SBR 處理污水工藝的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢

SBR(SequencingBatchActivatedSludgeReactorTechnology)即序批式活性污泥處理系統,是20世紀70年代由美國NatreDame大學(xué)的RIrvine博士將老式的充排系統改進(jìn)并發(fā)展而成的。早期的污水處理池由于進(jìn)出水切換復雜和控制設備方面的原因,限制了其發(fā)展。但隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,計算機和自動(dòng)控制技術(shù)的加入,使SBR在城市污水、工業(yè)廢水中的應用越來(lái)越廣泛,目前,SBR工藝已成為各國競相開(kāi)展的熱門(mén)工藝。

1工作原理及基本運行操作

SBR工藝處理污水,其核心處理設備是一個(gè)序批式間歇反應器(SBR反應器),SBR省去了許多處理構筑物,所有反應器都在一個(gè)SBR反應器中運行,通過(guò)時(shí)間控制來(lái)使SBR反應器實(shí)現各階段的操作目的,在流態(tài)上屬于完全混合式,實(shí)現了時(shí)間上的推流,有機污染物隨著(zhù)時(shí)間的推移而降解。

SBR工藝整個(gè)運行周期由進(jìn)水、反應、沉淀、出水和閑置5個(gè)基本工序組成,都在一個(gè)設有曝氣或攪拌的反應器內依次進(jìn)行。在處理過(guò)程中,周而復始地循環(huán)這種操作周期,以實(shí)現污水處理目的�，F將整個(gè)工藝的操作要點(diǎn)與功能闡述如下。

1.1進(jìn)水工序

污水注入之前,反應器處于待機狀態(tài),此時(shí)沉淀后的上清液已經(jīng)排空,反應器內還儲存著(zhù)高濃度的活性污泥混合液,此時(shí)反應器內的水位為最低。注入污水,注入完畢再進(jìn)行反應,從這個(gè)意義上說(shuō),反應器又起到了調節池的作用,所以SBR法受負荷變動(dòng)影響較小,對水質(zhì)、水量變化的適應性較好。

1.2反應工序

當污水達到預定高度時(shí),便開(kāi)始反應操作,可以根據不同的處理目的來(lái)選擇相應的操作。例如控制曝氣時(shí)間可以實(shí)現BOD的去除、消化、磷的吸收等不同要求,控制曝氣或攪拌器強度來(lái)使反應器內維持厭氧或缺氧狀態(tài),實(shí)現消化、反硝化過(guò)程。

1.3沉淀工序

本工序中SBR反應池相當于二沉池,停止曝氣和攪拌,使混合液處于靜止狀態(tài),活性污泥進(jìn)行重力沉淀和上清液分離。SBR反應器中的污泥沉淀是在完全靜止的狀態(tài)下完成的,受外界干擾小。此外,靜止沉淀還避免了連續出水容易帶走密度輕、活性好的污泥的問(wèn)題。因此,SBR工藝沉降時(shí)間短、沉淀效率高,能使污泥保持較好的活性。沉淀時(shí)間依據污水類(lèi)型以及處理要求具體設定,一般為1h～2h。

1.4出水工序

排出沉淀后的上清液,恢復到周期開(kāi)始時(shí)的最低水位,剩下的一部分處理水,可以起到循環(huán)水和稀釋水的作用。沉淀的活性污泥大部分作為下個(gè)周期的回流污泥作用,剩余污泥則排放。

1.5閑置工序

SBR池處于空閑狀態(tài),微生物通過(guò)內源呼吸復活性,溶解氧濃度下降,起到一定的反硝化作用而進(jìn)行脫氮,為下一運行周期創(chuàng )造良好的初始條件。由于經(jīng)過(guò)閑置期后的微生物處于一種饑餓狀態(tài),活性污泥的表面積更大,因而在新的運行周期的進(jìn)水階段,活性污泥便可發(fā)揮其較強的吸附能力對有機物進(jìn)行初始吸附去除。另外,待機工序可使池內溶解氧進(jìn)一步降低,為反硝化工序提供良好的工況。

