工艺技术_sbr主要的变形工艺

SBR主要的变形工艺 ICEAS与CASS工艺比较 主要内容 一 间歇式活性污泥法 SBR 二 SBR主要的变形工艺三 ICEAS工艺与CASS工艺比较 一 间歇式活性污法 SBR 1 1SBR法的运行方式1 2SBR法的工艺特点1 3SBR法的工艺流程 1 1SBR法的运行方式 SBR法是序批式活性污泥法 是充排式反应器的改进形式 所谓序批 一是运行操作在空间上是按顺序 间歇的方式进行的 二是每个SBR反应器的操作也是按次序的间歇运行 1 2SBR法的工艺特点 1 工艺简单 可省略二沉池和污泥回流设备 2 反应推动力大 效率高 3 沉淀效果好 4 不易发生污泥膨胀 5 通过运行方式调节 前加缺氧 厌氧时间 可脱N除P 6 便于自动控制 时间参数 7 适用于中小型污水处理装置 1 3SBR法的工艺流程 返回 二 SBR主要的变形工艺 2 1ICEAS工艺2 2CASS工艺 2 1ICEAS工艺 2 1 1ICEAS工艺的发展2 1 2ICEAS工艺原理2 1 3ICEAS反应池结构2 1 4循环操作流程2 1 5ICEAS工艺的基本特点2 1 6ICEAS的优缺点 2 1 1ICEAS工艺的发展 ICEAS IntermittentCyclicExtendedAerationSystem 工艺的全称为间歇循环延时曝气活性污泥工艺 此工艺是澳大利亚新南威尔士大学与美国ABJ公司的MervynC Goronszy合作开发的 目前在日本 加拿大 美国和澳大利亚等地已得到推广应用 并已建立并投产300座采用此工艺的污水处理厂 1986年 美国环保局正式承认ICEAS工艺为革新代用技术 I A 1987年 澳大利亚昆士兰大学联合美国 南非等地的专家对该工艺进行了改进 使之具有良好的脱氮除磷功能 并使废水达到三级处理的要求 1988年 澳洲的BHP公司买下全部ABJ公司 在计算机技术的支持下 使该工艺进一步得到来发展和推广 成为目前电脑控制系统非常先进的废水生物脱氮除磷工艺 2 1 2ICEAS工艺原理 ICEAS是一种连续进水 间歇曝气和周期排水的工艺 将反应器沿长度方向分为两个部分 前部为预反应区 后部为主反应区 在预反应区内 污水连续不断地进入 微生物通过酶的快速转移机理 迅速吸附污水中约85 的可溶性有机物 经历一个高负荷的基质快速增长过程 对进水水质 水量 pH值和有毒有害物质起到较好的缓冲作用 污水再通过隔墙底部的连接口进入主反应区 经历一个较低负荷的基质降解过程 并完成泥水分离 2 1 3ICEAS反应池结构 反应器一般由通常处于厌氧或缺氧状态运行的预反应区和间歇曝气的主反应区两部分构成 其中主反应区的容积为总池容积的85 90 2 1 4循环操作流程 ICEAS反应池循环操作过程 1 曝气阶段 由曝气系统向反应池内供氧 此时有机物经微生物作用被生物氧化 污水中的氨氮经微生物硝化作用 被氧化生成为硝态氮 聚磷菌在好氧状态下进行磷的吸收过程 2 沉淀阶段 停止向反应池内供氧 微生物继续利用水中的溶解氧进行生化反应 液相主体逐渐由好氧状态向缺氧状态转变 活性污泥在静止状态下 向下沉降 上层水变清 3 滗水阶段 污泥沉淀到一定深度后 滗水器系统开始工作 排出反应池内上层处理水聚磷菌在好氧状态下完成磷的吸收液相主体逐渐过渡到厌氧状态根据需要启动污泥泵将剩余污泥排至污泥池中 以保持反应器内一定的活性污泥浓度 2 1 5ICEAS工艺的基本特点 在沉淀过程中 反应器持续进水 沉淀过程是在非理想条件下完成改善措施 为了缓解进水造成的扰动 一方面需要控制其进水的流量 同时需要将ICEAS池设计成长宽比 L B 为一定比例 2 1 4 1 的长方形 对于预反应区和主反应区合建的ICEAS池 废水由隔墙下部均匀设置的孔口以0 03 0 05m s的速度从预反应区进入主反应区 2 1 5ICEAS工艺的基本特点 连续进水 使反应器的运行更趋于完全混合流态 其污泥的沉降性能将有所下降 发生污泥膨胀的机率将增加改善措施 在反应器前端设置厌氧或缺氧条件下运行的预反应区 以改善污泥的沉降性能 2 1 6ICEAS的优缺点 优点 1 主反应区处于停曝搅拌状态进行反硝化时 连续进入的污水提供碳源 提高脱氮效率 2 连续进水 配水稳定 简化了操作程序 3 现有的SBR处理法可较容易的改造成这种运行方式 2 1 6ICEAS的优缺点 缺点 1 在沉淀期时 进水在主反应区底部造成水力紊动影响泥水分离 2 ICEAS工艺强调延时曝气 其设计污泥负荷很低 一般为0 04 0 05kgBOD5 