活性污泥法工藝

序批式活性污泥法（SBR）

SBR工藝即序批式活性污泥法（Sequencing

BatchReactorActivatedSludgeProcess，簡(jiǎn)寫為SBR），又稱為間歇式活性污泥法，由于在運(yùn)行中采用間接操作的形式，每一個(gè)反應(yīng)池是一批批地處理廢水，因此而得名。

70年代末期美國(guó)教授R.L.Irvine等人為解決連續(xù)污水處理法存在的一些問(wèn)題首次提出，并于1979年發(fā)表了第一篇關(guān)于采用SBR工藝進(jìn)行污水處理的論著。繼后,日本、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)的技術(shù)人員陸續(xù)進(jìn)行了大量的研究。11、SBR工藝的工作原理

SBR是活性污泥法的一種變形，它的反應(yīng)機(jī)理和污染物去除機(jī)制和傳統(tǒng)活性污泥法相同，只是在運(yùn)行操作不同。SBR是在單一的反應(yīng)器內(nèi),在時(shí)間上進(jìn)行各種目的的不同操作,故稱之為時(shí)間序列上的廢水處理工藝，它集調(diào)節(jié)池、曝氣池、沉淀池為一體,不需設(shè)污泥回流系統(tǒng)。

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SBR工藝的一個(gè)完整操作周期有五個(gè)階段:進(jìn)水期(fill)、反應(yīng)期(react)、沉淀期(settle)、排水期(draw)

和閑置期(idle)

進(jìn)水反應(yīng)沉淀排水閑置SBR運(yùn)行工序圖3進(jìn)水期(fill)

進(jìn)水期是反應(yīng)器接受廢水的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程不僅僅是廢水的流入與反應(yīng)器水位的升高的過(guò)程，而且伴隨一定的生化反應(yīng)（磷的釋放）。4反應(yīng)期(react)

當(dāng)進(jìn)水達(dá)到設(shè)定的液位后，開(kāi)始曝氣和攪拌，以達(dá)到反應(yīng)目的（去除BOD、硝化、脫氮除磷）。

5沉淀期(settle)

沉淀期主要是一個(gè)固液分離的過(guò)程，即經(jīng)過(guò)曝氣和攪拌作用后，混合液中的污泥顆粒和絮體在重力的作用下沉降，實(shí)現(xiàn)污泥和廢水的分離過(guò)程。6排水期(draw)

排水期是排除反應(yīng)器中的上清液的過(guò)程，上清液由反應(yīng)器上部的潷水器排出。該期間的水位是處理周期內(nèi)的最低水位。反應(yīng)器底部沉降的活性污泥大部分作為下一周期使用，而過(guò)剩的剩余污泥則從排泥管引出排放。另外反應(yīng)器中還會(huì)留有一部分的處理水，可起到循環(huán)水和稀釋水的作用

7

8閑置期(idle

）

閑置期是在一個(gè)處理周期內(nèi)從排水結(jié)束時(shí)刻起到下一個(gè)周期開(kāi)始進(jìn)水的時(shí)刻的中間的一段時(shí)間。同時(shí)伴隨少量的厭氧反應(yīng)和脫氮過(guò)程。在此期間活性污泥中的微生物得到充分的休息，恢復(fù)活性。為了盡可能保證污泥活性并防止污泥老化現(xiàn)象，還需定期排放剩余污泥，為新鮮污泥提供足夠的空間生長(zhǎng)繁殖。92、SBR工藝的特點(diǎn)

SBR法最顯著的一個(gè)特點(diǎn)是將反應(yīng)和沉淀兩道工序放在同一反應(yīng)器中進(jìn)行，擴(kuò)大了反應(yīng)器的功能，SBR是一個(gè)間歇運(yùn)行的污水處理工藝,運(yùn)行時(shí)期的有序性,使它具有不同于傳統(tǒng)連續(xù)流活性污泥法的一些特性。

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優(yōu)點(diǎn)1)、流程簡(jiǎn)單,運(yùn)行費(fèi)用低；

