毕业论文城市污水处理工艺之SBR法工艺张贤芳.doc

海南省万纵电脑培训学校 电子商务 专业 2009 级毕业论文题目：城市污水处理工艺之SBR法工艺姓名 王送换 学号 200500101006指导教师 苏金钰2007年12月8湖南环境生物职业技术学院毕业论文（设计）评审登记卡论文题目城市污水处理工艺之SBR法工艺作者姓名张贤芳所属专业、级别环境监测与治理技术（2005）指导教师姓名苏金钰字数5824定稿日期2007年12月2日内容摘要 SBR法是序批式活性污泥法的简称，是一种连续进水、间歇排水、周期循环曝气的活性污泥水处理技术。处理系统中至少需要2个或多个反应池交替运行。通过进水、反应、沉淀、排水、闲置五个连续阶段组成的一个工作周期对城市污水中的污染物进行去除。SBR法是一种间歇式的活性污泥法水处理技术。SBR反应池集调节、初沉、曝气、二沉、生物脱氮等过程于一体。投资少、占地小、结构紧凑，并具有良好的脱氮除磷效果。随着自动化程度的提高，SBR的研究和应用受到较广泛的重视。我国环境污染于资金短缺的矛盾十分突出，而SBR法工艺正是一种适合我国国情的处理工艺，具有广泛的研究和应用前景。关键词城市污水；污水处理；SBR；间歇；脱氮除磷目 录 摘要1 关键词1 1 城市污水及防治现状1 2 SBR法工艺概述2 3 SBR法工艺的工作流程2 3.1 污水流入工序3 3.1.1 进水3 3.1.2 进水时同时曝气3 3.1.3 进水同时缓速搅拌3 3.2 反应工序3 3.3 沉淀工序3 3.4 排水工序3 3.5 排泥及待机工序（闲置工序）4 4 SBR法工艺的主要特点4 4.1 工艺简单，投资和运行费用低4 4.2 污泥活性强，污泥的质量浓度高4 4.3 对水量、水质变化的适应性强，有机物去除率高4 4.4 静止沉淀效果好5 4.5 不易出现污泥膨胀5 4.6 脱氮除磷效果好5 5 SBR法工艺的适用范围66 SBR法工艺的研究进展66.1 国外简况66.2 国外简况66.2.1 SBR法研究的起步66.2.2 SBR法的自动化控制77 结语7参考文献8致谢8城市污水处理工艺之SBR法工艺张贤芳（湖南环境生物职业技术学院环境与资源系，湖南 衡阳 421005）摘 要：SBR法是序批式活性污泥法的简称，是一种连续进水、间歇排水、周期循环曝气的活性污泥水处理技术。处理系统中至少需要2个或多个反应池交替运行。通过进水、反应、沉淀、排水、闲置五个连续阶段组成的一个工作周期对城市污水中的污染物进行去除。关键词：城市污水；污水处理；SBR；间歇；脱氮除磷Urban sewage treatment process of SBR processZhangXianfang（Hunan Vocational and Technical Institute of Environment and Resources Department of Environment, Hunan Hengyang 421005）Abstract: SBR is the sequencing batch reactor's acronym, is a continuous water, intermittent drainage, aeration cycle of the activated sludge treatment technology. Processing System requires at least two or more reaction Pool alternating operation. Through the influent, the reaction, precipitation, drainage, idle five consecutive stages of a work cycle of pollutants in the city for sewage removal.Keywords: urban sewage;sewage treatment;SBR;intermittent;nitrogen and phosphorus SBR法是一种间歇式的活性污泥法水处理技术。SBR反应池集调节、初沉、曝气、二沉、生物脱氮等过程于一体。