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【污水处理之SBR工艺详解】

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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。

SBR优点

2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。

2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。

2工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整,运行灵活。

2处理设备少,构造简单,便于操作和维护管理。

2反应池内存在DO、BOD5浓度梯度,有效控制活性污泥膨胀。

2SBR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。

2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。

2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。

SBR系统的适用范围

Ø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。

Ø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。

Ø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。

Ø用地紧张的地方。

Ø对已建连续流污水处理厂的改造等。

Ø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。

SBR设计需特别注意的问题

主要设施与设备

1、设施的组成本法原则上不设初次沉淀池,本法应用于小型污水处理厂的主要原因是设施较简单和维护管理较为集中。为适应流量的变化,反应池的容积应留有余量或采用设定运行周期等方法。但是,对于游览地等流量变化很大的场合,应根据维护管理和经济条件,研究流量调节池的设置。

2、反应池反应池的形式为完全混合型,反应池十分紧凑,占地很少。形状以矩形为准,池宽与池长之比大约为1:1~1:2,水深4~6米。

反应池水深过深,基于以下理由是不经济的:

①如果反应池的水深大,排出水的深度相应增大,则固液分离所需的沉淀时间就会增加。

②专用的上清液排出装置受到结构上的限制,上清液排出水的深度不能过深。

反应池水深过浅,基于以下理由是不希望的:

①在排水期间,由于受到活性污泥界面以上的最小水深限制,上清液排出的深度不能过深。

②与其他相同BOD―SS负荷的处理方式相比,其优点是用地面积较少。

反应池的数量,考虑清洗和检修等情况,原则上设2个以上。在规模较小或投产初期污水量较小时,也可建一个池。

3、排水装置

排水系统是SBR处理工艺设计的重要内容,也是其设计中最具特色和关系到系统运行成败的关键部分。

目前,国内外报道的SBR排水装置大致可归纳为以下几种:

⑴潜水泵单点或多点排水。这种方式电耗大且容易吸出沉淀污泥;

⑵池端(侧)多点固定阀门排水,由上自下开启阀门。缺点操作不方便,排水容易带泥;

⑶专用设备滗水器。滗水器是是一种能随水位变化而调节的出水堰,排水口淹没在水面下一定深度,可防止浮渣进入。

理想的排水装置应满足以下几个条件:

①单位时间内出水量大,流速小,不会使沉淀污泥重新翻起;

②集水口随水位下降,排水期间始终保持反应当中的静止沉淀状态;

③排水设备坚固耐用且排水量可无级调控,自动化程度高。

在设定一个周期的排水时间时,必须注意以下项目:

①上清液排出装置的溢流负荷――确定需要的设备数量;

②活性污泥界面上的最小水深――主要是为了防止污泥上浮,由上清液排出装置和溢流负荷确定,性能方面,水深要尽可能小;

③随着上清液排出装置的溢流负荷的增加,单位时间的处理水排出量增大,可缩短排水时间,相应的后续处理构筑物容量须扩大;

④在排水期,沉淀的活性污泥上浮是发生在排水即将结束的时候,从沉淀工序的中期就开始排水符合SBR法的运行原理。

SBR工艺的需氧与供氧

SBR工艺有机物的降解规律与推流式曝气池类似,推流式曝气池是空间(长度)上的推流,而SBR反应池是时间意义上的推流。由于SBR工艺有机物浓度是逐渐变化的,在反应初期,池内有机物浓度较高,如果供氧速率小于耗氧速率,则混合液中的溶解氧为零,对单一的微生物而言,氧气的得到可能是间断的,供氧速率决定了有机物的降解速率。随着好氧进程的深入,有机物浓度降低,供氧速率开始大于耗氧速率,溶解氧开始出现,微生物开始可以得到充足的氧气供应,有机物浓度的高低成为影响有机物降解速率的一个重要因素。

从耗氧与供氧的关系来看,在反应初期SBR反应池保持充足的供氧,可以提高有机物的降解速度,随着溶解氧的出现,逐渐减少供氧量,可以节约运行费用,缩短反应时间。SBR反应池通过曝气系统的设计,采用渐减曝气更经济、合理一些。

SBR工艺排出比(1/m)的选择

SBR工艺排出比(1/m)的大小决定了SBR工艺反应初期有机物浓度的高低。排出比小,初始有机物浓度低,反之则高。根据微生物降解有机物的规律,当有机物浓度高时,有机物降解速率大,曝气时间可以减少。

但是,当有机物浓度高时,耗氧速率也大,供氧与耗氧的矛盾可能更大。此外,不同的废水活性污泥的沉降性能也不同。污泥沉降性能好,沉淀后上清液就多,宜选用较小的排出比,反之则宜采用较大的排出比。排出比的选择还与设计选用的污泥负荷率、混合液污泥浓度等有关。

SBR反应池混合液污泥浓度

根据活性污泥法的基本原理,混合液污泥浓度的大小决定了生化反应器容积的大小。SBR工艺也同样如此,当混合液污泥浓度高时,所需曝气反应时间就短,SBR反应池池容就小,反之SBR反应池池容则大。但是,当混合液污泥浓度高时,生化反应初期耗氧速率增大,供氧与耗氧的矛盾更大。此外,池内混合液污泥浓度的大小还决定了沉淀时间。污泥浓度高需要的沉淀时间长,反之则短。当污泥的沉降性能好,排出比小,有机物浓度低,供氧速率高,可以选用较大的数值,反之则宜选用较小的数值。SBR工艺混合液污泥浓度的选择应综合多方面的因素来考虑。

关于污泥负荷率的选择

污泥负荷率是影响曝气反应时间的主要参数,污泥负荷率的大小关系到SBR反应池最终出水有机物浓度的高低。当要求的出水有机物浓度低时,污泥负荷率宜选用低值;当废水易于生物降解时,污泥负荷率随着增大。污泥负荷率的选择应根据废水的可生化性以及要求的出水水质来确定。

SBR工艺与调节、水解酸化工艺的结合

SBR工艺采用间歇进水、间歇排水,SBR反应池有一定的调节功能,可以在一定程度上起到均衡水质、水量的作用。通过供气系统、搅拌系统的设计,自动控制方式的设计,闲置期时间的选择,可以将SBR工艺与调节、水解酸化工艺结合起来,使三者合建在一起,从而节约投资与运行管理费用。

在进水期采用水下搅拌器进行搅拌,进水电动阀的关闭采用液位控制,根据水解酸化需要的时间确定开始曝气时刻,将调节、水解酸化工艺与SBR工艺有机的结合在一起。反应池进水开始作为闲置期的结束则可以使整个系统能正常运行。具体操作方式如下所述:

进水开始既为闲置结束,通过上一组SBR池进水结束时间来控制;

进水结束通过液位控制,整个进水时间可能是变化的。

水解酸化时间由进水开始至曝气反应开始,包括进水期,这段时间可以根据水量的变化情况与需要的水解酸化时间来确定,不小于在最小流量下充满SBR反应池所需的时间。

曝气反应开始既为水解酸化搅拌结束,曝气反应时间可根据计算得出。

沉淀时间根据污泥沉降性能及混合液污泥浓度决定,它的开始即为曝气反应的结束。

排水时间由滗水器的性能决定,滗水结束可以通过液位控制。

闲置期的时间选择是调节、水解酸化及SBR工艺结合好坏的关键。闲置时间的长短应根据废水的变化情况来确定,实际运行中,闲置时间经常变动。通过闲置期间的调整,将SBR反应池的进水合理安排,使整个系统能正常运转,避免整个运行过程的紊乱。


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