SBR法的工藝簡(jiǎn)單,便于自動(dòng)控制,其主要設(shè)備就是一個(gè)具有曝氣和沉淀功能的反應(yīng)器,無(wú)需連續(xù)流活性污泥法的二沉池和污泥回流裝置,在大多數(shù)情況下可以省去調(diào)節(jié)池和初沉池,系統(tǒng)構(gòu)筑物小,流程簡(jiǎn)單,占地面積小、管理方便,投資省,運(yùn)行費(fèi)用低。2)、固液分離效果好，出水水質(zhì)好；

SBR在沉淀時(shí)屬于理想的靜止沉淀，固液分離效果好,容易獲得澄清的出水。剩余污泥含水率低,這為后續(xù)污泥的處置提供了良好的條件。

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3)、運(yùn)行操作靈活，效果穩(wěn)定；

SBR在運(yùn)行操作過(guò)程中,可以根據(jù)廢水水量水質(zhì)的變化、出水水質(zhì)的要求調(diào)整一個(gè)運(yùn)行周期中各個(gè)工序的運(yùn)行時(shí)間、反應(yīng)器內(nèi)混合液容積的變化和運(yùn)行狀態(tài)。

4)、脫氮除磷效果好；

SBR工藝在時(shí)間序列上提供了缺氧、厭氧和好氧的環(huán)境條件,使缺氧條件下實(shí)現(xiàn)反硝化,厭氧條件下實(shí)現(xiàn)磷的釋放和好氧條件下的硝化及磷的過(guò)量攝取,從而有效的脫氮除磷。

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5)、有效防止污泥膨脹；

由于SBR具有理想推流式特點(diǎn)，有機(jī)物濃度存在較大的濃度梯度，有利于菌膠團(tuán)細(xì)菌的繁殖，抑制絲狀菌的生長(zhǎng)，另外，反應(yīng)器內(nèi)缺氧好氧的變化以及較短的污泥齡也是抑制絲狀菌的生長(zhǎng)的因素，從而有效地防止污泥膨脹。

6)、耐沖擊負(fù)荷；池內(nèi)有滯留的處理水，對(duì)污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和有機(jī)污物的沖擊。

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缺點(diǎn)1).自動(dòng)化控制要求高：如進(jìn)水、排水、排泥的自控；2).對(duì)排水設(shè)備要求高：由于排水時(shí)間短(間歇排水時(shí))，并且排水時(shí)要求不攪動(dòng)沉淀污泥層，因而需要專門的排水設(shè)備(潷水器)，且對(duì)潷水器的要求很高；3).后處理設(shè)備要求大：如消毒設(shè)備很大，接觸池容積也很大，排水設(shè)施如排水管道也很大；4).總揚(yáng)程增加：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；5).由于不設(shè)初沉淀，易產(chǎn)生浮渣，浮渣問(wèn)題尚未妥善解決；143．SBR法的分類

（1）按進(jìn)水方式分

按進(jìn)水方式可分為間歇進(jìn)水式和連續(xù)進(jìn)水式，如圖所示。

間歇進(jìn)水連續(xù)進(jìn)水

15不同進(jìn)水方式的特點(diǎn)：

間隙進(jìn)水方式：

由于沉淀階段和排水階段不進(jìn)水，所以較易保證出水的水質(zhì)，但需幾個(gè)反應(yīng)池組合起來(lái)運(yùn)行，以處理連續(xù)流入污水處理廠的進(jìn)水。

連續(xù)進(jìn)水方式：

雖可采用一池連續(xù)地處理廢水，但由于在沉淀階段和排水階段污水的流入，會(huì)引起活性污泥上浮或與處理水相混合，所以可能使處理水質(zhì)變差。16

4.傳統(tǒng)的SBR的演變工藝

傳統(tǒng)的SBR在應(yīng)用中有一定的局限性，如在進(jìn)水流量較大時(shí)，對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)需調(diào)節(jié)，會(huì)增大投資。為了進(jìn)一步提高出水水質(zhì)，出現(xiàn)了許多SBR演變工藝。