投资少、占地小、结构紧凑，并具有良好的脱氮除磷效果。随着自动化程度的提高，SBR的研究和应用受到较广泛的重视。我国环境污染于资金短缺的矛盾十分突出，而SBR法工艺正是一种适合我国国情的处理工艺，具有广泛的研究和应用前景。1 城市污水及其防治现状城市污水主要来源于城市居民生活中产生的污水、各工业企业在生产制造过程中产生的生产废水以及城市降水和部分受污染的地表水这三个方面。 城市污水中的主要污染物是对该污水水质产生重要影响的物质，其主要污染物质包含有：耗氧有机物、难降解有机物、植物性营养物、重金属、无机悬浮物、放射形污染物、石油类污染物、酸碱、热污染、病原体1。按照国务院关于加强城市供水节水和水污染防治工作的通知的要求，“十五”期间，所有城市都必须建设污水处理厂。到2005年，50万以上人口的城市，污水处理率应达到60%以上；2010年，所有城市的污水处理率不得低于60%，直辖市、省会城市、计划单列市以及重点旅游城市不得低于70%。为实现这个目标，我国的城市污水处理厂将以超常规的建设速度发展，预计污水处理能力将增加5000万-6000万m3每天，需新建城市集中污水处理厂1000余座。环保局长解振华在让人民喝上干净的水中提出环境保护工作的首要任务是推行五大保水措施，其一就是积极推进城市污水处理与资源化。一方面要规划建设污水处理设施，另外城市、尤其缺水城市还要同时安排回用设施的建设，开展污水深度治理，提高污水回用率与资源化水平2。2 SBR法工艺概述SBR（Sequencing Batch Reactor）法是序批式活性污泥法的英文简称。序批式活性污泥法是从20世纪初（1915年）产生的充排式反应器发展而来的。由于当时的自动控制技术和设备比较落后，SBR法工艺在一段时间内未能得到推广应用。此后出现了不易堵塞的曝气器和浮动式出水堰（滗水器、撇水器），监控技术的自动化程度也大幅度提高，使SBR工艺的优势得到充分发挥，并迅速应用于工程实践。1980年在美国国家环保局的资助下，印第安纳州Culver城投建了世界上第一个SBR工艺的污水处理厂。我国自1985年在上海建成首座处理肉类加工污水的SBR系统后，陆续在城市污水及工业废水处理领域得以推广应用同时，也在全国掀起了研究SBR的热潮。3 SBR法工艺的工作流程3 SBR工艺的运行由5个步骤组成，见图1所示。分别依时间完成这5步的操作，从而完成一个周期的运行。图1 典型SBR工艺的运行周期Figure 1 typical of the SBR operation cycle3.1 污水流入工序污水流入曝气池前，该池处于操作期的待机（闲置）工序，此时沉淀后的清液已排放，曝气池内留有沉淀下来的污泥。污水流入的方式主要有3种，即进水、进水同时曝气、进水同时缓速搅拌，至于选用哪一种方式，则根据设计要求而选定。3.1.1 进水 污水流入，当注满后再进行曝气操作，则曝气池能有效调节污水的水质水量。3.1.2 进水时同时曝气 当污水流入的同时进行曝气，则可使曝气池内的污泥再生和恢复活性，并对污水起到预曝气的作用（这种方式也称为非限制曝气）。3.1.3 进水同时缓速搅拌 当污水流入的同时不进行曝气，而是进行缓速搅拌使之处于缺氧状态，则可对污水进行脱氮与聚磷菌对磷的释放（这种方式也称为限制曝气）。3.2 反应工序当污水注满后，即开始曝气（或进行混合）操作，它是最重要的一道工序，如要求去除有机物，硝化和磷的吸收则需要曝气，如要反硝化则应停止曝气而进行缓速搅拌。3.3 沉淀工序使混合被处于静止状态，进行泥、水分离，沉淀时间一般为1.01.5h，沉淀效果良好。3.4 排水工序排除曝气池沉淀后的上清夜，留下活性污泥，作为下一个操作周期的菌种。3.5 排泥和待机工序（闲置工序）剩余污泥的排放可以放在这一阶段。此外这阶段SBR池处于空闲状态，主要是与其他反应池进行匹配，也即等待相邻的SBR池某一过程的结束，再开始本池下一个操作周期。4 SBR法工艺的主要特点54.1 工艺简单，投资和运行费用低原则上SBR的主体工艺设备，只有一个间歇反应器(SBR)。它与普通活泥法工艺流程相比，不需设二沉池、污泥回流设备，一般情况下不必设调节池，多数情况下可省去初沉池。为获得同样的处理效率SBR法的反应池理论上明显小于连续池的体积，且池越多， SBR的总体积越小。