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    一文了解SBR工藝發展三階段、分類和原理特點

    2019-06-10 09:39:01來源:betway必威體育app官網工程師 閱讀量:10089

    導讀:SBR法即序批式活性汙泥法。最早的SBR法產生於1914年,至今已有100多年的曆史,大致分為三個時期:SBR法的產生期、複興期和發展期。SBR法的運行工況是以序批操作為主要特征:一是運行操作在空間上按序批方式運行;二是對於每一個SBR來說,運行操作在時間上也是按次序排列的、序批的。SBR工藝一個完整的典型的運行周期分5個階段,依次為進水、反應、沉澱、排水和閑置。
      SBR法即序批式活性汙泥法。早在1914年,活性汙泥法在產生之初就是采用間歇進水.排水的方式運行的,但由於其運行操作繁瑣,當時又缺乏自動控製betway必威手機版官網和技術,它很快被連續式活性汙泥法所取代,並幾乎被淘汰與遺忘。直到20世紀80年代以後,自動監測與控製的硬件betway必威手機版官網與軟件技術,特別是電子計算機的飛速發展,為SBR法的應用與發展注人了新的活力。目前,由於該工藝具有工藝流程簡單處理效率高運行方式靈活和不易發生汙泥膨脹等優點,已成為中小型汙水處理廠的首選工藝,並在全世界廣泛應用。在我國,有30%~40%日處理5萬噸以下的汙水處理廠都采用SBR法。近年來,隨著城鎮汙水處理廠排放標準的日趨嚴格,對於出水氮磷的排放提出了更高的要求。如何提高SBR工藝的脫氮除磷效率,並在此基礎上節能降耗,對於該工藝的應用與發展具有重要意義。
     
      水汙染控製工程中汙染物的去除,從根本上說,屬於化工中的分離過程,就是通過物理化學和生物方法,借助反應器實現汙染物與水的分離,可分為物理單元,化學單元和生物單元。反應器理論是20世紀70年代,為了建立各種水處理方法間的聯係,提高水處理學科的理論水平而引人的。一般說來,水處理工藝中的一切池子都稱為反應器,如調節池沉澱池和曝氣池等。反應器按照操作方式的不同主要分為連續流反應器和序批式反應器。其中連續流反應器又稱為返混反應器,可分為連續全混反應器和平推流反應器。
     
      一、汙水處理反應器分類
     
      1、連續全混反應器
     
      連續全混反應器由一個有進流和出流的容器組成,反應物連續流人反應器,混合物連續流出反應器,是一種開放式反應器。反應器通常在穩態條件下運行,反應器內物料充分混合,物質含量在整個反應器內均勻一致,排出物的成分與反應器中的成分相同,反應器內的反應物濃度不隨時間變化,也不隨空間變化;通常情況下(但不一定全是) ,其進出流量平衡。理想狀態下,對隻含單一流體的情況,假設流體相中的物料混合都非常迅速,從而各組分在整個容器中的濃度都是均勻的;對含有多種流體的容器假設混合完全,並且對每一種流體其混合都是瞬間完成的,因此流出反應器中的產物組分濃度等於該物料在整個反應器內的濃度。如圖1所示。

     
      2.平推流反應器
     
      平推流反應器也稱活塞流反應器,連續穩定流人反應器的流體,在垂直於流動方向的任一截麵,各質點的流速完全相同,平行向前流動。進人反應器的物料之間完全沒有混合,並且沿反應器軸向上物料之間也完全沒有混合,而徑向上物料之間混合均勻。這種流動形式近似於很少或沒有縱向分散的、長寬比很大的長形敞開池或封閉的管式反應器中的流動形式。穩態操作時,反應器內物料的參數,如濃度、溫度等,不隨時間發生變化,而沿長度方向發生變化,即反應器內物係參數可隨位置而變。如圖2所示。

     
      3、序批式反應器
     
      反應物在封閉式反應器內“--罐- -罐”地進行反應操作,反應完成卸料後,再進料進行下一批的生產,也稱為分批操作或序批操作,一般用於小批量、多品種的均質液相反應係統。序批反應器是在非穩態條件下操作的,盡管容器中的成分隨反應時間而變化,但是反應器內的成分在任一時刻都是均勻的,濃度溫度處處相等。在廢水處理中,序批操作過程就在反應過程中既無水流入,也無水流出(也就是,水流流入,進行反應,然後排出,如此重複循環)。
     