CASS工藝ICEAS工藝

IDEA工藝

DAT-IAT工藝

UNITANK工藝

MSBR工藝

17CASS（CAST/CASP)工藝（CyclicActivatedSludgeSystem/Technology/Process）

該工藝又稱為循環(huán)式活性污泥法，，它是利用不同微生物在不同的負(fù)荷條件下生長(zhǎng)速率差異和污水生物除磷脫氮機(jī)理，將生物選擇器與傳統(tǒng)SBR反應(yīng)器相結(jié)合的產(chǎn)物。CASS工藝為間歇式或連續(xù)式生物反應(yīng)器，在此反應(yīng)器中進(jìn)行交替的曝氣－非曝氣過(guò)程的不斷重復(fù)，將生物反應(yīng)過(guò)程和泥水分離過(guò)程結(jié)合在一個(gè)池子中完成。

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CASS反應(yīng)器由3個(gè)區(qū)域組成：生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)和主反應(yīng)器，每個(gè)區(qū)的容積比為1:5:30。污水首先進(jìn)入選擇區(qū)，與來(lái)自主反應(yīng)器的混合液（20％～30％）混合，經(jīng)過(guò)厭氧反應(yīng)后進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)，如下圖所示。1生物選擇區(qū)2厭氧區(qū)3主反應(yīng)區(qū)CASS反應(yīng)器構(gòu)造圖

19CASS工藝操作過(guò)程

CASS工藝以推流方式運(yùn)行，而各反應(yīng)區(qū)則以完全混合的方式運(yùn)行以實(shí)現(xiàn)同步碳化、硝化和反硝化功能。（a）進(jìn)水、曝氣階段開(kāi)始；

（b）曝氣階段結(jié)束；（c）沉淀階段開(kāi)始；

（d）沉淀階段結(jié)束，撇水階段開(kāi)始；（e）撇水階段及排泥結(jié)束；

（f）進(jìn)水、閑置階段

20CASS工藝的主要優(yōu)點(diǎn)：可變?nèi)萜鞯倪\(yùn)行提高了對(duì)水質(zhì)、水量

波動(dòng)的適應(yīng)性和運(yùn)行操作的靈活性；良好的沉淀性能；

良好的脫氮除磷效果；

CASS工藝入口處設(shè)一生物選擇器，并進(jìn)行污泥回流，保證了活性污泥不斷的在選擇器中經(jīng)歷了一個(gè)高絮體負(fù)荷階段，從而有利于絮凝性細(xì)菌的生長(zhǎng)并提高污泥的活性，使其快速的去除廢水中的溶解性易降解基質(zhì)，進(jìn)一步有效地抑制絲狀菌的生長(zhǎng)和繁殖；工藝流程簡(jiǎn)單，土建和投資低，自動(dòng)化程度高。

21好氧生物選擇器的作用：

在好氧生物選擇器(又稱預(yù)反應(yīng)區(qū))內(nèi)，微生物能通過(guò)酶的快速轉(zhuǎn)移機(jī)理迅速吸附污水中大部分可溶性有機(jī)物，經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的底物快速積累過(guò)程，對(duì)絲狀菌的增殖起抑制作用，可有效防止污泥膨脹，同時(shí)對(duì)水質(zhì)水量變化起緩沖作用。反應(yīng)池每周期運(yùn)行工序如下：

1）曝氣期

由曝氣系統(tǒng)向反應(yīng)池供氧，有機(jī)污染物被微生物氧化分解，同時(shí)NH3-N通過(guò)硝化細(xì)菌轉(zhuǎn)化為N03--N。

2）沉淀期

停止曝氣，進(jìn)行泥水分離，同時(shí)，微生物利用水中的剩余溶解氧進(jìn)行氧化分解，反應(yīng)池逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)化，開(kāi)始進(jìn)行反硝化反應(yīng)。