尤其是利用SBR法处理小城镇污水，要比用普通活性污泥法节省基建投资30%多，并且还具有布置紧凑，节约占地面积的特点。据美国 Grundy Center污水处理厂评价，采用SBR法在二级处理中建设费用节省了19%，整个污水厂的费用节省了8%。SBR由于不需要回流污泥而节省了能耗。 SBR如采用限制曝气方式运行，则在曝气反应之初，池内溶解氧浓度梯度大，氧气利用率也较高;在缺氧条件段，微生物可以有效地从硝酸盐中获得氧，这也节省了充氧量。4.2 污泥活性强，污泥的质量浓度高据报道，SBR系统中微生物的核糖核酸(RNA)含量比连续流活性污泥系统高34倍，RNA是微生物生长的基础，RNA高预示SBR系统微生物具有较强的活性。而在反应器内维持较高的污泥质量浓度对处理高浓度难降解有毒有害工业废水有利。4.3 对水量、水质变化的适应性强，有机物去除率高SBR系统是一种封闭系统，反应器中基质和微生物浓度是随时间变化的，在废水和生物污泥接触混合及曝气反应过程中，废水中基质的去除应由反应时间来决定，因此SBR对于时间来说类似理想的推流式反应器，而在反应过程中任一时刻其基质处于完全混合状态，故也兼有完全混合式反应器的特点。完全混合式曝气池耐冲击负荷且处理有毒或高浓度有机废水的能力强，而推流式曝气池具有生化反应推动力大的优点。间歇式进水和排水有调节缓和冲击负荷的作用，使SBR系统运行稳定。一些废水间歇排放且流量很小，或者水质波动极大，此时采用SBR法易取得良好的效果。还有少数特殊废水，其中含有只能通过“共代谢”途径才能降解的有机物，而SBR由于运行的序列性而能为“共代谢”提供条件，保证废水得以有效处理SBR有机物去除率高的主要原因是由于SBR系统对生长率高、适应性强的微生物生长有利，在SBR系统运行周期内微生物生存环境变化剧烈，它包括氧利用范围从厌氧经缺氧到高溶解氧状态，基质利用从饥饿到充足，合乎需要的微生物优先生长。4.4 静止沉淀效果好SBR的沉淀是在理想静沉条件下进行的，没有进出水流的干扰，可以避免短流和异重流的出现，是一种理想的静态沉淀，因此固液分离效果好，容易获得澄清的出水。剩余污泥含水率低，浓缩污泥含固率可达到2.5%3%，这为后续污泥的处置提供了良好的条件。4.5 不易出现污泥膨胀限制曝气的SBR在反应阶段是时间上理想的推流状态，即底物的质量浓度梯度大，并且缺氧或厌氧与好氧状态交替出现，利于菌胶团细菌的增殖，抑制专性好氧丝状菌的过量繁殖，因此，限制曝气的SBR最不容易出现污泥膨胀。4.6 脱氮除磷效果好生物脱氮过程是由好氧生物硝化和厌氧或缺氧反硝化两个生物化学过程组成。硝化过程是在有氧条件下，由亚硝化菌先将氨氮转化为亚硝酸盐氮，再由硝化菌进一步氧化为硝酸盐。亚硝化菌和硝化菌是自养菌，硝化过程需要有较高质量浓度的溶解氧和较低质量浓度的有机物。SBR在曝气反应后期，反应器内溶解氧质量浓度较高，而基质质量浓度已大幅度下降，废水中的氨氮在有机物去除的基础上完成硝化过程。反硝化过程是由兼性菌或厌氧菌完成，硝酸盐作为电子受体，各种碳水化合物作为电子供体进行无氧呼吸，在有机物被氧化分解的基础上将硝酸盐氮还原成氮气逸出。SBR工艺的时间序列性和运行条件上的较大灵活性为其脱氮除磷提供了得天独厚的条件，即SBR工艺在时间序列上提供了缺氧、厌氧和好氧的环境条件，使缺氧条件下实现反硝化，厌氧条件下实现磷的释放和好氧条件下的硝化及磷的过度摄取，从而有效地脱氮除磷4。5 SBR法工艺的适用范围SBR活性污水处理系统法与传统的CFS活性污泥水处理系统相比较，在应用领域方面也有其显著的不同和优势，主要表现在以下几个方面:中小城镇生活污水和厂矿企业工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方，适合应用SBR法；需要较高出水水质的地方。如风景游览区、湖泊和港湾等。使用SBR法，不但可以去除有机物，还使出水脱氮除磷,防止河湖富营养化；水资源紧缺的地方。此系统可在生物处理后进行物化处理,不需要增加设施,便于水的回收利用；用地紧张的地方,宜使用此法；已建连续流污水处理厂的改造,适合应用此法；非常适合处理小水量,间歇排放的工业废水与分散点源污染废水的治理。6 SBR法工艺的研究进展66.1 国外简况1914年,英国Alden与Lockett等人发明了活性污泥法间歇运行污水处理技术。