      序批反應器操作方式靈活,betway必威手機版官網投資省,同一betway必威手機版官網可以生產不同品種,具有反應速率高,出水水質穩定,容易控製汙泥膨脹等連續流反應器所無法比擬的優點,已經廣泛應用於中小規模汙水處理廠。在汙廢水的生物處理中,序批反應器還經常被選用於未經實踐檢驗的新工藝的研發、化學反應動力學研究以及各單因素試驗,如短程硝化反硝化、厭氧氨氧化、好氧顆粒汙泥等汙水處理新工藝新技術都是基於序批反應器提出並實現的。
     
      二、SBR法的基本原理和特點
     
      1.SBR法的發展沿革
     
      汙水生物處理技術發展概述
     
      在這100餘年發展曆程中,汙水處理的理論和技術有了巨大發展,如下圖所示。 20世紀70年代前,汙水處理的主要去除對象是降解有機汙染物,去除BOD、COD和SS等;20世紀80年代以後,N丶P營養元素對環境的威脅越來越大,一些緩流河道、湖泊甚至海灣都出現了富營養化,同時隨著機械製造和電氣工程的進步,推動了水汙染治理工藝技術的革新,在傳統汙水處理技術的基礎上,發展了以A/O、A/A/O等為代表的脫氮除磷工藝,使二級生物處理技術進入了具有脫氮除磷功能的深度處理階段。現在的城市汙水處理廠的處理對象,既包括COD、BOD.SS,也包括N、P等植物性營養物質。目前,汙水生物處理技術正朝著快速、高效、低耗、多功能等方麵發展。



     

      2.SBR法的產生與發展
     
      最早的SBR法產生於1914年,至今已有100多年的曆史,大致分為三個時期,如圖3所示。

     
      1) SBR法的產生期
     
      活性汙泥法誕生於美國和英格蘭,並在隨後的一百多年裏一直作為汙水處理的主流技術。 最初對於活性汙泥法的研究采用的就是序批式序批運行反應器。1912年前後,在英格蘭的曼徹斯特,Fowler采用曝氣的方法利用池塘內的“爛泥”處理反應池內的汙水,曝氣後的汙水進行沉澱,沉澱池內的生物體回流至曝氣池,獲得了非常清澈的出水。
     
      1914年,Fowler的兩個學生Ardern和Lockett,在一個序批式運行的城市汙水處理係統中,為了獲得較高的汙泥濃度,對在曝氣階段積累的腐殖質或沉澱物,不進行排放。經過一段時間的運行,獲得了現在被人們稱之為“活性汙泥”的微生物絮體。他們的試驗過程描述如下:首先采用曼徹斯特城市的生活汙水,在約2.4L的容器內進行曝氣試驗,每個運行周期直至硝化完成後才停止曝氣。第一次試驗大約進行了5周左右的連續曝氣,硝化反應才完成,然後沉澱,排掉清澈的上清液,沉澱物完全保留在容器內。重新加人原汙水,並與容器內上一周期留下來的沉澱物充分接觸,隨後進行曝氣直至硝化反應充分完成。此後,他們多次重複這種運行方式。試驗結果清楚表明:隨著容器內沉澱物的增加,有機物完全氧化的時間逐漸減少。最後,24h內便可完全氧化序批注人的原汙水。Ardern 和Lockett將反應過程中形成的沉澱物命名為“活性汙泥”。
     
      在活性汙泥法的發展史上,Ardern和Lockett 的發現具有裏程碑式的意義,其重要性可歸結為六個方麵,其中與序批式序批係統最為相關的有以下兩方麵:
     
      ①為維持反應器內活性汙泥始終處於最高效率的“工作狀態”,在任何時候係統內都不應使未被氧化的顆粒狀汙染物得到積累。
     
      ②如果僅通過適宜的曝氣量來維持汙泥的活性,那麼就應該使反應器內的汙水與活性汙泥充分接觸。
     
      Ardern和Lockett采用充排式反應器處理曼徹斯特市的生活汙水時,保持活性汙泥與汙水的充分接觸,曝氣6~9h,便可獲得較好的出水水質。檢測結果表明SBR工藝對生活汙水中汙染物的去除率與生物濾池相當,且SBR工藝的曝氣時間長短主要取決於汙水中的汙染物濃度和所要求的汙染物去除率。
     
