活性污泥法SBR应用的浅谈

目录一、前言 .1三、SBR 工作机理 .2四、SBR 处理工艺基本流程 .3五、SBR 的特点 .3六、SBR 的应用范围 .4七、SBR 的工艺步骤 .4八、SBR 工艺设计 .6九、SBR 工艺比较 .10十、工程示范 .12十一、结语 .14参考文献 .15活性污泥法 SBR 应用的浅谈一、前言序批式活性污泥法（SBR-Sequencing Batch Reactor）是早在 1914 年就由英国学者 Ardern 和 Locket 发明了的水处理工艺。70 年代初，美国 Natre Dame 大学的 R.Irvine 教授采用实验室规模对 SBR 工艺进行了系统深入的研究，并于 1980 年在美国环保局（EPA）的资助下，在印第安那州的 Culwer 城改建并投产了世界上第一个 SBR 法污水处理厂。SBR 工艺的过程是按时序来运行的，一个操作过程分五个阶段：进水、反应、沉淀、滗水、待机。国内外对 SBR 法研究的结果表明该工艺具有下列一些优点：工艺简单，多数情况下不必设调节池和初沉池，从而节省费用；SBR 反应池生化反应推力大，处理效率高；运行方式灵活可靠，管理简单；脱氮除磷效果好；反应池中污泥活性高；沉降性能好，能有效地防止污泥膨胀，耐冲击负荷能力强；工作稳定性好。SBR 工艺的许多优点正是连续流活性污泥法所无法克服的缺点。SBR 法适应的进出水水质要求变化范围较大，不仅适合于城市生活污水的处理，而且适合于不同的工业废水处理。因此，国际上近年来 SBR 法的研究随着污水治理标准的提高，越来越引起人们的重视。目前，SBR 艺主要应用在以下几个污水处理领域：城市污水1；工业废水，主要有味精、啤酒、制药、焦化、餐饮、造纸、印染、洗涤、屠宰等工业的污水处理。二、SBR 的概念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。 与传统污水处理工艺不同，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。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR 技术的核心是 SBR 反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。三、SBR 工作机理 3.1 生化处理过程污水分批注入反应池，然后按顺序进行反应、沉淀，处理水（上清液）分批排出，完成一个处理过程。 进水初期，由于没有向系统供气，混合液中游离氧和残留在池内的游离氧首先被消耗，系统由缺氧状态转为厌氧状态。曝气初期，系统供氧不足，加之在静沉、排水、闲置阶段并未供氧，系统处于缺氧阶段。在曝气反应阶段，大量的氧气注入反应池（维持溶解氧在 24mgl 之间） ，系统处于好氧阶段。以上三个阶段间歇交替运行，按时间编程自动控制的周期循环往复，始终保持污泥的活性，充分利用活性污泥对有机物质高效吸附、降解等特点，确保处理后的水质达到最佳效果。3.2 生化处理机理SBR 生化反应过程经历厌氧和好氧阶段，SBR 反应池在非稳定条件下运行，池内生物相复杂，微生物种类繁多，有机物去除率很高。特别是在运行初期，反应池内氧浓度低，一些兼氧性细菌通过厌氧消化和不完全氧化，使污水中部分难以降解的物质转化为易降解物质。SBR 具有较好的脱氮功能。进水初期，池内残留的游离氧首先消耗，反硝化菌以污水中的有机碳作为供体，把池内残留的 NON 还原成氮气或供自身合成反应需要的有机氮。另一方面，由于进水期活性污泥对高浓度基质的吸附，并以聚物形式贮存起来，当反应液中有机物质去除达到部分硝化后，减少或停止向系统供氧，絮凝体形成菌胶团则可将进水期吸附贮存的碳源释放出来，使兼性反硝化菌进行反硝化脱氮。在 SBR 静沉、排水期间，微生物处于内源呼吸状态，反硝化菌以内源碳作为供体进行反硝化脱氮。进水 曝气 沉淀 滗水 待机SBR 运行过程生物除磷的反应过程同样是在厌氧、好氧条件下进行的，积磷菌处于厌氧状态，将好氧阶段积聚的磷，一部分转化为细菌自身的合成能量，一部分在产酸菌的作用下转化为磷酸盐。在好氧阶段，积磷菌大量的吸收污水的磷，使污水中的磷转化到污泥中，通过排泥达到除磷的目的。四、SBR 处理工艺基本流程SBR 艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。SBR 艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如下 5 个阶段：进水期；反应期；沉淀期；排水排泥期；闲置期。SBR 的运行工况以间歇操作为特征。其中自进水、反应、沉淀、排水排泥至闲置期结束为一个运行周期。在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质及运行功能要求等灵活掌握。五、SBR 的特点序批式活性污泥法是污水生化处理方法中的一种间歇运行的处理工艺。