序批式活性污泥法原理与应用ppt课件.ppt

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1、序批式活性污泥法（SBR）原理与应用,第一节 SBR 技术的发展,活性污泥法是目前应用最为广泛的污水处理技术，据报道，目前美国约有9000余座活性污泥法污水处理厂，日处理能力9.08107m3，我国已经活性建成的污水处理厂60%以上在建的污水处理厂几乎全部采用活性污泥法。,但对一些分散排放污水的生活小区、星罗棋布的大小工厂来讲，传统的活性污泥流程未必是最为合理的选择，因为即使是一个小型活性污泥物水处理厂，也需要较大的占地面积和较大规模的设备设施投资，这对土地日益紧张的城区和经营商几乎是一个昂贵的投资，而且远离大型污水处理厂所带来的长距离污水输送成本也使得人们的理念很快转向那些投资较小、占地面积

2、节约、自动化程度较高的小型污水处理设备。SBR（Sequencing Batch Reactor, 简称SBR,间歇式活性污泥法,又称序批式活性污泥法）便成为一种很好的选择。,SBR,SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。由于在运行中采用间接操作的形式，每一个反应池是一批批地处理废水，因此而得名。,与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动

3、态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。在用地紧张、处理量大的城市具有很高的使用价值。,SBR工艺早在1914年即已开发 ，70年代末期美国教授R.L.Irvine等人为解决连续污水处理法存在的一些问题首次提出，并于1979年发表了第一篇关于采用SBR 工艺进行污水处理得论著。继后, 日本、美国、澳大利亚等国的技术人员陆续进行了大量的研究。并发展出很多的衍生工艺如ICEAS、CASS等。 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

4、国在80年代中期也开始了这方面的应用研究, 我国第一座应用SBR工艺的污水处理设施（上海吴淞肉联厂)上海市政工程设计院设计的SBR处理系统于1985年投入使用，设计处理水量2400td，运行效果良好。 此后陆续在城市污水及工业废水领域得以推广应用，同时，在全国也掀起了研究SBR的热潮，近年来成为国内外学者研究的热点。,SBR法已成为城市污水处理的主导工艺之一。近10年来我国已建成SBR污水处理厂近600座。 随着国内的广泛应用，国内SBR专用设备的研究一也取得了长足的进步、开发出了一系列的滗水器及其他专用设备。,SBR的发展过程总结,20世纪70年代初Irvine教授开发了传统SBR；80年代

5、初出现了连续进水的ICEAS工艺；Goranzy教授开发了CASS和CAST工艺；90年代比利时的SEGHERS公司开发了UNITANK工艺；我国于80年代中期开始对SBR进行研究。,目前，SBR主要应用于以下几个领域：城市污水、工业污水（主要有石油、化工、食品、制药等工业污水处理）、有毒有害废水和营养元素的废水。 在生活污水处理中也日趋广泛。 由于它具有工艺流程简单、运行一方式灵活、脱氮除磷效果好、可控性好等优点，已经成为中小城镇污水和工业废水的首选处理工艺。目前，国内40%左右的中小城镇污水和20%左右的工业废水处理都采用SBR法。,1 反应器结构,SBR是一种按时间序列间歇反应的活性污泥

6、反应器，结构紧凑，占地面积很小，装置的自动化程度较高。,SBR周期循环过程：即进水、反应、沉淀、排放和待机都是可控的。每个过程与特定的反应条件相联系（混合、 静止、好氧、厌氧），这些反应条件促进污水物理和化学特性有选择的改变。SBR是传统活性污泥法的一种变形，它的反应机制以及污染物质的去除机制和传统活性污泥法基本相同，仅运行操作不一样。,工艺流程,由于反应器周期性运行所兼具的好氧、缺氧和厌氧等特征，污泥中各种特征微生物种类、含量丰富，反应器对很多来源的污水都具有很好的脱氮除磷效果，尤其对高浓度有机废水，处理效果更好。SBR工艺具有一系列连续流系统无法比拟的优点。,SBR 法的产生及发展 SBR

7、 法的工作原理与操作 SBR 法的理论分析及工艺特点 SBR工艺的工程应用 SBR 法的变形工艺,SBR 污水生物处理技术,第三节 SBR 法的工作原理与操作,什么是SBR？ SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。,SBR 法的工作原理与操作,SBR 法的工作原理与操作,SBR 法的工作原理与操作,SBR处理示意图,进水,曝气,曝气/不曝气,曝气,静置/不曝气,排水/排泥,进水期,反应期,沉淀期,排水排泥期,闲置期,污泥活化