      1914~1920年,Ardern和Lockett的試驗驗結果在實際工程中被迅速、廣泛的應用,在英格蘭共建造了4個不同規模、不同曝氣方式階段進水的SBR汙水處理係統。
     
      Ardern和Lockett通過對SBR係統的工藝參數、影響因素等進行的大量試驗,基於大量的試驗數據和對SBR係統的深人理解,建立了SBR係統的運行方案,如表1所示。

     
      1915年,在美國威斯康星州密爾沃基建成了世界上第一座SBR工藝的汙水處理廠。該汙水處理廠的工藝參數如下:周期時間為6h,其中進水60min,曝氣反應210min,沉澱30min,排水60min。在1915~1916年,在美國的布魯克林(紐約州),芝加哥(伊利諾伊州),克利夫蘭(俄亥俄州)和休斯敦(得克薩斯州)等地進行了一係列的SBR係統處理城市汙水的試驗研究。在1915~1916年,美國建造了一大批采用SBR工藝的汙水處理廠,並且該汙水工藝的優勢也非常明顯。
     
      1923年,O'Shaughnessy的研究發現,分別采用連續流係統和SBR係統處理相同的城市汙水,在達到相同淨化效率的時,前者所需的時間是後者的兩倍。然而事實上,在1914~1920年,幾乎所有采用SBR係統的汙水廠全部被改造成了連續流汙水處理係統。
     
      Ardern(1927)針對這一現象進行了深人分析,認為以下三方麵是導致這一現象的本質原因:
     
      ①排水階段能量浪費較大(與進水流速相比,排水流速較大);
     
      ②由於活性汙泥黏附於大氣泡空氣擴散器上,從而容易導致空氣擴散器的堵塞;
     
      ③由於需要進行多個開關閥門的轉換及空氣擴散器的清洗,所以操作者需要始終保持較高的注意力。
     
      Ardern提出了解決上述問題相應的辦法,即采用多個反應池的SBR係統、改進曝氣betway必威手機版官網及采用自動控製係統等。盡管這些措施能夠十分有效的解決上述問題,但是由於當時自動控製技術的落後,嚴重製約了SBR法在汙水處理係統中的應用。
     
      2) SBR法的複興期
     
      在美國直到20世紀40年代後期,在歐洲直到1959年,伴隨著自動控製技術的日益成熟,SBR法才逐漸又被人們重新認識。在1951~1953年,Hoover等在美國東部地區賓夕法尼亞州實驗室首次采用SBR係統處理牛奶工業廢水。1959年,Pasveer將SBR工藝引入荷蘭。上述兩項應用均取得了較大的成功,對SBR法的發展起到了巨大的推動作用。 1965~1975年,衍生出多種變形工藝。
     
      20世紀70年代中期,在澳大利亞新南威爾士,序批排水延遲曝氣(inter-mitently decanted extended aeration,IDEA)係統對SBR工藝的廣泛應用起到了非常重要的作用。IDEA係統的反應池是一個簡單的、長方形的反應池。采用連續進水間歇曝氣和序批排水的運行模式。該汙水處理係統由於可獲得較好的出水水質,並可高效去除廢水中的BOD5,SS和氮化合物,因此被廣泛應用於實際工程中。
     
      此外,隨著工業廢水和城市汙水中營養物(氮丶磷)排放標準的不斷提高,IDEA係統及其改進工藝在汙水脫氮除磷方麵的優勢更加明顯,所以被越來越多的應用到實際工程中。
     
      在20世紀90年代期間,為了滿足廢水中營養物去除(BNR)的需要,人們將IDEA係統進行了改進,在反應器的前端增加了厭氧選擇區。這樣,既可以有效的控製汙泥膨脹,又為厭氧釋磷創造了非常好的環境。與此同時,澳大利亞的鄰國也對IDEA汙水處理係統進行了深人研究和設計。可以說,這些國家和地區促進了IDEA係統的深人研究和廣泛應用,更加有力的推動了新型SBR工藝的誕生。
     
      為了考察IDEA係統對汙水中營養物的去除性能,澳大利亞的研究人員以其內陸水和海水為研究對象,進行了大量的試驗研究。結果表明:IDEA係統可以非常有效的去除汙水中營養物,可滿足非常嚴格的出水水質要求,一年中至少有一半時間內出水TN<5mg/L,TP 
      20世紀60年代,Irvine和他的合作者們通過對SBR係統不斷地研究,進-步推進了序批式活性汙泥處理技術的發展。此外,具有重要曆史意義的是,在1971年,Irvine和Davis第一次將Irvine(1969)設計的單池序批式反應池應用於美國得克薩斯州的科珀斯克裏斯蒂工業廢水處理廠,並首次將該工藝命名為SBR工藝。在以後整個20世紀70年代,Irvine在他發表的有關廢水中有機物、氮等汙染物去除和控製汙泥膨脹等內容的相關文獻中,一直采用“SBR”這個專業術語。
     
