SBR及其衍生工藝簡介

活性污泥法及其基本流程一、活性污泥活性污泥(activesludge)是由細(xì)菌、菌膠團(tuán)、原生動物、后生動物等微生物群體及吸附的污水中有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)組成的、有一定活力的、具有良好的凈化污水功能的絮絨狀污泥。二、活性污泥法活性污泥法是一種污水的好氧生物處理法，由英國的克拉克(Clark)和蓋奇(Gage)于1912年發(fā)明。如今，活性污泥法及其衍生改良工藝是處理城市污水最廣泛使用的方法。它能從污水中去除溶解性的和膠體狀態(tài)的可生化有機(jī)物以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質(zhì)，同時也能去除一部分磷素和氮素廢水生物處理中微生物(micro-organism)懸浮在水中的各種方法的統(tǒng)稱。因懸浮的微生物群體呈泥花狀態(tài)，故名。三、活性污泥法基本流程典型的活性污泥法是由曝氣池、沉淀池、污泥回流系統(tǒng)和剩余污泥排除系統(tǒng)組成。污水和回流的活性污泥一起進(jìn)入曝氣池形成混合液。從鼓風(fēng)機(jī)送來的壓縮空氣，通過鋪設(shè)在曝氣池底部的空氣擴(kuò)散裝置，以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，還使混合液處于劇烈攪動的狀態(tài)，呈懸浮狀態(tài)。溶解氧、活性污泥與污水互相混合、充分接觸，使活性污泥反應(yīng)得以正常進(jìn)行。污泥處埋工序污泥處理工序活性污泥法基本流程示意圖第一階段：污水中的有機(jī)污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團(tuán)的表面上，這是由于其巨大的比表面和多糖類黏性物質(zhì)。同時一些大分子有機(jī)物在細(xì)菌胞外酶作用下分解為小分子有機(jī)物。第二階段，微生物在氧氣充足的條件下，吸收這些有機(jī)物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供給自身的增殖繁衍?；钚晕勰喾磻?yīng)進(jìn)行的結(jié)果，污水中有機(jī)污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增長，污水則得以凈化處理。第三階段：經(jīng)過活性污泥凈化作用后的混合液進(jìn)入二次沉淀池，混合液中懸浮的活性污泥和其他固體物質(zhì)在這里沉淀下來與水分離，澄清后的污水作為處理水排出系統(tǒng)。經(jīng)過沉淀濃縮的污泥從沉淀池底部排出，其中大部分作為接種污泥回流至曝氣池，以保證曝氣池內(nèi)的懸浮固體濃度和微生物濃度;增殖的微生物從系統(tǒng)中排出，稱為〃剩余污泥〃。事實(shí)上，污染物很大程度上從污水中轉(zhuǎn)移到了這些剩余污泥中?；钚晕勰喾ǖ脑硇蜗笳f法:微生物〃吃掉〃了污水中的有機(jī)物，這樣污水變成了干凈的水?；钚晕勰喾摰追N類及去除機(jī)理一、 污水中氮磷的種類污水中氮存在有四種形式，即有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮以及硝酸鹽氮。污水中有機(jī)氮主要來自氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)，都是生物過程中的產(chǎn)物，有機(jī)氮的增加，說明水污染嚴(yán)重。污水中氨氮是微生物活動的產(chǎn)物，在收集、輸送污水過程中，由于微生物的作用，使有機(jī)氮分解變成氨氮。氨氮是指銨離子和氮的總稱，它以銨根或氮溶解氣體形式存在，水中氨氮量的大小，是衡量水污染程度的指標(biāo)之一。污水中磷的存在形態(tài)主要是磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機(jī)磷。二、 污水中氮磷的去除機(jī)理1、生物脫氮機(jī)理污水生物處理脫氮過程主要是氮的轉(zhuǎn)化，即同化、氨化、硝化和反硝化。（1）同化作用：在生物處理過程中，污水中的一部分氮（氨氮或有機(jī)氮）