8、,传统SBR的操作过程,限制性曝气：充水结束再曝气 非限制性曝气：边进水边曝气 半限制性曝气：充水后期曝气,进水期三种运行方式：,传统SBR的操作过程,SBR 法的工作原理,SBR 法的工作原理,进水期 进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个周期的闲置期，所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。 SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反应器，待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作。因此，充水期的SBR池相当于一个变容反应器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水过程，不仅水

9、位提高，而且进行着重要的生化反应。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。,SBR 法的工作原理,反应期 在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中，反应器相应地形成厌氧缺氧好氧的交替过程。虽然SBR 反应器内的混合液呈完全混合状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置。SBR 反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的。能提高处理效率，抗冲击负荷，防止污泥膨胀。,SBR 法的工作原理,沉淀期 相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污泥絮体靠重力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池，避免了泥水混合液流经管道，也避免了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。此外，SBR 活性污泥是在

10、静止时沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率高。,SBR 法的工作原理,排水期 活性污泥大部分为下周期回流使用，过剩污泥进行排放，一般这部分污泥仅占总污泥的30%左右，污水排出，进入下道工序。,SBR 法的工作原理,闲置期 上清液排放后，反应器处于停滞状态，等待下一个操作周期。在此期间，应轻微或间断的曝气，避免污泥的腐化。经过闲置的活性污泥处于内源代谢阶段，当进入下个运行周期的流入工序时，活性污泥就可以发挥较强的吸附能力增强去除作用。闲置期的长短应根据污水的性质和处理要求而定。,第三节 SBR工艺的技术特征,现行的研究认为Monod公式能较好地反映SBR中有机物的降解规律

11、，以下以Monod公式为基础对DBR法的动力学进行分析。为了应用动力学模式和简化计算，有必要引入以下假设： （1）污水已经过良好的初次沉淀处理，进入曝气池的污水中，可生化基质是可溶性的； （2）在一个周期内，合成的微生物量与总的生物量相比可以忽略不计，即反应器中微生物总量近似不变； （3）一个运行周期开始前，反应器中底物浓度（即上一周期出水浓度）与原水浓度相比可以忽略不计； （4）在进水期，进水底物浓度积累占主导地位，Monod公式中KSS，反应期KSS； （5）以恒定的流量进水。 SBR工艺废水的降解主要发生在进水期和反应期，联系这两个阶段的中间变量是进水期末或反应期初的底物浓度SF，这是一

12、个关键的变量。,第三节 SBR工艺的技术特征,1进水期由Monod公式可知： （3-1）式中 底物去除速度；X反应器中混合液活性污泥浓度；t时间； S反应器中底物浓度；K反应速率常数；Ks半速度常数。根据基质物料平衡可得： （3-2）式中 Q进水流量；SO进水底物浓度。,第三节 SBR工艺的技术特征,式中 Q进水流量；SO进水底物浓度。由假设可知，生物总量XV=定值，即 （3-3）式中 XV混合液体积最大时污泥浓度以MLVSS计；VO混合液最大体积或反应器有效容积；由假设，进水期KSS，式（3-2）可化为： （3-4）刚开始进水时（t=0），由假设（3）得： （3-5）式中VF充水期结束时进水

13、的体积；Se出水底物浓度。当进水结束时（t=tF）， （3-6）式中SF进水期结束或反应期开始时底物浓度。,第三节 SBR工艺的技术特征,将上述两个边界条件代入议程式（3-4），积分可得： （3-7）由流量Q=VF/tF，定义充水比=VF/VO，则式（3-7）变为 （3-8）引入“进水期污泥负荷”的概念，它的含义为“进水期单位活性污泥生物量在单位时间内所承受的有机物数量”，用公式表示即为： （3-9）则式可表示为： （3-10）2反应期在反应期，进水Q=0，V恒为VO，则Monod模式可以表示为： （3-11）令k=K/(Ks+S)K/Ks=常数。用反应期始、末浓度表示式（3-11）可近似为：

14、 （3-12）,第三节 SBR工艺的技术特征,式中tR反应期时间 由于Se为数值很小的目标值，不妨设SeSF，且Se为一定值，则式可近似表达为： （3-13） 引入“反应期污泥负荷”的概念，它的含义是“反应期单位活性污泥微生物量在单位时间内所承受的有机物数量”，用公式表示即为： （3-14） 式（3-14）的意义是，对于不同的运行条件，如果处理要求一样，那么选择的反应期污泥负荷是一样的。,SBR 法的理论分析及工艺特点,SBR法的理论分析 （1）流态理论 由于SBR时间的不可逆性，根本不存在反混现象，所以SBR在时间上属于理 想推流式反应器。 （2）理想沉淀理论 经典的SBR反应器在沉淀过程没