      1979年,在實驗室研究的基礎上,Dennis和Irvine首次報道了如何通過控製進水時間與反應時間的比值來創造利於絮狀生物體快速生長的環境。在汙水處理領域,這是一個非常重要的發現,有力證明了靜態進水(不攪拌、不曝氣)能夠創造一個適於微生物生存的“富營養”環境,並且能夠有效的控製汙泥膨脹。
     
      在整個20世紀70年代期間,Irvine在實驗室研究方麵獲得了大量關於SBR工藝的經驗。根據Irvine等的報道,1980年5月,他們在美國印第安納州Culver汙水處理廠,成功地將連續流係統改造成了SBR係統。美國betway必威體育app官網局對卡爾弗汙水處理廠SBR 工藝的性能進行了測試,結果表明:相對於連續流汙水處理係統,SBR工藝具有相對較短的水力停留時間(少於14h)和較大的有機物負荷[大於0.1kgBOD/(kgVSS·d)]。而在此之前,人們普遍認為SBR係統的水力停留時間應在48h左右,有機負荷與延遲曝氣活性汙泥係統相接近。
     
      從20世紀70年代以後,汙水處理領域衍生了許多序批性、周期運行的汙水處理工藝 ,SBR法在國內外得到廣泛應用。1985 年我國第一座SBR法汙水處理廠在上海吳淞肉聯廠落成。
     
      3)SBR法的發展期
     
      近二十多年來,隨著對SBR法生物反應和淨化機理的廣泛深入研究,以及該法在生產應用技術上的不斷改進和完善,SBR工藝得到了迅速發展,相繼出現了多種工藝方法,應用範圍逐漸擴大,處理效果不斷提高,工藝設計和運行管理日益科學。1990年日本出版了第一本SBR法的設計指南,2007年世界上最大的SBR法汙水處理廠在馬來西亞落成,日處理量200萬噸。目前SBR工藝在全世界範圍內得到了廣泛應用,在我國5萬噸/d以下的城鎮汙水處理廠中有30%~40%采用了SBR工藝。
     
      SBR法能重新成為城市汙水、工業有機廢水的有效處理方法,除了汙水處理技術發展的內在規律外,還具有一些客觀的需求背景。
     
      ①中小型化和分散化正在成為當前城市汙廢水處理廠的發展趨勢。幾十年前朝著大型化、超大型化發展,當時許多處理能力達50X104 m3 /d、100X 104m3/d、200X104m3/d乃至500X104m3/d級別的城市廢水處理廠到處拔地而起,基建費用的投人極為驚人,運行管理十分複雜,淨化水的出路也受到極大限製。 現在隨著人們對生態環境的要求,住宅區趨向分散化、農村化發展。在這種背景下,城市廢水處理廠的發展也趨向於小型(中小型)化及分散化,由此提出了對相應適宜的工藝技術的需求。廢水處理廠的中小型化、分散化反映了高新技術的發展,反映了人們掌握高新技術能力的提高與技術的普及化。這種在新條件下回歸初始,正如SBR法的再生一-樣,體現了事物發展的規律。中小型化和分散化廢水處理廠淨化出水易於就地分散回用與處置,基建投資易於籌措,運行管理簡易可行。SBR法應運而再生,反映了這種客觀需要。
     
      ②過去水汙染控製重點在於有機汙染物的去除,而如今為了防止湖泊、河口、海灣等緩流水體富營養化,對出水水質中如氮、磷等的標準越來越嚴格,控製要求越來越高。在此情況下,開發出既能高效去除BOD、COD,又能高效除磷脫氮的工藝技術備受關注,SBR法在改進後能夠滿足這方麵的要求,SBR法技術可靠,出水水質良好。
     
