBR工艺的工程应
14、用,SCNU,改良型SBR工艺之一 ICEAS工艺,ICEAS工艺连续进水、周期排水，延时曝气活性污泥法,ICEAS工艺，每个池子分为预反应区和主反应区两部分,预反应区一般处于缺氧状态,主反应区是曝气反应的主体。采用连续进水系统,减少了运行操作的复杂性,故适用于较大规模的污水处理。,ICEAS工艺简介,研发背景：经典SBR反应器的间歇运行会带来曝气、搅拌、排水等设备的利用率不高的问题。考虑到其间歇进水给操作带来的麻烦因而进行了改进，工艺上采用连续进水、间歇排水的运行方式。,SCNU,改良型SBR工艺之一 ICEAS工艺,SCNU,改良型SBR工艺之一 ICEAS工艺,SCNU,改良型SBR工艺
15、之一 ICEAS工艺,与经典SBR工艺相比,ICEAS工艺的优缺点有：,缺点,优点,SCNU,Cyclic Activated Sludge System(循环式活性污泥法),CASS工艺是在ICEAS工艺的基础上开发出来的。一定程度上改进了ICEAS工艺污泥膨胀及沉淀扰动的问题。通常CASS分为三个反应区:生物选择器(DO0.5mg/L)、好氧区(DO=(23)mg/L。CASS工艺包括充水-曝气、充水-泥水分离、滗水和充水-闲置等四个阶段。,改良型SBR工艺之二 CASS工艺,SCNU,反应器特点：与ICEAS相比，预反应区容积较小，并设计成更加优化合理的生物选择器，而且增加了活性污泥的回
16、流。运行特点：CASS工艺运行时边进水边曝气，同时将主反应区的污泥回流至生物选择器。在沉淀阶段停止曝气，但是在沉淀过程中不仅不停止进水，而目污泥回流系统也不停止。,CASS 反应池图,改良型SBR工艺之二 CASS工艺,SCNU,与经典SBR相比，CASS工艺特点：,1、稳定性,2、污泥回流,3、经济性比较,与经典SBR相比，CASS工艺设污泥回流，增加了系统运行费用。且CASS工艺要求的自动化程度更高。,在主反应池末端设有潜水泵，污泥通过潜水泵不断从主曝气区抽送至生物选择器中。污泥回流可以有效防止污泥膨胀的产生。,生物选择器的设置加强了微生物对磷的释放、反硝化、对有机物的吸附吸收等作用，增加
17、了系统运行的稳定性。,改良型SBR工艺之二 CASS工艺,SCNU,研发背景:UNITANK 工艺是1987年INTERBREW与KU Leuven 基于三沟式氧化沟结构提出的一种活性污泥法污水处理新技术。该工艺集合了传统活性污泥法和SBR 运行模式的优点，把连续系统的空间推流与SBR 法的时间推流生化处理过程合二为一，整个系统连续进水和连续出水，而单个池子相对为间歇进水和间歇排水，通过灵活的时间和空间控制，适当改变曝气搅拌方式和增大水力停留时间，可达到脱氮除磷效果。,改良型SBR工艺之三 UNITANK工艺,SCNU,典型的单段 UNITANK系统由一个矩形反应池组成，此矩形反应池被分为三格
18、方池结构。三池之间通过隔墙开口实现水力导通，每个单元池中设有曝气系统和搅拌器，在两侧单元池设固定溢流出水堰和剩余污泥排放口，该二池交替作为曝气池和沉淀池，但中间单元池只作曝气池。,改良型SBR工艺之三 UNITANK工艺,SCNU,单段好氧运行过程：每个运行周期包括两个主体运行阶段，这两个阶段的运行过程完全相同，是相互对称的。第一个主体运行阶段包括3个过程。,与其它SBR最大不同之处：可在恒定水位下连续运行。（右图为好氧处理系统）,改良型SBR工艺之三 UNITANK工艺,SCNU,第一个主体运行阶段结束后，通过一个短暂的过渡段，即进入第二个主体运行阶段。第二个主体运行阶段过程改为污水从右侧池
19、进入系统，混合液通过中间池再进入作为沉淀池的左侧池，水流方向相反，操作过程相同。,改良型SBR工艺之三 UNITANK工艺,SCNU,UNITANK工艺优点：,高效性 系统中反应池有效容积能得到连续使用，不需设置闲置阶段，出水堰是固定的，不需设置浮式撇水器。经济性 三个矩形池之间水力相通，中间池壁不受单向水压，所以土建省，占地也很省。各池之间采用渠道配水，并在恒水位下交替运行，减少管道、阀门、水泵等设备的数量，水头损失小，降低了运行成本。,改良型SBR工艺之三 UNITANK工艺,SCNU,UNITANK工艺存在的问题：,改良型SBR工艺之三 UNITANK工艺,无专门的厌氧区，磷去除效果不理