它具有以下特点： 1、理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。 2、运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。 3、耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。 4、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。 5、处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。 6、反应池内存在 DO、BOD5 浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。 7、SBR 法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。 8、脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。 9、工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。 六、SBR 的应用范围由于上述技术特点，SBR 系统进一步拓宽了活性污泥法的使用范围。就近期的技术条件，SBR 系统更适合以下情况： 1、 中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。 2、需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。 3、水资源紧缺的地方。SBR 系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。 4、用地紧张的地方。 5、对已建连续流污水处理厂的改造等。 6、非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。七、SBR 的工艺步骤SBR 反应池内设一隔墙,将反应池分成预反应区()和主反应区(),墙的底部有孔相通。每一个周期的进水、反应、沉淀、滗水和闲置五道工序都在同一池内周而复始地进行。7.1 进水 经过粗滤后的污水连续不断地进入反应池的预反应区,其中大部分可溶性5 很快地被该区内的微生物吸附,既可防止污泥膨胀,又对进水水质起到很好的缓冲作用。污水在连续进入的同时连续曝气后,通过两区之间导流设施进入。由于进水时(除滗水阶段外)不排水,因此不像连续流法那样易受负荷变化的冲击。即使水质水量变化较大,也不会对 SBR 工艺处理的出水水质产生多大的影响。7.2 反应 反应工艺分两步进行。首先发生在区,之后经初步生物处理的污水连续进入区。此反应阶段与法完全混合式曝气池中的反应不同,它实际上是一个推流式反应。水中5 被氧化分解,同时发生硝化反应。微生物生长动力学的研究表明,在废水生物处理装置的设计中,控制微生物环境条件是十分重要的。在一定的环境条件下,控制微生物生长速率就能使有机污染物得到有效的降解。由于在间歇培养中,细菌增长量与其细胞质量成正比,因此,在反应池中,一级反应速率与反应池内基质浓度成正比。连续流完全混合式反应池内的基质与其出水所含基质浓度相同,而 SBR 池内的基质浓度高于出水,这样它就比完全混合式有较高的去除效率和较高的降解速度。另一方面,研究表明,污泥膨胀是由活性污泥中大量丝状菌繁殖造成的,组成活性污泥的菌胶团和丝状菌,在不同污水浓度下有着不同的比生长速度。在高浓度5 时,菌胶团的比生长速度高于丝状菌,当混合液5 浓度较低时,丝状菌有高于菌胶团的比生长速度,如果养分供给充足,可以造成大量繁殖。由于 SBR 反应池中,污水浓度随时间变化,进水浓度很高,菌胶团很快吸附并贮存水中的大部分可溶性有机物,在时间上形成一个理想的推流式,使出水浓度很低,这时,虽然丝状菌有较高的比生长速度,但营养成分几乎已被菌胶团耗尽,已不可能有很大的增值,从而克服了法活性污泥的膨胀问题。7.3 沉淀 沉淀工序仅发生在。当停止曝气以后,剩余的5 被活性污泥带到反应池底部,并利用溶解在水中的氧进一步进行低负荷的氧化。反应逐步由好氧转入缺氧,进而成厌氧状态,脱氮开始。在此阶段污泥沉淀,水质变清。沉淀过程由于只有进水而无出水,属半静态沉淀,不像法的连续流式动态沉淀,因而有较高的沉淀效率。7.4 滗水 排水工序只发生在。池水位达到最高,并经过沉淀后,污泥沉于底部,上部水质变清,系统处于厌氧状态,活性污泥在此进行内源呼吸,反硝化细菌利用内源碳进行反硝化脱氮。经处理后澄清的水,由 SBR 工艺的关键设备滗水器自动缓慢排出池外。当池水位达到处理周期开始时的最低水位时,停止滗水。反应池底部的活性污泥大部分作为下个处理周期的回流污泥使用(实际上不需泵输回流),过剩的污泥定期引出排放。每一周期滗水结束后,反应池中还剩下一部分水,可起缓冲和稀释作用。