      ③中小型廢水處理廠操作靈活方便,具有去除BOD、COD丶N、P等綜合功能,占地麵積小,而SBR法符合此類要求。
     
      ④電子計算機的廣泛應用,SBR反應池的進水、曝氣以及排水等的自動控製技術的進步,相應軟件技術的開發應用,都使SBR法日趨完善和成熟。
     
      ⑤DO計、pH計丶ORP計、水位計、電——氣動閥門等過程監控所需的儀器儀表日益完善,且在經濟上可以承受,SBR法在這些儀器儀表裝備下如虎添翼,技術上日益精細可靠。
     
      3、SBR法的基本原理與操作流程
     
      1、SBR法的基本運行模式及其原理
     
      序批式活性汙泥法(sequencing batch activated process) 是活性汙泥法的一種,又被命名為序列式序批反應器法,在序批式反應器(sequencing batch reactor,SBR)中完成汙廢水中汙染物的去除。
     
      SBR法的運行工況是以序批操作為主要特征的。所謂序批式有兩種含義:
     
      一是運行操作在空間上按序批方式運行。由於多數情況下汙水都是連續排放的且流量波動很大,這時,SBR處理係統至少需要兩個反應器交替運行,汙水按序列連續進入不同反應器,它們運行時的相對關係是有次序的,也是序批的;
     
      二是對於每一個SBR來說,運行操作在時間上也是按次序排列的、序批的,SBR藝一個完整的典型的運行周期分5個階段,依次為進水、反應、沉澱、排水和閑置,所有的操作都在一個反應器中完成。
     
      1)進水階段
     
      運行周期從廢水進入反應器開始。進水時間由設計人員確定,取決於多種因素包括betway必威手機版官網特點和處理目標等。進水階段的主要作用在於確定反應器的水力特征。如果進水階段時間短,其特征就像是瞬時工藝負荷,係統類似於多級串聯構型的連續流處理工藝,所有微生物短時間內接觸高濃度的有機物及其他組分,隨後各組分的濃度隨著時間逐漸降低;如果進水階段時間長,瞬時負荷就小,係統性能類似於完全混合式連續流處理工藝,微生物接觸到的是濃度比較低且相對穩定的廢水。
     
      2)反應階段
     
      進水階段之後是反應階段,微生物主要在這一階段與廢水各組分進行反應。實際上,這些反應(即微生物的生長和基質的利用過程)在進水階段也在進行,隨著汙水流人,微生物對汙染物的利用也即開始。所以進水階段應該被看作“進水+反應”階段,反應在進水階段結束後繼續進行。完成一一定程度的處理目標需要一定的反應過程。如果進水階段短,單獨的反應階段就長;反之,如果進水階段長,要求相應的單獨反應階段就短,甚至沒有。由於這兩個階段對係統性能影響不同,所以需要單獨解釋。
     
      在進水階段和反應階段所建立的環境條件決定著發生反應的性質。例如,如果進水階段和反應階段都是好氧的,則隻能發生碳氧化和硝化反應。此時SBR的性能介於傳統活性汙泥法和完全混合活性汙泥法之間,取決於進水階段的長短。如果隻進行混合而不曝氣,在硝態氮存在的條件下就會發生反硝化反應。如果反應階段發生硝化,產生硝酸鹽,並且在周期結束時仍留在反應器中,那麼在進水階段和反應階段初期增加一個隻混合而不曝氣的間隙,就可以使SBR法類似於連續流A/O係統。如果在反應階段後期增加一個隻混合而不曝氣的間隙,SBR法就變得與Berdenpho工藝類似。另一方麵,如果SBR法在比較短的SRT下運行,沒有硝酸鹽產生,在進水階段和反應階段隻攪拌而不曝氣,就可以篩選出聚磷菌,SBR法就變得與phoredox或An/O連續係統類似。這幾個例子清楚地表明,SBR法可以通過調整設計和運行方式來模擬多種不同的連續處理工藝。
     
      3)沉澱階段
     
      反應階段完成之後,停止混合和曝氣,使生物汙泥沉澱,完成泥水分離。與連續處理工藝相同,沉澱有兩個作用:澄清出水達到排放要求和保留微生物以控製SRT。剩餘汙泥可以在沉澱階段結束時排除,類似於傳統的連續處理工藝;或者剩餘汙泥可以在反應階段結束時排出,類似於Garrett工藝。
     
      4)排水階段
     
      不管剩餘汙泥在什麼階段排出,經過有效沉澱後的上清液作為出水在排放階段被排出,留在反應器中的混合液用於下一個循環。如果為了向進水階段的反硝化提供硝酸鹽而保留了相對於進水大得多的液體和微生物,那麼所保留的這部分就類似於連續流處理中的汙泥回流和內循環工藝。
     