20、想。系统管道布置复杂，需要大量的电动进水与空气阀门以及剩余污泥阀门，切换过于频繁，故需要较高的自动监测和自动控制水平。边池总有一段时间兼作沉淀池，而中池总作为曝气池，污水从池子第一池朝第三池流动时，把大量污泥带入到第三池中，从而造成边池污泥浓度远远高于中池，导致池容利用率和处理能力降低。缺乏准确的数学模型实现UNITANK系统高层次的自动控制。,SCNU,DAT-IAT工艺的研发背景,（为解决经典SBR存在的以下问题）,改良型SBR工艺之四 DAT-IAT工艺,SBR工艺是间歇进水、间歇曝气，这不仅使曝气阶段反应池的利用率降低，而目鼓风曝气机由于间歇运转，其额定风量和功率也比较高，整个工艺的运
21、行变得不够稳定。原污水间歇进入反应池，需要安装较为复杂的顺序进水闸阀及自控系统。当进水量较大时，SBR工艺需要多套反应池并联运行，增加了系统的复杂性。对于一些高浓度的难降解有机废水需要较长的反应时间。,SCNU,DAT-IAT工艺的主体构筑是同2个串联的反应池组成，即需氧池(Demand Aeration Tank简称DAT池和间歇曝气池(Intermittent Aeration Tank简称IAT池)组成，一般情况DAT池连续进水、连续曝气，其出水进入IAT池，在此可完成曝气、沉淀、滗水和排出剩余污泥。一部份剩余污泥由IAT池回流到DAT池。,改良型SBR工艺之四 DAT-IAT工艺,SC
22、NU,DAT-IAT工艺优点：,改良型SBR工艺之四 DAT-IAT工艺,增加了工艺处理的稳定性。DAT起到了水力均衡和防止连续进水对出水水质的影响，特别是在处理高浓度工业废水时，DAT连续曝气加强了系统对难降解有机物的降解，也使整个系统更接近于完全混合式。,提高了池容的利用率。由于DAT-IAT中DAT池连续曝气和IAT的间歇曝气，使该工艺方法的曝气容积比是最高的，达66.7%。,SCNU,提高了设备的利用率。由于DAT池连续进水，因此不需要增设进水的闸阀及自控装置；DAT池连续曝气，减少了整个系统的曝气强度，提高了曝气装置的利用率，所需鼓风机的功率也减小了。,增加了整个系统的灵活性。DAT
23、-IAT系统可以根据进出水量，水质变化来调整DAT池与IAT池的工作状态和IAT池的运转周期；同时也可根据脱氮除磷要求，调整曝气时间，调整缺氧、厌氧状态。,改良型SBR工艺之四 DAT-IAT工艺,SCNU,DAT-IAT工艺缺陷：,改良型SBR工艺之四 DAT-IAT工艺,回流污泥量大，能耗高 为了保持DAT池内较长的污泥龄和较高的微生物浓度，得在IAT池内安装污泥泵，将IAT池内的部分污泥用污泥泵连续抽回DAT池。脱氮除磷需要延长运行周期，增加搅拌 脱氮除磷要求好氧/缺氧/厌氧交替的环境，由于该工艺的缺氧、厌氧环境是从好氧环境转变过去，目只发生在滗水阶段末期，反硝化和磷的释放不充分，脱氮除
24、磷的效果是有限的。因此，可根据要求增设搅拌装置延长缺氧、厌氧的时间，但这却相应地延长了运行周期。,SCNU,除磷效果差 由于DAT-IAT工艺的厌氧只发生在滗水阶段末期，持续时间很短，磷的释放不充分，并目IAT池中残留的溶解氧和NOx-N浓度对其也会产生影响;同时，滗水阶段末期可生物降解的有机物浓度很低，使聚磷菌没有合适的基质可利用;此外，泥龄愈短，除磷效果愈好，而DAT-IAT工艺属于长泥龄工艺，故而除磷效果差。,改良型SBR工艺之四 DAT-IAT工艺,SCNU,不同类型SBR,工艺比较,SBR及改良型工艺的比较,SCNU,欢迎大家提问！提供宝贵的意见！,THANKS,SCNU,滗水器 又称滗析器,滗水器是SBR工艺中最关键的机械设备之一。起排出SBR反应池中上清液的作用。滗水器按其结构形式可分为机械式、虹吸式、自浮式、简易式等几种。目前在国内应用广泛的多为旋转式。,补充,