3）潷水期

沉淀結(jié)束后進(jìn)行潷水排出上清液，池中水位逐步下降，此時(shí)反應(yīng)池逐步過(guò)度到厭氧狀態(tài)，繼續(xù)進(jìn)行反硝化

4）閑置期

閑置期內(nèi)池中水位由最低水位上升到最高水位。22應(yīng)用實(shí)例：

目前全世界已有300多家污水處理廠采用CASS工藝。我國(guó)，北京航天城污水處理廠（處理能力7200m3/d），鎮(zhèn)江市征潤(rùn)州污水處理廠（設(shè)計(jì)水量20萬(wàn)t/d，近期10萬(wàn)t/d）。23

循環(huán)式活性污泥法（CAST）（1）工藝流程

CAST是循環(huán)式活性污泥法（CycticActivatedSludgeTechnology）的英文縮寫。CAST法是SBR法的最新發(fā)展，它是利用不同微生物在不同負(fù)荷條件下增殖速度差異和廢水生物脫氮除磷機(jī)理，將生物選擇器與傳統(tǒng)SBR反應(yīng)器相結(jié)合的產(chǎn)物。24CAST的運(yùn)行方式：25CAST法的特點(diǎn)2627

CASS法與CAST法的異同點(diǎn)：a.相同點(diǎn)：CASS法與CAST法相同之處是系統(tǒng)都由選擇器和反應(yīng)池組成；

CASS反應(yīng)器內(nèi)微生物處于好氧一缺氧一厭氧周期性變化之中，因此CASS工藝與CAST工藝一樣，它具有較好的除磷脫氮效果。b.不同點(diǎn)：

CASS為連續(xù)或間歇進(jìn)水而CAST為間歇進(jìn)水；

CASS法污泥不回流，無(wú)污泥回流系統(tǒng)。28氧化溝1）氧化溝技術(shù)的發(fā)展

氧化溝(Oxidationditch)是平面呈橢圓環(huán)形或環(huán)形“跑道”式的活性污泥處理構(gòu)筑物，因其構(gòu)筑物呈封閉的溝渠而得名。第一座氧化溝污水處理廠于1954年在荷蘭建成，是服務(wù)人口僅360人的小規(guī)模的間歇運(yùn)行的氧化溝。曝氣、沉淀和污泥穩(wěn)定等過(guò)程在一個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)完成。它以設(shè)計(jì)者而被命名Pasveer型氧化溝。近20年來(lái)，由于氧化溝技術(shù)不斷發(fā)展與改進(jìn)，從最初小規(guī)模間歇運(yùn)行的Pasvee氧化溝到目前可大規(guī)模、連續(xù)運(yùn)行并有更高處理能力的不同類型的氧化溝。如奧貝爾(Orbal)型氧化溝、卡魯塞爾(Carrousel)式氧化溝、交替工作型氧化溝(包括三溝式氧化溝)、DE型氧化溝、一體化氧化溝、VLR型氧化溝、鼓風(fēng)曝氣氧化溝等。292）氧化溝的主要類型

氧化溝按其構(gòu)造和運(yùn)行特征可分下列類型：(1)普通氧化溝

屬低負(fù)荷延時(shí)活性污泥法。能較適應(yīng)水質(zhì)和水量的變化，水溫接近5℃的低溫也可得到穩(wěn)定的處理效果。剩余活性污泥經(jīng)好氧分解，穩(wěn)定程度高，剩余污泥量少，適于小規(guī)模污水的處理，常用曝氣轉(zhuǎn)刷充氧和推動(dòng)水流，保持污泥處于懸浮狀態(tài)。(2)奧貝爾(Orbal)氧化溝

為多反應(yīng)器系統(tǒng)，通常由三個(gè)同心的橢圓形溝道組成。廢水由外溝道（或內(nèi)溝道）進(jìn)入，從內(nèi)溝道（或外溝道）流出。采用曝氣轉(zhuǎn)碟作為充氧、混合與推動(dòng)的設(shè)備。(3)卡魯塞爾(Carrousel)氧化溝