      5)閑置階段
     
      閑置階段主要是提高毎個運行周期的靈活性。閑置階段對於多池SBR係統尤其重要,它可以協同迸行幾個操作以達到最佳處理效果。閑置階段是否迸行混合和曝氣取決於整個工藝的目的。閑置階段的長短可以根據係統的需要而変化。閑置階段之後就是新的進水階段,新一輪循環就啟動了。
     
      在一個逅行周期中,各個階段的送行時間、反應器內混合液體枳的変化以及送行狀態等都可以根據具體汙水性質、出水質量與送行功能要求等靈活掌握。 比如在進水階段,可按隻進水不曝氣(攪拌或不攪拌)方式送行,也可按邊進水水邊曝氣方式運行,前者稱限製性曝氣,後者稱非限製性曝氣。在反應階段,可以始終曝氣;為了生物脫氮也可曝氣不攪拌,或者曝氣攪拌交替進行;其剩餘汙泥量可以在閑置階段排放,也可在排水階段或反應階段後期排放。可見,対於某——單一SBR來說,不存在空間上控製的障礙;在時間上,SBR也可靈活的凋整程序控製器,控製係和風機的開關,迸行有效的變換,達到多種功能。這種靈活性是序批式反立器有別於連續流反立器的獨特猶點。
     
      4.SBR法的分類
     
      SBR法主要有4種分類方:
     
      1)按進水方式分
     
      按進水方式可分為序批進水式和連續進水式。
     
      序批進水方式,由於沉澱階段和排水階段不進水,所以較易保證出水的水質,但需幾個反應池組合起來運行,以處理連續流入汙水處理廠的汙廢水。連續進水方式,雖可采用一個反應池連續地處理廢水,但由於在沉澱階段和排水階段汙水的流入,會引起活性汙泥上浮或與處理水相混合,所以可能使處理水質變差。如果在沉澱階段和排水階段減少進水水量,可減少其影響。
     
      完全混合序批反應器內有機物濃度、MLSS濃度以及溶解氧濃度較為均勻。循環式水渠型反應器溶解氧隨混合液的流向變化而變化,但有機物濃度、MI SS濃度在各點大致也是均勻的。
     
      2)按反應器的形式分
     
      按反應器的形式可分為完全混合序批反應器與循環式水渠型反應器。
     
      3)按汙泥負荷分
     
      按汙泥負荷SBR可分為高負荷和低負荷兩種。高負荷方式與普通活性汙泥法相當,低負荷與氧化溝或延時曝氣相當。高負荷一般為0.1~0.4kgBOD/(kgSS·d),低負荷為0.03~0.05kgBOD/(kgSS·d)。
     
      4)按進水階段是否曝氣分
     
      按進水階段曝氣與否可分為限製曝氣、非限製曝氣和半限製曝氣。
     
      限製曝氣:進水階段不曝氣,多用於處理易降解有機汙水,如生活汙水,限製曝氣的反應時間較短;
     
      非限製曝氣:進水同時進行曝氣,多用於處理較難降解的有機廢水,非限製曝氣的反應時間較長;
     
      半限製曝氣:進水一定時間後開始曝氣,多用於處理城市汙水。
     
      5.SBR法的特點
     
      1.SBR法的優點:
     
      1)工藝簡單,節省費用
     
      原則上SBR法的主體工藝betway必威手機版官網,隻有一個間歇反應器(SBR)。它與普通活性汙泥法工藝流程相比,不需要二次沉澱池、回流汙泥及其betway必威手機版官網,一般情況下不必設調節池,多數情況下可省去初次沉澱的。1985年Arora等人對加拿大、美國和澳大利亞等國的8個SBR法汙水處理廠調查,其中隻有一個處理廠設置調節池,另兩個處理廠設初次沉澱池。縱觀汙水人工生物處理各種工藝方法,象SBR法這樣簡易的工藝絕無僅有。ketchum等人的統計結果表明:采用SBR法處理小城鎮汙水,要比用普通活性汙泥法節省基建投資30%多。此外,采用如此簡潔的SBR法工藝的汙水處理係統還有布置緊湊、節省占地麵積的優點。
     