被同化成微生物細(xì)胞的組成成分。同化作用的氨氮去除率一般為8%?20%。（2） 氨化作用：污水中的含氮有機(jī)物（一般動物、植物和微生物殘體以及它們的排泄物、代謝產(chǎn)物所含的有機(jī)氮化合物，主要包括蛋白質(zhì)、核酸、尿素、尿酸、幾丁酸質(zhì)、卵磷脂等含氮有機(jī)物）在氨化菌的作用下，分解、轉(zhuǎn)化并釋放出氨。（3） 硝化作用：氨氮在有氧存在的情況下經(jīng)亞硝酸細(xì)菌和硝酸細(xì)菌的作用轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過程稱為生物硝化過程。（4） 反硝化作用：在缺氧的條件下，反硝化細(xì)菌利用各種有機(jī)質(zhì)（如甲醇等）作為電子供體，利用硝化過程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽作為電子受體進(jìn)行缺氧呼吸，將硝酸氮還原為N2。當(dāng)污水中缺乏有機(jī)物時，微生物也可以利用無機(jī)鹽如硫化鈉（Na》）作為反硝化的電子供體進(jìn)行的內(nèi)源反硝化，但由于內(nèi)源反硝化使細(xì)胞原生質(zhì)減少，并會有氨氮生成，污水處理中為避免此反應(yīng)占主導(dǎo)地位而提供必要的碳源。生物脫氮系統(tǒng)中，硝化菌增長速度較緩慢，所以，要有足夠的污泥泥齡（即污泥在曝氣池中的停留時間）。反硝化菌的生長主要是在缺氧條件下進(jìn)行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用順利進(jìn)行。含氮有機(jī)物硝化細(xì)菌“INH含氮有機(jī)物硝化細(xì)菌“INH3-N忑硝使細(xì)苗+牽機(jī)物（氨化作用（氨化作用）（硝化作用）（反硝化作用）2、生物除磷機(jī)理磷細(xì)菌（也稱為聚磷菌、除磷菌），可過量攝取磷，以聚合磷酸鹽的形式貯存在細(xì)胞體內(nèi)。（1）在厭氧（沒有溶解氧和氧化態(tài)的氮）條件下：除磷菌能分解體內(nèi)的聚磷酸鹽而產(chǎn)生ATP，并利用ATP將廢水中的有機(jī)物攝入細(xì)胞內(nèi)，以聚b-羥基丁酸等有機(jī)顆粒的形式貯存于細(xì)胞內(nèi)，同時還將分解聚磷酸鹽所產(chǎn)生的磷酸排出體外。（2） 在好氧（DO在2mg/l）條件下：聚磷菌利用污水中的BOD”或體內(nèi)貯存5的聚b-羥基丁酸的氧化分解所釋放的能量來攝取廢水中的磷，一部分磷被用來合成ATP，另外絕大部分的磷則被合成為聚磷酸鹽而貯存在細(xì)胞體內(nèi)。（3） 富磷污泥的排放：在好氧條件下所攝取的磷比在厭氧條件下所釋放的磷多，污水生物除磷工藝是利用聚磷菌的這一過程，將多余剩余污泥排出系統(tǒng)而達(dá)到除磷的目的。生物除磷主要是通過排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少將對除磷效果產(chǎn)生影響，一般污泥齡短的系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥量較多，可以取得較高的除磷效果。有報道稱，當(dāng)泥齡為30d時，除磷率為40%，泥齡為17d時，除磷率為50%，而當(dāng)泥齡降至5d時，除磷率達(dá)到87%。SBR及其衍生工藝介紹SBR是序批間歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。與傳統(tǒng)污水處理工藝不同，SBR技術(shù)采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式即在一個池子內(nèi)完成曝氣（好氧池），沉淀（二沉池）兩個階段，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運(yùn)行上的有序和間歇操作，SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。