是20世紀(jì)60年代后期由荷蘭DHV公司開(kāi)發(fā)的，因其曝氣器型式而得名。除溝型特點(diǎn)外，其曝氣設(shè)備通常采用立軸式表曝機(jī)。30(4)交替工作型氧化溝其中三溝式氧化溝為丹麥克魯格公司開(kāi)發(fā)。由于省掉了二沉池，使處理流程更加簡(jiǎn)單，維護(hù)管理更方便。該工藝處理效果好，具有脫氮功能，如馬鞍山一污。313）氧化溝的構(gòu)造

氧化溝系統(tǒng)是由氧化溝、曝氣設(shè)備、出水堰和自動(dòng)控制設(shè)備組成。氧化溝的平面形狀呈環(huán)狀溝渠形，斷面型狀多為矩形或梯形，水深與所采用的曝氣設(shè)備有關(guān)，一般為2～6m。曝氣設(shè)備是氧化溝的主要裝置，它的作用是供氧及推動(dòng)水流作循環(huán)流動(dòng)，防止活性污泥沉淀及對(duì)反應(yīng)混合液的混合。

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常用的曝氣設(shè)備有水平軸曝氣轉(zhuǎn)刷和豎軸曝氣機(jī)，此外還有射流曝氣機(jī)和導(dǎo)管式曝氣機(jī)等。單池進(jìn)水時(shí)一根管即可，如果有兩個(gè)以上氧化溝平行工作時(shí)，則應(yīng)用配水井，當(dāng)采用交替工作的氧化溝時(shí)，配水井內(nèi)還需設(shè)自動(dòng)控制裝置。氧化溝的出水一般采用溢流堰，溢流堰可設(shè)計(jì)成升降式的，通過(guò)調(diào)節(jié)溢流堰的高度?？烧{(diào)節(jié)池內(nèi)的水深。氧化溝兼有完全混合式和推流式的特點(diǎn)，在控制適宜的條件下，溝內(nèi)同時(shí)具有好氧區(qū)和缺氧區(qū)，可以進(jìn)行硝化和反硝化反應(yīng)，取得脫氮效果，同時(shí)使得活性污泥具有良好的沉降性能。

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氧化溝以其流程簡(jiǎn)單、管理方便和良好的處理效果等優(yōu)點(diǎn)正在我國(guó)不少工程項(xiàng)目中采用，近幾十年來(lái)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，氧化溝已經(jīng)突破只適用于小型污水處理廠的局限。概括的講氧化溝有單溝、雙溝、三溝、多溝同心和多溝串連等多種布置形式；有將二沉池與氧化溝分建或合建的；有連續(xù)進(jìn)水或交替進(jìn)水；有轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)、轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)或泵型、倒傘型表面曝氣機(jī)進(jìn)行充氧攪拌的氧化溝等等。

氧化溝的形式344）普通氧化溝

（1）工藝流程

35帕斯維爾氧化溝結(jié)構(gòu)圖

l—進(jìn)水管；2—導(dǎo)流墻3—曝氣轉(zhuǎn)刷裝置

4—出水井5—出水管

6—出水堰

36（2）工藝特點(diǎn)

a．由于氧化溝在低污泥負(fù)荷下運(yùn)行，因此即使水量和水質(zhì)變化，水溫接近5℃的低溫也可以得到穩(wěn)定的處理效果；

b．氨氮的去除率在70%左右；

c．氧化溝內(nèi)的混合特性，混合液溶解氧濃度，自曝氣設(shè)備開(kāi)始，沿水流方向逐漸減少，而MLSS濃度、BOD、SS、堿度等在溝內(nèi)各點(diǎn)幾乎相等。

d．剩余污泥量大致為進(jìn)水SS量的75％左右，比普通活性污泥少。

e．剩余污泥由于經(jīng)好氧分解，所以比普通活性污泥法穩(wěn)定程度高。

f．由于水力停留時(shí)間長(zhǎng)和水深淺，占地面積較大。37（3）普通氧化溝工藝設(shè)計(jì)

a.設(shè)計(jì)參數(shù)