      2)理想的推流過程使生化反應推力大效率高
     
      這是SBR法最大的優點之一。SBR法反應器中的底物和微生物濃度是變化的,而且不連續,因此,它的運行是典型的非穩定狀態。而在其連續曝氣的反應階段,也屬非穩定狀態,但其底物(與有機物或BOD等價)和微生物(MLSS 表示)濃度的變化是連續的。這期間,雖然反應器內的混合液呈完全混合狀態,但是其底物與微生物濃度的變化在時間上是一個推流(plug flow)過程,並且呈現出理想的推流狀態。
     
      在連續流反應器中,有完全混合式與推流式兩種極端的流態。在連續流完全混合式曝氣池中的底物濃度等於出水底物濃度,底物流入曝氣池的速度即為底物降解速率。根據生化反應動力學,由於曝氣池中的底物濃度很低,其生化反應推動力也很小,反應速率與去除有機物效率都低。在理想的推流式曝氣池中,汙水與回流汙泥形成的混合液從池首端進入,呈推流狀態沿曝氣池流動,至池末端流出,此間在曝氣池的各斷麵上隻有橫向混合,不存在縱向的“返混”。作為生化反應推動力的底物濃度,從進水的最高逐慚降解至出水時的最低濃度,整個反應過程底物濃度沒被稀釋,盡可能地保持了最大的推動力。
     
      完全混合式曝氣池所需要的水力停留時間Tc 或有效容積Vc 一般要比間歇反應器相應的Tc 和Vc 大3倍。Ngwwn-Jern指出:如果為了去除生活汙水中的有機物,用3BR法曝氣15min就夠了。
     
      3)運行方式靈活,脫氮除磷效果好
     
      SBR法為了不同的淨化目的,可以通過不同的控製手段,靈活地運行。由於在時間上的靈活控製,為其實現脫氮除磷提供了極有利的條件。它不僅很容易實現好氧、缺氧與厭氧狀態交替的環境條件,而且很容易在好氧條件下增大曝氣量、反應時間與汙泥齡,來強化硝化反應與脫磷菌過量攝取磷過程的順利完成;也可以在缺氧條件下方便地投加原汙水(或甲醇等)或提高汙泥濃度等方式,提供有機碳源作為電子供體使反硝化過程更快地完成;還可以在進水階段通過攪拌維持厭氧狀態,促進脫磷菌充分地釋放磷。
     
      應指出,上述複雜的脫氮除磷過程隻有在A-A/O工藝中才能完成,而SBR法的單一反應器一個運行周期即可完成。具體操作過程、運行狀態與功能如下;進水階段,攪拌(厭氧狀態釋放磷)→反應階段,曝氣(好氧狀態降解有機物、硝化與攝取磷)、排泥(除磷)、攪拌與投加少量有機碳源(缺氧狀態反硝化脫氮)、再曝氣(好氧狀態去除剩餘的有機物)→排水階段→閑置階段,然後進水再進入另一個運行周期。並曾做過進水與反應階段用曝氣與攪拌交替進行的運行方式脫氮的試驗研究,其脫氮效率更高。
     
      如果原汙水中的P:BOD值太高,用普通厭氧/好氧法難於提高除磷率時,可以根據Phostrip法除磷的原理在SBR法中實現,隻增加一個混凝沉澱池即可。可見,SBR法很容易滿足脫氮除磷的工藝要求,在時間上控製的靈活性又能大大提高脫氮除磷的效果。
     
      4)防止汙泥膨脹的最好工藝
     
      汙泥膨脹多為絲狀性膨脹,在活性汙泥法中間歇式最不易發生膨脹,完全混合式最容易引起膨脹。按照發生膨脹難易程度的排列順序是:間歇式、傳統推流式、階段曝氣式和完全混合式,同時發現其降解有機物(對易降解汙水)速率或效率的高低,也遵循這個排列順序。SBR 法能有效地控製絲狀菌的過量繁殖,可從四個方麵說明。
     
      a.底物濃度梯度大(也是F/M梯度),是控製膨脹的重要因素。完全混合式基本沒有梯度,非常易膨脹;推流式曝氣池的梯度較大,不易膨脹;而SBR法反應階段在時間上的理想推流狀態,使F/M梯度也達到理想的最大,因此,它比普通推流式還不易膨脹。研究進一步證實,縮短SBR法的進水時間,反應前底物濃度更高,其後的梯度更大,SVI值更低,更不易膨脹。
     
