SBR (Sequencing Batch Reactor)是序批式(間歇)活性污泥法的簡稱。1914年,英國學(xué)者Ardern 和Locket 發(fā)明了該工藝,但由于受當時自動化水平的限制,尤其后來工業(yè)廢水的處理規(guī)模不斷擴大,其操作困難、工作量大的缺點日益突出,SBR 工藝的研究一度被人們放棄。因此,SBR 工藝開始并沒有得到廣泛推廣。
近年,由于電腦技術(shù)的飛快發(fā)展及自動化控制技術(shù)的快速進步,SBR 反應(yīng)器操作困難,工作繁瑣的缺點逐漸得以解決。SBR 工藝與傳統(tǒng)活性污泥法相比有很多優(yōu)點,這引起許多國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。
20 世紀70 年代初,美國的Irvine等人在美國環(huán)?偩值馁Y助下建立了世界上第一個SBR 污水處理廠。此后,日本、德國等也開始關(guān)注SBR工藝的研究。我國于上世紀80 年代開始對SBR 工藝進行研究,并于1985年在吳淞建立了我國第一個應(yīng)用SBR工藝的廢水處理站。
1、SBR反應(yīng)器工作原理
SBR 的運行有別于傳統(tǒng)活性污泥法,一般采用多個SBR 反應(yīng)器并聯(lián)間歇運行的方式。對于單一SBR 反應(yīng)器,每個運行周期包括5個階段:進水期、反應(yīng)期、沉淀期、排水排泥期、閑置期。進水期階段可以采用限制曝氣或非限制曝氣,污水連續(xù)進入SBR 反應(yīng)器,此時活性污泥對有機污染物進行吸附去除,有機污染物濃度達到最大值,當污水到達預(yù)設(shè)水位后,停止進水開始曝氣,反應(yīng)期隨即開始,該階段有機污染物被活性污泥充分去除,BOD、COD值不斷減小,當有機污染物濃度降低到適當值時,停止曝氣,隨即進入沉淀階段,該階段依靠重力的作用,使混合液中的活性污泥不斷沉降,達到高效的泥水分離效果。在進入到排水排泥期后,上清液通過潷水器排除,剩余污泥也通過排泥系統(tǒng)排出,當進入到閑置期后,活性污泥處于一種營養(yǎng)物的饑餓狀態(tài),單位重量的活性污泥具有很大的吸附表面積,當進入下個運行期的進水期時,活性污泥便可以充分發(fā)揮初始吸附去除作用。
2、SBR工藝的優(yōu)點
理想的推流過程使生化反應(yīng)推動力增大,效率提高,池內(nèi)厭氧、好氧處于交替狀態(tài),凈化效果好。
運行效果穩(wěn)定,污水在理想的靜止狀態(tài)下沉淀,需要時間短、效率高,出水水質(zhì)好。
耐沖擊負荷,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污物的沖擊。
工藝過程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進行調(diào)整,運行靈活。
處理設(shè)備少,構(gòu)造簡單,便于操作和維護管理。
反應(yīng)池內(nèi)存在DO、BOD5濃度梯度,有效控制活性污泥膨脹。
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建和改造。
脫氮除磷,適當控制運行方式,實現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替,具有良好的脫氮除磷效果。
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。
3、改進型SBR處理工藝
(1)UNITANK 工藝
1987 年,UNITANK 工藝由比利時史格斯清水公司提出,此工藝結(jié)合了傳統(tǒng)SBR 工藝和傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點。使進出污水連續(xù)且減少了二沉池,實現(xiàn)了沉淀池和生物處理單元的一體化,而對于單個UNITANK 曝氣池則為間歇進出水,通過靈活控制UNITANK 單個反應(yīng)池的曝氣、攪拌和增大水力停留時間,可以達到很好的脫氮除磷效果。
UNITANK 工藝的工作原理:
UNITANK 反應(yīng)器分為3 個單池, 每個運行周期分為兩個主體段和一個中間過渡段, 兩個主體運行段過程完全一樣,只是相互對稱。第一個主體段污水由左池進入,經(jīng)過中間池進入右池沉淀出水。第二個主體段污水由右池進入,經(jīng)過中間池進入左池沉淀出水,過程和第一個主體段相同,水流方向相反。中間過渡段污水由中間池進入,兩個邊池作為沉淀池。通過對主體段曝氣、攪拌時間的控制可以實現(xiàn)BOD 去除和脫氮除磷。
UNITANK 工藝的特點