kgMLSS d 处理单位水量的容积较大 有效容积的利用率较低 在土地资源紧张的地区 其应用将受到一定的限制 2 2CASS工艺 2 2 1CASS工艺简介2 2 2CASS工艺的基本原理2 2 3CASS工艺的基本特点2 2 4CASS工艺主要设计参数 2 2 1CASS工艺简介 CASS CyclicActivatedSludgeSystem 工艺是近年来国际公认的处理生活污水及工业废水的先进工艺 其基本结构是 在序批式活性污泥法 SBR 的基础上 反应池沿池长方向设计为三部分 前部为生物选择区 后面依次为兼氧区和主反应区 其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置 整个工艺的曝气 沉淀 排水等过程在同一池子内周期循环运行 省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统 同时可实现总体上连续进水 间断排水 2 2 2CASS工艺的基本原理 CASS是一种具有脱氮除磷功能的循环间隙废水生物处理技术 每个CASS反应器由生物选择区 兼氧区和主反应区三个区域组成 CASS反应器 CASS反应器1 生物选择区2 兼氧区3 主反应区 2 2 2CASS工艺的基本原理 CASS工艺集反应 沉淀 排水 功能于一体 污染物的降解在时间上是一个推流过程 而微生物则处于好氧 缺氧 厌氧周期性变化之中 从而达到对污染物去除作用 同时还具有较好的脱氮 除磷功能 生物选择区 在选择区中 废水中的溶解性有机物质能通过酶反应机理而迅速去除 选择区以恒定容积 也可以变容积 运行 多池系统的进水配水池也可用作选择区 回流污泥中硝酸盐可在此选择区中得到反硝化 污泥中的P在厌氧条件下得到有效的释放 选择区的容积约占整个池子的10 水力停留时间为0 5 1 0h 通常在厌氧或兼氧条件下运行 通过主反应区污泥的回流并与进水混合 不仅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而加速对溶解性底物的去除 并对难降解有机物也起到了良好的水解作用 活性污泥在高有机负荷下运行 在高底物浓度下菌胶团和丝状菌都以较大速率降解底物与增殖 而丝状菌的比增殖速率比非丝状菌小 因此其增殖量也较小 相比之下菌胶团菌的增殖量大 成为了优势菌 抑制了丝状菌的生长 起到了生物选择的作用 能有效的改善污泥的沉降性能 防止污泥膨胀问题的发生 CASS工艺的循环运行过程 CASS以一定的时间序列运行 其运行过程包括充水 曝气 充水 泥水分离 停止充水 排水和充水 闲置等4个阶段并组成其运行的一个周期 CASS工艺的循环运行过程 不同的运行阶段的运行方式可根据需要进行调整 如无反应充水 即进水时既不曝气也不搅拌 无曝气充水混合 充水曝气及不进水曝气等 一个运行周期结束后 重复上一周期的运行并由此循环不止 CASS工艺的循环运行过程 循环过程中 反应器内的水位随进水而由初始的设计最低水位逐渐上升至最高设计水位 因而运行过程中其有效容积是逐渐增加的 即变容积运行 曝气和搅拌阶段结束后 在静止条件下使活性污泥絮凝并进行泥水分离 沉淀结束后通过移动堰表面滗水装置排出上清水层并使反应器中的水位恢复至设计最低水位 然后 重复上一周期的运行 CASS工艺的循环运行过程 为保证系统在最佳条件下运行 必须定时排泥 CASS反应器中经沉淀后的污泥浓度可达10000mg L以上 剩余污泥量要比传统的活性污泥处理工艺少得多 CASS工艺的循环操作过程 1 曝气阶段 由曝气装置向反应池内充氧 此时有机污染物被微生物氧化分解 同时污水中的NH3 N通过微生物的硝化作用转化为NO3 N CASS工艺的循环操作过程 2 沉淀阶段 此时停止曝气 微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解 反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化 开始进行反硝化反应 活性污泥逐渐沉到池底 上层水变清 CASS工艺的循环操作过程 3 滗水阶段 沉淀结束后 置于反应池末端的滗水器开始工作 自上而下逐渐排出上清液 此时反应池逐渐过渡到厌氧状态继续反硝化 CASS工艺的循环操作过程 4 闲置阶段 闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段 具体运行过程分析 1 充水 曝气阶段 此阶段 边进水边曝气 同时将主反应器区的污泥回流至生物选择器 