普通氧化溝的主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)《規(guī)范>中表6.6.3。BOD-SS負(fù)荷0.05～0.1kgBOD/(kgMLSS·d)、BOD容積負(fù)荷0.15～0.3kgBOD/(m3·d)、混合液懸浮固體濃度X=2500～5000mg/L。水力停留時(shí)間24～68h、污泥回流比60％～200％、生物固體停留時(shí)間8～50d。

b.形狀、構(gòu)造和溝個(gè)數(shù)

氧化溝形狀采用無(wú)終端溝渠形，有效水深1.0～3.0m，溝寬2.0～6.0m。在氧化溝轉(zhuǎn)彎處，外周流速高，內(nèi)周流速低，為防止低流速處發(fā)生沉淀，減少氧化溝有效容積，需在氧化溝轉(zhuǎn)彎處設(shè)導(dǎo)流墻來(lái)增大內(nèi)側(cè)的流速。導(dǎo)流墻的設(shè)置如圖所示。

38導(dǎo)流墻示意圖3940c.曝氣裝置

1)考慮到曝氣裝置發(fā)生故障，原則上設(shè)2臺(tái)以上，但處理廢水量少而且出水水質(zhì)能保證時(shí)可設(shè)1臺(tái)曝氣裝置。

2)應(yīng)確保供氧、混合液攪拌和流速。氧化溝內(nèi)流速，底部最低流速(距池底100mm處)在0.1m/s以上，平均流速0.25m/s左右。

3)運(yùn)行方式應(yīng)靈活，可間歇運(yùn)行或連續(xù)運(yùn)行，曝氣裝置的工作臺(tái)數(shù)、轉(zhuǎn)速及浸沒(méi)深度可以控制。有機(jī)物氧化、硝化、脫氮和池內(nèi)溶解氧濃度有關(guān)。供氧量應(yīng)隨進(jìn)水水質(zhì)和水量、水溫、MLSS濃度來(lái)控制。供氧量的調(diào)節(jié)可通過(guò)改變運(yùn)行方式(間歇運(yùn)行)、調(diào)整臺(tái)數(shù)、改變曝氣裝置的轉(zhuǎn)速、浸沒(méi)深度等綜合確定。415）Orbal氧化溝

Orbal氧化溝是一種多渠道的氧化溝，氧化溝由多個(gè)同心的溝渠組成，溝渠呈圓形和橢圓形，進(jìn)水先引入最外的溝渠，在不斷循環(huán)同時(shí)，依次引入下一溝渠，最后從中心溝渠排出，這相當(dāng)于一系列完全混合反應(yīng)池串連在一起，每個(gè)溝渠表現(xiàn)出單個(gè)反應(yīng)器的性質(zhì)，Orbal氧化溝兼有完全混合式與推流式的特點(diǎn)，能夠快速去除有機(jī)物和氨氮。42(1)工藝流程43(2)工藝特點(diǎn)

1)氧化溝為圓形或橢圓形的平面形狀；

2)采用多溝串聯(lián)的型式,通常采用3個(gè)溝渠。3個(gè)溝渠的容積占總?cè)莘e的百分比分別為：外溝占50％～60％，中溝30％～35％，內(nèi)溝15％～20％，多采用50％、33％、17％。

3)曝氣設(shè)備多采用曝氣轉(zhuǎn)碟，水深可達(dá)3.6m并保持溝底流速為0.3～0.9m/s。三溝渠的溶解氧呈0-1-2mg/L(外溝-中溝-內(nèi)溝)的梯度分布。典型的設(shè)計(jì)是將含碳有機(jī)物氧化、反硝化及大部分硝化設(shè)定在第一溝(外溝)內(nèi)進(jìn)行，控制第一溝的溶解氧濃度在0～0.5mg/L范圍內(nèi)。第二溝