2 SBR工藝性能特點(diǎn)

2.1SBR工藝的優(yōu)越性

(1)工藝流程簡(jiǎn)單,運轉靈活,基建費用低。SBR工藝中主體設備就是一個(gè)SBR反應器,從上面的分析也可以看出,一個(gè)SBR池扮演了多個(gè)角色:調解混合池、反應池(厭氧、缺氧和好氧三種)、沉淀池和部分濃縮池�；�本上所有的操作都在這樣一個(gè)反應器中完成,在不同的時(shí)間內進(jìn)行泥水混合,有機物的氧化、消化、脫氮,磷的吸收與釋放以及泥水分離等。它不需要設二沉池和污泥回流設備,一般情況下也不用設調節池和初沉池。所以,采用SBR工藝的污水處理系統大大減少構筑物的數量,節約了基建費用,而且往往具有布置緊湊、節省占地的優(yōu)點(diǎn)。

(2)處理效果良好,出水可靠。從反應動(dòng)力學(xué)角度分析,SBR反應器有其獨具的優(yōu)越性。根據活性污泥反應動(dòng)力學(xué)模型,目前連續流生物處理反應器主要有完全混合和推流式兩種流態(tài),在連續流的推流式反應器中,曝氣池的各斷面上只有橫向混合,不存在縱向的“返混”�；�質(zhì)濃度從進(jìn)水處的最高逐漸降解至出水處的最次濃度,提供了最大的生化反應推動(dòng)力。在運行的曝氣反應階段,反應器內的混合液雖然處于完全混合狀態(tài),但其基質(zhì)和微生物的濃度隨時(shí)間而逐漸降低,相當于一種時(shí)間意義上的推流狀態(tài)。所以SBR反應器實(shí)現了連續流中兩種反應器的特點(diǎn)。

(3)較好的除磷脫氮效果。除磷脫氮是一個(gè)相對復雜的過(guò)程,需要在處理過(guò)程中提供厭氧、缺氧、好氧各階段,以實(shí)現硝化反硝化脫氮和吸收釋放磷的目的。在SBR法中,在一個(gè)單一的反應器就可達到不同目的。因為在SBR法通過(guò)5個(gè)工序時(shí)間上的安排,較容易地實(shí)現厭氧、缺氧與好氧狀態(tài)交替出現,可以最大限度地滿(mǎn)足生物脫氮除磷理論上的環(huán)境條件。
(4)污泥沉降性能良好�；钚晕勰嗯蛎浭腔钚晕勰嗵幚磉^(guò)程中常常發(fā)生的問(wèn)題。污泥膨脹問(wèn)題90%以上是絲狀菌污泥膨脹,由于絲狀菌過(guò)度繁殖,菌膠團的生長(cháng)繁殖受到抑制,很多絲狀菌伸出污泥表面之外,使得絮狀體松散,沉淀性惡化。SBR法可以有效控制絲狀菌的過(guò)度繁殖,污泥SVI較低,是一種污泥沉降性能較為良好的工藝。

(5)對水質(zhì)水量比變化的適應性強。處理效果會(huì )受到水質(zhì)水量的影響,主要是因為它會(huì )改變處理環(huán)境,而微生物對其生存環(huán)境條件的要求往往比較嚴格。所以,從理論上分析,完全混合式反應器比推流式反應器有更強的耐沖擊負荷的能力。SBR工藝雖然對于時(shí)間來(lái)說(shuō)是理想的推流式處理過(guò)程,但反應器構造上保持了典型的完全混合式的特性。因此能承受較大的水質(zhì)水量的波動(dòng),具有較強的耐沖擊負荷的能力。

2.2SBR工藝的局限性

(1)反應器容積利用率低。由于SBR反應器水位不恒定,反應器有效容積需要按照最高水位來(lái)設計,大多數時(shí)間,反應器內水位均達不到此值,所以反應器容積利用率低。

(2)水頭損失大。由于SBR池內水位不恒定,如果通過(guò)重力流入后續構筑物,則造成后續構筑物與SBR池的位差較大,特殊情況下還需要用泵進(jìn)行二次提升。

(3)不連續的出水,要求后續構筑物容積較大,有足夠的接受能力。而且不連續出水,使得SBR工藝串聯(lián)其他連續處理工藝時(shí)較為困難。

(4)峰值需氧量高。SBR工藝處于時(shí)間上的推流,因此也具有推流工藝這一缺點(diǎn)。開(kāi)始時(shí)污染物濃度較高,需氧量也較高,按照此值來(lái)確定曝氣量,但隨后污染物濃度隨時(shí)間下降,需氧量也隨之下降,因此整個(gè)系統氧的利用率低。

(5)設備利用率低。當幾個(gè)SBR反應器并聯(lián)運行時(shí),每個(gè)反應器在不同的時(shí)間內分別充當進(jìn)水調節池,曝氣池或是沉淀池,但每個(gè)反應器內均需設有一套曝氣系統、潷水系統等相應設備,而各池是交替運行的,因此,設備的利用率低。