污泥回流量约为处理废水量的20 具体运行过程分析 2 充水 沉淀 此阶段 停止曝气 静置沉淀以使泥水分离 在沉淀刚开始时 由于曝气所提供的搅拌作用剩余的混合能使污泥发生絮凝 随后污泥以区域沉降的形式下降 因而所形成的沉淀污泥浓度较高 当混合液的污泥浓度为3500mg L时 经沉淀后污泥的浓度可达到10000mg L以上 与SBR工艺不同的是 CASS工艺在沉淀阶段不仅不停止进水 而且污泥回流也不停止 由于在沉淀期间反应器不排水 因而在合理设计的条件下 反应器犹如竖流式沉淀池 而其表面负荷则要比竖流式沉淀池低得多 可获得良好的沉淀分离效果 具体运行过程分析 3 停止充水 排水 此阶段 CASS反应器停止进水 根据处理系统中CASS反应器个数的不同 或者将原水引入其它CASS反应器 两个或两个以上CASS反应器 或者将原水引入CASS反应器之前的集水井 单个CASS反应器 排水均采用自动控制的滗水器进行 排水期间 污泥回流系统照常工作 污泥回流的目的是提高缺氧区的污泥浓度 以使随污泥回流该区内污泥中的硝态氮进行反硝化 并进行磷的释放而促进在好氧区内对磷的吸收 由于CASS反应器在运行过程中的最高水位和滗水时的最低水位是设计确定的 因而在滗水期间进行污泥回流不会影响出水水质 具体运行过程分析 4 充水 闲置阶段 实际运行过程中 由于滗水时间往往要比设计滗水时间短 其剩余时间通常用于反应器内污泥的闲置以恢复污泥的吸附能力 正常的闲置期通常在滗水器恢复待运行状态后4 5min开始 闲置期间 污泥回流系统照常工作 在实际运行过程中 闲置阶段往往与排水和排泥过程同步进行 因而一般不需在运行周期中独立分配时间 2 2 3CASS工艺的基本特点 与传统的活性污泥处理工艺及经典SBR工艺相比 CASS工艺具有以下四个方面的特征 1 根据生物选择原理 利用与主反应区分建或合建 位于系统前端的生物选择区对磷的释放 反硝化作用及对进水中有机底物的快速吸附及吸收作用 增强了系统运行的稳定性 2 可变容积的运行提高了系统对水量水质变化的适应性和操作的灵活性 3 根据生物反应动力学原理 采用多池串联运行 使废水在反应器的流动呈现出整体推流而在不同区域内为完全混合的复杂流态 不仅保证了稳定的处理效果 而且提高了容积利用率 2 2 3CASS工艺的基本特点 4 通过对生物速率的控制 使反应器以厌氧 缺氧 好氧 缺氧 厌氧的序批方式运行 使其具有优良的脱氮除磷效果 降低了运转费用 CASS法的优点 1 建设费用低 省去了初次沉淀池 二次沉淀池及污泥回流设备 2 运转费用省 管理简单 运行可靠 3 工艺流程短 占地面积少 4 污泥产量低 污泥性质稳定 5 具有脱氮除磷功能 6 设备安装简便 施工周期短 具有较好的耐水 防腐能力 设备使用寿命长 7 对原水的水质水量的变化有较强的适应能力 处理效果稳定 出水水质好 8 无异味 2 2 4CASS工艺主要设计参数 最大设计水深可达5 6mMLSS一般为3500 4000mg L充水比为30 左右最大上清液滗除速率为30mm min固液分离 沉淀 时间60min设计SVI为140ml g单循环时间 即一个运行周期 通常为4h 标准处理模块 其中曝气2h 沉淀和排水各1h 每个运行周期中曝气和停止曝气的时间基本相等 处理城市污水时 CASS中生物选择区 缺氧区和主反应区的容积比一般为1 5 30 具体可根据水质和 模块 试验加以确定 返回 三 ICEAS工艺与CASS工艺比较 1 进出水方式的区别2 预反应区的差别3 运行操作的差别 1 进出水方式的区别 ICEAS工艺 连续进水 间歇出水 很大程度上克服了传统SBR法无法实现连续进水处理的缺点 连续进水 配水稳定 简化了操作程序 在沉淀期时 进水在主反应区底部造成水力紊动影响泥水分离 需要连续进水 使得主反应池很大一部分作为了调节储存池使用 容积利用率不高 池体较大 1 进出水方式的区别 CASS工艺 间歇进水 间歇出水 进水在滗水阶段就停止 为了实现连续处理 就需要设置两组CASS反应池交替运行 或设置调节池 这提高了处理成本和操作的复杂性 2 预反应区的差别 ICEAS反应池前置预反应区 目的 起到了重要的缓冲和调节的作用大量的污水进入预反应区 在微生物分泌的胞外酶作用下 污水中的溶解性有机物被大量的吸附和初步水解 同时在缺氧环境下兼性菌进行反硝化作用 污水中的部分硝酸盐氮被还原成氮气从水中溢出 起到了预脱氮的作用 聚磷菌也在缺氧环境释放磷 为后续的过量摄磷做准备 同时ICEAS工艺是连续进水 预反应区也起到了调节水