      b.缺氧好氧狀態並存。絕大多數絲狀菌,如球衣菌屬等都是專性好氧菌,而活性汙泥中的細菌有半數以上是兼性菌。與普通活性汙泥法不同的是,SBR法中進水與反應階段的缺氧(或厭氧)與好氧狀態的交替,能抑製專性好氧絲狀菌的過量繁殖,而對多數微生物不會產生不利影響。正因為如此,SBR法中限製曝氣比非限製曝氣更不易膨脹。
     
      c.反應器中底物濃度較大。絲狀菌比絮凝菌膠團的比表麵積大,攝取低濃度底物的能力強,所以在低底物濃度的環境中(如完全混合式曝氣池)往往占優勢。在SBR 法的整個反應階段,不僅底物濃度較高、梯度也大,隻有在反應進入沉澱階段前夕,其底物濃度才與完全混合式曝氣池的相同。因此,所以說SBR法沒有利於絲狀菌競爭的環境。
     
      d. 泥齡短、比增長速率大。一般絲狀菌的比增長速率比其它細菌小,在穩定狀態下,汙泥齡的倒數數值等於汙泥比增長速率,故汙泥齡長的完全混合法易於繁殖絲狀菌。由於SBR法具有理想推流狀態與快速降解有機物的特點,使它在汙泥齡短的條件下就能滿足出水質量要求,而汙泥齡短又使剩餘汙泥的排放速率大於絲狀菌的增長速率,絲狀菌無法大量繁殖。
     
      5)耐衝擊負荷、處理能力強
     
      完全混合式曝氣池比推流式曝氣池的耐衝擊負荷以及處理有毒或高濃度有機廢水的能力強。SBR法雖然對於時間來說是一個理想的推流過程,但是就反應器本身的混合狀態仍屬典型的完全混合式,因此具有耐衝擊負荷和反應推動力大的優點。而且由於SBR法在沉澱階段屬於靜止沉澱,加之汙泥沉降性能好與不需要汙泥回流,進而使反應器中維持較高的MLSS 濃度。在同樣條件下,較高的MLSS濃度能降低F/M值,顯然具有更強的耐衝擊負荷和處理有毒或高濃度有機廢水的能力。若采用邊進水、邊曝氣的非限製曝氣運行方式,更能大幅度增加5BR法承受廢水的毒性和高有機物濃度。
     
      6)其他優點
     
      上麵談到的五大優點是SBR法特征的核心,它粗線條地描繪了SBR法的優越性,也表現了其強大的生命力與廣闊的應用前景。除此之外,SBR法還具有以下不容忽視的優點。
     
      ①在沉澱階段,反應器內無水流的千擾屬於理想靜態沉澱,無異重流或短流現象,汙泥也不會被衝走,所以泥水分離效果好,出水懸浮物相對少,汙泥濃縮得好,也可縮短沉澱時間。
     
      ②由於SBR法序批運行的特點,它特別適合於廢水流量變化大甚至序批排放的工業廢水處理,在流量很小或無廢水排人時,可延長進水時間或閑置時間,節省運行費用。
     
      ③具有較高的氧轉移推動力。在進水和反應初期,反應器內溶解氧(DO)濃度很低。根據活性汙泥法動力學,在DO濃度很低的條件下,利用遊離氧作為最終電子受體的汙泥產率較低。此外在缺氧時反硝化以NO作為電子受體進行無氧呼吸時其汙泥產率更低。 這就減少剩餘汙泥量及其處理費用。還有DO濃度低時,反應階段氧的濃度梯度大、氧轉移效率高。
     
      ④lvine 等的研究還表明SBR法中微生物的RNA含量是傳統活性汙泥法中的3~4倍,因RNA含量是評價微生物活性最重要的指標,所以這也是SBR法降解有機物效率高的一個重要原因。
     
      ⑤可控性好, SBR法可以根據進水水質和水量,靈活地改變曝氣時間以至於一個運行周期所需要的時間,保證處理效果和效率,也可降低反應器內的有效水深,節省曝氣費用。此外,SBR係統本身也適合於組件式的構造方式,,有利於廢水處理廠的擴建與改建。
     
      2.SBR法存在的問題
     
      1)SBR反應器容積利用率比較低;
     
      2)控製betway必威手機版官網較複雜,運行維護要求高;
     
      3)變水位運行,水頭損失大,與後續處理工段難協調
     
      4)不宜大規模化
     
      5)缺乏適合SBR特點的實用設計方法丶規範點經驗和認識。
     
      原標題:SBR工藝發展“簡史”!

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