但由于曝气和自控设备的问题,运行管理极不方便,后来改为连续流活性污泥法工艺。在20世纪80年代前后期,由于自动化、计算机等高新技术的迅速发展以及在污水处理领域的普及与应用(电动阀、气动阀、溶解氧传感器、水位传感器等),使得间歇活性污泥法污水处理技术获得重大进展,实现了运行管理的自动化。1979年,美国R.L.Irvine等人根据试验结果首先提出SBR工艺,系连续进水,间歇排水。同年Goronsay在以往工艺基础上提出了间歇式循环延时曝气系统。1984年又研究出利用不同负荷条件下微生物的生长速率和污水生物除磷脱氮工艺。DAT-IAT是SBR工艺中,继ICEAS、CASS、IDEA法之后完善发展的又一种新方法。 澳大利亚以SBR工艺所著称。近十几年来,建成SBR工艺污水处理厂600余座,其中在中型和大型污水处理厂的应用也日益增多,并且开始兴建日处理量21万吨大型SBR工艺污水处理厂。由于处理工艺流程简单,处理效果好的独特优点,逐渐引起世界污水处理界的广泛关注。6.2 国内简况6.2.1 SBR法研究的起步 我国自九十年代中期开始,国家建设部部属市政设计研究院和上海、北京、天津等市政设计研究院,开始了SBR工艺技术的研究和应用,但大部分处于试验研究和小型污水处理厂的应用阶段。目前,只有几座城市污水处理厂采用SBR法工艺处理城市混合污水,其处理效果较好,如:昆明市日处理污水量15万吨的第三污水处理厂,其工艺为SBR法ICEAS技术,自投产以来,运行正常,出水水质稳定,达到了设计标准。天津经济技术开发区污水处理厂所采用的DAT-IAT是一种SBR法的变形工艺,是中国目前最大的SBR法城市污水处理厂。该工艺方案是由天津市政工程设计研究院和开发区、以及国内有关污水处理专家共同完成的,经过对国内外污水厂的考察并充分论证,认为SBR法DAT-IAT工艺能够克服天津开发区工业废水比重大、水质水量变化幅度大的水质特征,其处理后的水质能够满足国家的排放标准。6.2.2 SBR法的自动化控制 天津经济技术开发区污水处理厂采用国际上比较先进的SBR工艺中的DAT-IAT法,日处理污水10万吨,整个污水处理实行集中控制,分散管理的方式。它把管理层和控制层分开,降低误操作对整个工艺的影响,增加了系统运行的可靠性。该项技术为澳大利亚专利技术,中国首次引进使用。通过对全过程的监控,实现了整个工厂的全自动化运行,大大提高了生产的稳定性和连续性,减少了由于人为的因素而带来的干扰,减轻了劳动强度。随着计算机和网络的飞速发展,自动控制技术也正在迅猛发展。7 结语SBR工艺具有普通连续流活性污泥法所不具备的优势,可以说SBR拓展了普通活性污泥法的处理能力。目前, SBR反应器已广泛应用于各种含难降解有机物废水处理的试验研究,并取得较好的处理效果,众多研究结果表明SBR对连续式不能降解的有机物也表现出良好的降解效果。针对难降解有机物处理新型SBR反应器和运行工序的开发和应用,使得SBR在难降解有机物处理中得以广泛应用。由于SBR运行灵活,抗冲击负荷能力强,因此特别适用于排放量小,有机物浓度高且不易降解,废液排放间歇的中小型企业。目前,我国正在大力发展装置化环保设备,为众多的中小型石油化工、造纸、印染、炼油、制药等企业提供操作方便和使用灵活的废水处理工艺设备成为一项迫在眉睫的任务,预计能适应这一要求的SBR工艺在这方面将有较大的发展潜力和良好的推广应用前景。参考文献:1 陶俊杰，等城市污水处理技术及工程实例（第二版）化学工业出版社2005.5:142 邹家华关于检查<中华人民共和国水污染防治法>实施情况的报告环境保护2002年第1期3 夏畅斌，等城市污水处理厂实习与设计吉林科学技术出版社2004.11:334 张可方SBR法处理城市污水除磷效果及规律研究广州大学学报(自然科学版) 2002.8:3533565 王殿平,许翊华,杜彦武,孟昭辉SBR的工艺特点分析哈尔滨商业大学学报(自然科学版) 2003.12:6776806 马培忠,于崇涛,孙好芬SBR法的发展应用探讨青岛大学学报2003.6 :9598致 谢感谢我的指导老师苏金钰老师，感谢我的任课老师，他们传授了我好多专业知识和思考问题的方法，在我写这篇论文的时候，他们都给与了我帮助，在此，我深深感谢他们！