SBR (Sequencing Batch Reactor)是序批式(間歇)活性污泥法的簡稱。1914年,英國學者Ardern 和Locket 發明了該工藝,但由于受當時自動化水平的限制,尤其后來工業廢水的處理規模不斷擴大,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,由于電腦技術的飛快發展及自動化控制技術的快速進步,SBR 反應器操作困難,工作繁瑣的缺點逐漸得以解決。SBR 工藝與傳統活性污泥法相比有很多優點,這引起許多國內外學者的關注。
20 世紀70 年代初,美國的Irvine等人在美國環保總局的資助下建立了世界上個SBR 污水處理廠。此后,日本、德國等也開始關注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個應用SBR工藝的廢水處理站。
1、SBR反應器工作原理
SBR 的運行有別于傳統活性污泥法,一般采用多個SBR 反應器并聯間歇運行的方式。對于單一SBR 反應器,每個運行周期包括5個階段:進水期、反應期、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,污水連續進入SBR 反應器,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比較大值,當污水到達預設水位后,停止進水開始曝氣,反應期隨即開始,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排出,當進入到閑置期后,活性污泥處于一種營養物的饑餓狀態,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揮初始吸附去除作用。
2、SBR工藝的優點
理想的推流過程使生化反應推動力增大,效率提高,池內厭氧、好氧處于交替狀態,凈化效果好。
運行效果穩定,污水在理想的靜止狀態下沉淀,需要時間短、效率高,出水水質好。
耐沖擊負荷,池內有滯留的處理水,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水質、水量進行調整,運行靈活。
處理設備少,構造簡單,便于操作和維護管理。
反應池內存在DO、BOD5濃度梯度,有效控制活性污泥膨脹。
SBR法系統本身也適合于組合式構造方法,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,實現好氧、缺氧、厭氧狀態交替,具有良好的脫氮除磷效果。
工藝流程簡單、造價低。主體設備只有一個序批式間歇反應器,無二沉池、污泥回流系統,調節池、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,此工藝結合了傳統SBR 工藝和傳統活性污泥法的優點。使進出污水連續且減少了二沉池,實現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。個主體段污水由左池進入,經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,經過中間池進入左池沉淀出水,過程和個主體段相同,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 個反應池串聯構成一個串級系統的模式,彌補了單個反應器完全混合的缺點;3 個反應池的作用各不相同,各個反應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,反應池的容積利用率比較低。
(2) CASS 工藝
CASS 工藝(循環式活性污泥法)由Goronszy 教授在ICEAS 的基礎上研究開發出來的一種改進型SBR 工藝。1986 年美國國家環保局正式宣布CASS 工藝為革新代用技術。
CASS 反應器的工藝原理:
CASS反應池分為預反應區和主反應區,污水經過預反應區后污水中可溶性污染物得到迅速吸附,進入主反應區后污水中的有機污染物被降解。CASS 為連續進水間歇出水反應器,集反應、沉淀、排水等功能于一身,且通過對反應器中DO的控制使CASS 反應器處于好氧、厭氧、缺氧交替環境,起到對污水脫氮除磷的作用。
CASS 反應器的工藝特點:
基建費用較低,CASS 工藝與傳統活性污泥法相比,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,節省運行費用;運行管理可靠方便,CASS 工藝控制系統簡單,不易發生污泥膨脹且污泥產量少。
(3) ICEAS 工藝
ICEAS 全稱為間式歇循環延時曝氣活性污泥法,屬于連續進水、間歇出水工藝。ICEAS 工藝在反應器前部設置預反應區,經過預處理的污水在預反應區內吸附去除BOD 后進入與前置預反應區相連接的主反應區,在主反應區中污水進行間歇曝氣,使活性污泥處于厭氧好氧交替的環境之中,起到良好的脫氮除磷效果,處理后的污水在反應池中沉淀后在潷水器的作用下出水,這樣使整個反應池處于曝氣-閑置-沉淀-潷水的周期之中。
ICEAS反應器的工藝特點:
采用連續進水系統,減少了運行操作的復雜性,故適用于較大規模的污水處理。與其它工藝相比,ICEAS工藝具有如下優點:1、占地面積小,土建投資少;2、設備少,能耗低;3、沉淀效果好;4、耐沖擊負荷,運行靈活。
(4)MSBR工藝
MSBR是改良型序批反應器(Modified Sequencing Batch React)的簡稱,是 SBR 的變型工藝。MSBR 系統不需要加設初沉池、二沉池和相應的布水及回流設施。
MSBR 工藝的主反應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,主曝氣格保持連續的好氧曝氣狀態;兩個交替曝氣的SBR 池的其中一個在半個周期內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,如缺氧,厭氧等狀態。待下半個運行周期,兩個 SBR 池的角色互換。
MSBR 工藝特點
MSBR 系統是從連續運行的單元進水,不從 SBR 池進水,這樣污水大部分有機物先進入主曝氣池中,經過處理后在進入 SBR 池,改善了設備利用率。
從連續運行的厭氧池進水,隨后進入缺氧池、好氧池,改善了系統的整體處理效率,出水水質好,同時也大大提高了系統中紅 F/M 值和容積負荷。
從連續運行單元進水,改善了系統對沖擊負荷的抵抗能力。
MSBR 系統增加了低水頭、低能耗的回流設備,改善了系統中各個單元活性污泥分配的均勻性,既增加了連續運行單元的濃度(尤其是提高反硝化反應的反應速率),進而減少了 SBR 池中的污泥質量濃度。
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