虽然在系统进入沉淀、滗水阶段时,待处理的废水仍连续不断进入,只要设计反应池时对池内挡板位置及开孔率作出精心安排,待处理水经布水器进入预反应池后,以极小的流速运动,其一般推进速度为 0.030.05m/min,即使有一小部分水在滗水阶段进入主反应池,也会受到污水沉降层的阻挡,因而将原反应池内过渡区的水推入排水区,不会造成短路。7.5 待机 在沉淀后到下个周期开始期间,可视污水的性质设置闲置期,在该时段内可根据需要进行搅拌或曝气。在厌氧条件下搅拌比好氧条件下的曝气要省能量,同时对保持污泥的活性也是有利的。在以脱磷为目的的装置中,剩余污泥的排放一般是在闲置工序之初和沉淀工序的最后进行 八、SBR 工艺设计8.1 SBR 设计要点 8.1.1 运行周期（T）的确定 SBR 的运行周期由充水时间、反应时间、沉淀时间、排水排泥时间和闲置时间来确定。充水时间（t v）应有一个最优值。如上所述，充水时间应根据具体的水质及运行过程中所采用的曝气方式来确定。当采用限量曝气方式及进水中污染物的浓度较高时，充水时间应适当取长一些；当采用非限量曝气方式及进水中污染物的浓度较低时，充水时间可适当取短一些。充水时间一般取14。反应时间（t R）是确定 SBR 反应器容积的一个非常主要的工艺设计参数，其数值的确定同样取决于运行过程中污水的性质、反应器中污泥的浓度及曝气方式等因素。对于生活污水类易处理废水，反应时间可以取短一些，反之对含有难降解物质或有毒物质的废水，反应时间可适当取长一些。一般在28h。沉淀排水时间（t S+D）一般按 24h 设计。闲置时间（t E）一般按 2h 设计。 一个周期所需时间 tCt Rt St D 周期数 n24t C 8.1.2 反应池容积的计算 SBR 工艺的反应池形式有圆形和矩形。反应池的设计参数主要有：BODSS 负荷；反应池内的污泥浓度 MLSS；排出比等。反应池容积 VmqnN式中：V各反应池的容量 1m排出比 n周期数N每一系列反应池数量 q每一系列污水进水量周期数可由公式算出：n24（TATs 十 TD） 8.1.3 曝气系统 序批式活性污泥法中，曝气装置的能力应是在规定的曝气时间内能供给的需氧量，在设计中，高负荷运行时每单位进水 BOD 为 0.51.5kgO2/kgBOD，低负荷运行时为 1.52.5kgO2/kgBOD。 在序批式活性污泥法中，由于在同一反应池内进行活性污泥的曝气和沉淀，曝气装置必须是不易堵塞的，同时考虑反应池的搅拌性能。常用的曝气系统有气液混合喷射式、机械搅拌式、穿孔曝气管、微孔曝气器，一般选射流曝气，因其在不曝气时尚有混合作用，同时避免堵塞。 由于 SBR 工艺是周期排水，且排水时池中水位是不断变化的，为了保证排水时不扰动池中各层清水，且排出的总是上层，同时为了防止水面上的浮渣溢出，排水堰口始终处于淹没流状态。因此，SBR 工艺要求使用滗水器（浮动式排水堰） 。8.1.4 排水系统 上清液排除出装置应能在设定的排水时间内，活性污泥不发生上浮的情况下排出上清液，排出方式有重力排出和水泵排出。 为预防上清液排出装置的故障，应设置事故用排水装置。 在上清液排出装置中，应设有防浮渣流出的机构。 序批式活性污泥的排出装置在沉淀排水期，应排出与活性污泥分离的上清液，并且具备以下的特征： 1) 应能既不扰动沉淀的污泥，又不会使污泥上浮，按规定的流量排出上清液。 （定量排水） 2) 为获得分离后清澄的处理水，集水机构应尽量靠近水面，并可随上清液排出后的水位变化而进行排水。 （追随水位的性能） 3) 排水及停止排水的动作应平稳进行，动作准确，持久可靠。 （可靠性） 排水装置的结构形式，根据升降的方式的不同，有浮子式、机械式和不作升降的固定式。 8.1.5 排泥设备 设计污泥干固体量=设计污水量设计进水 SS 浓度污泥产率1000 在高负荷运行（0.10.4 kg-BOD/kg-ssd)时污泥产量以每流入 1 kgSS产生 1 kg 计算，在低负荷运行（0.030.1 kg-BOD/kg-ssd)时以每流入 1 kgSS 产生 0.75 kg 计算。 在反应池中设置简易的污泥浓缩槽，能够获得 23%的浓缩污泥。由于序批式活性污泥法不设初沉池，易流入较多的杂物，污泥泵应采用不易堵塞的泵型。 8.2 SBR 设计主要参数 序批式活性污泥法的设计参数，必须考虑处理厂的地域特性和设计条件（用地面积、维护管理、处理水质指标等）适当的确定。 用于设施设计的设计参数应以下值为准： 项 目 参 数 BOD-SS 负荷(kg-BOD/kg-ssd) 0.030.4 MLSS(mg/l) 15005000 排出比(1/m) 1/21/6 安全高度 (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种根据有机负荷的不同而从低负荷（相当于氧化沟法）到高负荷（相当于标准活性污泥法）的范围内都可以运行的方法。序批式活性污泥法的 BOD-SS 负荷，由于将曝气时间作为反应时间来考虑，定义公式如下： Q S：污水进水量（m3/d） CS：进水的平均BOD5