采用固定堰出水,不采用潷水器;沉淀時近似于平流式沉淀池的特點;3 個反應(yīng)池串聯(lián)構(gòu)成一個串級系統(tǒng)的模式,彌補了單個反應(yīng)器完全混合的缺點;3 個反應(yīng)池的作用各不相同,各個反應(yīng)池中的污泥濃度不同,生物量分布不均勻。由于邊池兼作曝氣池和沉淀池,反應(yīng)池的容積利用率比較低。
(2) CASS 工藝
CASS 工藝(循環(huán)式活性污泥法)由Goronszy 教授在ICEAS 的基礎(chǔ)上研究開發(fā)出來的一種改進型SBR 工藝。1986 年美國國家環(huán)保局正式宣布CASS 工藝為革新代用技術(shù)。
CASS 反應(yīng)器的工藝原理:
CASS反應(yīng)池分為預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū),污水經(jīng)過預(yù)反應(yīng)區(qū)后污水中可溶性污染物得到迅速吸附,進入主反應(yīng)區(qū)后污水中的有機污染物被降解。CASS 為連續(xù)進水間歇出水反應(yīng)器,集反應(yīng)、沉淀、排水等功能于一身,且通過對反應(yīng)器中DO的控制使CASS 反應(yīng)器處于好氧、厭氧、缺氧交替環(huán)境,起到對污水脫氮除磷的作用。
CASS 反應(yīng)器的工藝特點:
基建費用較低,CASS 工藝與傳統(tǒng)活性污泥法相比,省去了初沉池、二沉池,工藝流程簡單,布局緊湊;建成后運行費用低,CASS 工藝由于周期性的曝氣,池內(nèi)溶解氧濃度是變化的, 在每一周期開始時,氧濃度梯度大,傳遞效率高,節(jié)省運行費用;運行管理可靠方便,CASS 工藝控制系統(tǒng)簡單,不易發(fā)生污泥膨脹且污泥產(chǎn)量少。
(3) ICEAS 工藝
ICEAS 全稱為間式歇循環(huán)延時曝氣活性污泥法,屬于連續(xù)進水、間歇出水工藝。ICEAS 工藝在反應(yīng)器前部設(shè)置預(yù)反應(yīng)區(qū),經(jīng)過預(yù)處理的污水在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)吸附去除BOD 后進入與前置預(yù)反應(yīng)區(qū)相連接的主反應(yīng)區(qū),在主反應(yīng)區(qū)中污水進行間歇曝氣,使活性污泥處于厭氧好氧交替的環(huán)境之中,起到良好的脫氮除磷效果,處理后的污水在反應(yīng)池中沉淀后在潷水器的作用下出水,這樣使整個反應(yīng)池處于曝氣-閑置-沉淀-潷水的周期之中。
ICEAS反應(yīng)器的工藝特點:
采用連續(xù)進水系統(tǒng),減少了運行操作的復(fù)雜性,故適用于較大規(guī)模的污水處理。與其它工藝相比,ICEAS工藝具有如下優(yōu)點:1、占地面積小,土建投資少;2、設(shè)備少,能耗低;3、沉淀效果好;4、耐沖擊負荷,運行靈活。
(4)MSBR工藝
MSBR是改良型序批反應(yīng)器(Modified Sequencing Batch React)的簡稱,是 SBR 的變型工藝。MSBR 系統(tǒng)不需要加設(shè)初沉池、二沉池和相應(yīng)的布水及回流設(shè)施。
MSBR 工藝的主反應(yīng)池由曝氣格和兩個交替的序批格(SBR 池)組成。在一個完整的運行周期中,主曝氣格保持連續(xù)的好氧曝氣狀態(tài);兩個交替曝氣的SBR 池的其中一個在半個周期內(nèi)不曝氣僅作為沉淀池,而另一個在半個運行周期中,用于保持不同的狀態(tài),如缺氧,厭氧等狀態(tài)。待下半個運行周期,兩個 SBR 池的角色互換。
MSBR 工藝特點
MSBR 系統(tǒng)是從連續(xù)運行的單元進水,不從 SBR 池進水,這樣污水大部分有機物先進入主曝氣池中,經(jīng)過處理后在進入 SBR 池,改善了設(shè)備利用率。
從連續(xù)運行的厭氧池進水,隨后進入缺氧池、好氧池,改善了系統(tǒng)的整體處理效率,出水水質(zhì)好,同時也大大提高了系統(tǒng)中紅 F/M 值和容積負荷。
從連續(xù)運行單元進水,改善了系統(tǒng)對沖擊負荷的抵抗能力。
MSBR 系統(tǒng)增加了低水頭、低能耗的回流設(shè)備,改善了系統(tǒng)中各個單元活性污泥分配的均勻性,既增加了連續(xù)運行單元的濃度(尤其是提高反硝化反應(yīng)的反應(yīng)速率),進而減少了 SBR 池中的污泥質(zhì)量濃度。
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