(6)不適合用于大型污水處理廠(chǎng)。采用SBR工藝的污水處理廠(chǎng)規模一般在20000t以下,規模大于100000t的污水處理廠(chǎng)幾乎沒(méi)有采用SBR工藝的。

3 SBR工藝的發(fā)展

傳統或經(jīng)典的SBR工藝形式在工程中存在一定的局限性。譬如,若進(jìn)水流量大,則需調節反應系統,從而增大投資;而對出水水質(zhì)有特殊要求,如脫除磷等則還需對工藝進(jìn)行適當改進(jìn)。因而在工程應用實(shí)踐中,SBR傳統工藝逐漸產(chǎn)生了各種新的變型,以下分別介紹幾種主要的形式。

3.1ICEAS工藝

ICEAS(IntermittentCyclicExtendedAeratlonSystem)工藝的全稱(chēng)為間歇循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥工藝。它于20世紀80年代初在澳大利亞興起,是變形的SBR工藝。

ICEAS與傳統的SBR相比,最大的特點(diǎn)是:在反應器的進(jìn)水端增加了一個(gè)預反應區,運行方式為連續進(jìn)水(沉淀期和排水期仍保持進(jìn)水)間歇排水,沒(méi)有明顯的反應階段和閑置階段。這種系統在處理市政污水和工業(yè)廢水方面比傳統的SBR系統費用更省、管理更方便。但是由于進(jìn)水貫穿于整個(gè)運行周期的每個(gè)階段,沉淀期進(jìn)水在主反應區底部造成水力紊動(dòng)而影響泥水分離時(shí)間,因而,進(jìn)水量受到了一定限制,通常水力停留時(shí)間較長(cháng)。

3.2CASS(CAST,CASP)工藝

CASS(CyclicActivatedSludgeSystem)或CAST(-Technology)或CASP(-Process)工藝是一種循環(huán)式活性污泥法。該工藝的前身為ICEAS工藝,由Goronszy開(kāi)發(fā)并在美國和加拿大獲得專(zhuān)利。

與ICEAS工藝相比,預反應區容積較小,是設計更加優(yōu)化合理的生物反應器。該工藝將主反應區中部分剩余污泥回流至選擇器中,在運作方式上沉淀階段不進(jìn)水,使排水的穩定性得到保障。CASS工藝適用于含有較多工業(yè)廢水的城市污水及要求脫氮除磷的處理。

3.3IDEA工藝

間歇排水延時(shí)曝氣工藝(IDEA)基本保持了CAST藝的優(yōu)點(diǎn),運行方式采用連續進(jìn)水、間歇曝氣、周期排水的形式。與CAST相比,預反應區(生物選擇器)改為與SBR主體構筑物分立的預混合池,部分剩余污泥回流入預混合池,且采用反應器中部進(jìn)水。預混合池的設立可以使污水在高絮體負荷下有較長(cháng)的停留時(shí)間,保證高絮凝性細菌的選擇。

3.4DAT-IAT工藝

DAT-IAT藝是利用單—SBR池實(shí)現連續運行的新型工藝,介于傳統活性污泥法與典型的SBR工藝之間,既有傳統活性污泥法的連續性和高效性,又具有SBR的靈活性,適用于水質(zhì)水量大的情況。DAT-IAT工藝主體構筑物由需氧池(DAT)和間歇曝氣池(IAT)組成,一般情況下DAT連續進(jìn)水,連續曝氣,其出水進(jìn)入IAT,在此可完成曝氣、沉淀、澆水和排出剩余污泥工序,是SBR的又一變型。

3.5UNITANK工藝

典型的UNITANK系統,其主體為三格池結構,三池之間為連通形式,每池設有曝氣系統,既可采用鼓風(fēng)曝氣,也可采用機械表面曝氣,并配有攪拌,外側兩池設出水堰以及污泥排放裝置,兩池交替作為曝氣和沉淀池,污水可進(jìn)入三池中的任何一個(gè)。在一個(gè)周期內,原水連續不斷進(jìn)入反應器,通過(guò)時(shí)間和空間的控制,形成好氧、厭氧或缺氧的狀態(tài)。UNITANK系統除保持原有的自控以外,還具有池子結構簡(jiǎn)單、出水穩定、不需回流等特點(diǎn),而通過(guò)進(jìn)水點(diǎn)的變化可達到回流和脫氮、除磷等目的。來(lái)源：谷騰水網(wǎng)