序批間歇式活性污泥法一個周期一般分為：進(jìn)水，曝氣反應(yīng)，沉淀、排水和閑置五個階段。# 4 |進(jìn)水階段：指從向反應(yīng)器開始進(jìn)水至到達(dá)反應(yīng)器最大容積時的一段時間?！觥鯝.iUiJi一 hj. ■ 3■ I進(jìn)水階段所用時間需根據(jù)實(shí)際排水情況和設(shè)備條件確定.在進(jìn)水階段，曝氣池在一定程度上起到均衡污水水質(zhì)、水量的作用，因而，對水質(zhì)、水量的波動有一定的適應(yīng)性。在此期間可分為三種情況：曝氣（好氧反應(yīng)）、攪拌（厭氧反應(yīng)）及靜置。在曝氣的情況下有機(jī)物在進(jìn)水過程中已經(jīng)開始被大量氧化，在攪拌的情況下則抑制好氧反應(yīng)。對應(yīng)這三種方式就是非限制曝氣、半限制曝氣和限制曝氣。運(yùn)行時可根據(jù)不同微生物的生長特點(diǎn)、廢水的特性和要達(dá)到的處理目標(biāo)，采用非限制曝氣、半限制曝氣和限制曝氣方式進(jìn)水。通過控制進(jìn)水階段的環(huán)境，就實(shí)現(xiàn)了在反應(yīng)器不變的情況下完成多種處理功能。反應(yīng)階段：是SBR主要的階段，污染物在此階段通過微生物的降解作用得以去除。根據(jù)污水處理的要求的不同，如僅去除有機(jī)碳或同時脫氮除磷等，可調(diào)整相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)，并可根據(jù)原水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)具體情況確定反應(yīng)階段的時間及是否采用連續(xù)曝氣的方式。沉淀階段：沉淀的目的是固液分離，相當(dāng)于傳統(tǒng)活性污泥法的二次沉淀他的功能。停止曝氣和攪拌，使混合液處于靜止?fàn)顟B(tài)，完成泥水分離，靜態(tài)沉淀的效果良好。經(jīng)過沉淀后分離出的上清液即可排放，沉淀的目的是固液分離，污泥絮體和上清液分離。由于在沉淀時反應(yīng)器內(nèi)是完全靜止的，在SBR系統(tǒng)中這個過程比在二沉池中效率更高。4?排水階段：目的是從反應(yīng)器中排出污泥的上清液，一直恢復(fù)到循環(huán)開始時的最低水位，該水位離污泥層還要有一定的保護(hù)高度。反應(yīng)器底部沉降下來的污泥大部分作為下一個周期的回流污泥，過剩的污泥可在排水階段排除，也可在待機(jī)階段排除。SBR排水一般采用潷水器。潷水所用的時間由潷水能力來決定，一般不會影響下面的污泥層。5?待機(jī)階段：沉淀之后到下個周期開始的期間稱為待機(jī)工序。根據(jù)需要可進(jìn)行攪拌或曝氣。在多池系統(tǒng)中，待機(jī)的目的是在轉(zhuǎn)向另一個單元前為一個反應(yīng)器提供時間以完成它的整個周期。待機(jī)不是一個必需的步驟，可以去掉。在待機(jī)期間根據(jù)工藝和處理目的；可以進(jìn)行曝氣、混合、排出剩余污泥。待機(jī)期的長短由處理水量決定。排除剩余污泥是SBR運(yùn)行中另一個重要步驟，它并不作為五個基本過程之一，這是因?yàn)榕殴适Ｓ辔勰嗟臅r間不確定。與傳統(tǒng)的連續(xù)式系統(tǒng)一樣，排除剩余污泥的量和頻率由運(yùn)行要求決定。在一個SBR的運(yùn)行過程中，剩優(yōu)點(diǎn)：1、脫氮除磷，適當(dāng)控制運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替，具有脫氮除磷效果；2、運(yùn)行效果穩(wěn)定，污水在理想的靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀，需要時間短、效率高，出水水質(zhì)好;3、耐沖擊負(fù)荷，池內(nèi)有滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖作用,有效抵抗水量和有機(jī)污物的沖擊；4、工藝過程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)行靈活；7、SBR法系統(tǒng)本身也適合于組合式構(gòu)造方法，利于廢水處理廠的擴(kuò)建和改造；7、工藝流程簡單、造價低。主體設(shè)備只有一個序批式間歇反應(yīng)器，無二沉池、污泥回流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。缺點(diǎn)：1、自動化控制要求高，設(shè)備故障對工藝影響大。2、 排水時間短（間歇排水時），并且排水時要求不攪動沉淀污泥層，因而需要專門的排水設(shè)備（潷水器），且對潷水器的要求很高。3、 潷水深度一般為1~2m，這部分水頭損失被白白浪費(fèi)，增加了總揚(yáng)程。4、 由于不設(shè)初沉池，易產(chǎn)生浮渣，浮渣問題尚未妥善解決。SBR工藝的過程是按時序來運(yùn)行的，由于SBR在運(yùn)行過程中，各階段的運(yùn)行時間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化以及運(yùn)行狀態(tài)都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)、出水質(zhì)量與運(yùn)行功能要求等靈活變化。對于SBR反應(yīng)器來說，只是時序控制，無空間控制障礙，所以可以靈活控制。因此，SBR工藝發(fā)展速度極快，并衍生出許多新型SBR處理工藝。SBR有很改良工藝，比如ICEAS、UNITANK、CASS等。間歇式循環(huán)延時曝氣活性污泥法（ICEASTntermittentCyclicExtendedSystem）是在1968年由澳大利亞新威爾士大學(xué)與美國ABJ公司合作開發(fā)的o1976年世界上第一座ICEAS工藝污水廠投產(chǎn)運(yùn)行。ICEAS與傳統(tǒng)SBR相比，最大特點(diǎn)是：在反應(yīng)器進(jìn)水端設(shè)一個預(yù)反應(yīng)區(qū)，整個處理過程連續(xù)進(jìn)水，間歇排水，無明顯的反應(yīng)階段和閑置階段，因此處理費(fèi)用比傳統(tǒng)SBR低。但是由于全過程連續(xù)進(jìn)水，沉淀階段泥水分離差，限制了進(jìn)水量。ICEAS工藝是傳統(tǒng)的SBR工藝的一種改良形式，它是在反應(yīng)器的進(jìn)水端增加了一個預(yù)反應(yīng)區(qū)，運(yùn)行方式為連續(xù)進(jìn)水（沉淀期和排水期仍保持進(jìn)水），間歇排水，沒有明顯的反應(yīng)階段和閑置階段。在處理市政污水和工業(yè)廢水方面比傳統(tǒng)的SBR費(fèi)用更省，管理更方便。基本單元是兩個矩形池為一組的反應(yīng)器。每個池子分為預(yù)反應(yīng)區(qū)（容積約占整個池子的10%左右）和主反應(yīng)區(qū)（體積占反應(yīng)器總池容的85%—90%）兩部分，預(yù)反應(yīng)區(qū)一般處于厭氧/缺氧狀態(tài)，主反應(yīng)區(qū)是曝氣反應(yīng)的主體。與經(jīng)典SBR工藝相比，ICEAS工藝具以下特點(diǎn)：沉淀特性不同ICEAS的沉淀會受到進(jìn)水?dāng)_動，破壞了其成為理想沉淀的條件。為了減少進(jìn)水帶來的擾動，一般將池子設(shè)計成長方形，使出水近似于平流沉淀池。理想推流性能和污泥膨脹的控制由于連續(xù)進(jìn)水，ICEAS喪失了經(jīng)典SBR的理想推流和對難降解物質(zhì)去除率高的優(yōu)點(diǎn)，而且不能控制污泥膨脹的發(fā)生，所以需要設(shè)置選