15、有进水的扰动，属于理性沉淀流。 （3）推流反应器理论 假设在推流和完全混合式反应器中，有机物降解服从一级反应，推流式反应器与完全混合反应器在,相同的污泥浓度下，达到相同的去除效率下所需反应器容积比，有下式成立： 其中 为去除率。从数学上可以证明 当去除率趋近于零时等于1，其他情况下始终大于1，就是说达到相同的去除率推流式反应器要比完全混合式反应器所需要的反应器体积小，推流式的处理效果要比完全混合式的好。,（4）选择性准则 这个理论是基于不同种属的微生物的Monod方程中参数K s和max 是不同的并对于不同基质，其生长速度常数也是不同的。Monod方程可以写成下列形式 式中 X生物体浓度，mg

16、/L; S 生长限制性基质浓度， mg/L; ，max 实际和最大生长速率，t-1; K s 饱和或半速率常数， mg/L;,按此理论，具有低的Ks和max值的微生物，在混合培养的曝气池中，当基质浓度很低时，将具有高的生长速率，并占有优势 。而在高基质浓度下，则恰好相反。大多数丝状菌 的 Ks和max值较低，而菌胶团结菌Ks和max值较高。 （5）微生物环境的多样性，提供多样性的生态环境 SBR反应器对有机物去除小果好；对难降解有机物降解性能好，使其在生态环境上提供了多样性的条件。具体讲可以形成厌氧、缺氧和好氧多种生态条件，有利于有机物的降解。,传统SBR工艺,在一个池子中依时间顺序完成进水、

17、曝气、沉淀、排水、排泥全过程,所有的工序都是间歇的； 在操作上,需对各工序进行时序控制； 至少需要两个池子交替进水； 如果要求脱氮除磷,就必须在运行周期中增加缺氧、厌氧时段,因而必须相应延长运行周期 。,SBR 法的理论分析及工艺特点,SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式 非稳定生化反应替代稳态生化反应 静置理想沉淀替代传统的动态沉淀,SBR与传统污水处理工艺不同点:,SBR 法的理论分析及工艺特点,SBR特征及特点：,主要特征：是在运行上的有序和间歇操作。 技术的核心：SBR反应池，该池集调节、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。 特点：处理工序不是连续的,而

18、是间歇的、周期性的,污水一批一批地顺序经过进水、曝气、沉淀、排水,然后又周而复始。 流程：,SBR 法的理论分析及工艺特点,为什么要采用SBR工艺？,只需用一个反应池就能完成全部反应、沉淀工序 省去了连续流工艺中的二沉池 无回流污泥设施,使处理构筑物大大简化 节省占地 降低基建投资,SBR 法的理论分析及工艺特点,工艺简单，节省费用,理想的推流过程使生化反应推力大,运行方式灵活，脱氮除磷效果好,防止污泥膨胀的最好工艺,耐冲击负荷、处理能力强,SBR的五大优点,SBR 工艺的优点,SBR 工艺的优点,工艺简单，节省费用 采用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。此外，

19、采用如此简洁的SBR法工艺的污水处理系统还有布置紧凑、节省占地面积的优点。 生化反应推动力大 虽然反应器内的混合液呈完全混合状态，但是其底物与微生物浓度的变化在时间上是一个推流过程，并且呈现出理想的推流状态（即：从进水的最高逐渐降解至出水时的最低浓度，整个反应过程底物浓度没被稀释，尽可能地保持了最大的推动力）。,SBR 工艺的优点,SBR 工艺的优点,脱氮除磷效果好 容易实现好氧、缺氧与厌氧状态交替的环境条件。 容易在好氧条件下增大曝气量、反应时间与污泥龄，来强化硝化反应与脱磷菌过量摄取磷过程的顺利完成。 可以在缺氧条件下方便地投加原污水(或甲醇等)或提高污泥浓度等方式，提供有机碳源作为电子供

20、体使反硝化过程更快地完成。 可以在进水阶段通过搅拌维持厌氧状态，促进脱磷菌充分地释放磷。,SBR 工艺的优点,SBR 工艺的优点,防止污泥膨胀最好的工艺 底物浓度梯度大(也是F/M梯度)，是控制膨胀的重要因素。 缺氧好氧状态并存,绝大多数丝状菌，如球衣菌属等都是专性好氧菌,且SBR法中限制曝气比非限制曝气更不易膨胀。 反应器中底物浓度较大。丝状菌比絮凝菌胶团的比表面积大,在低底物浓度的环境中(如完全混合式曝气池)往往占优势。 泥龄短、比增长速率大。使剩余污泥的排放速率大于丝状菌的增长速率，丝状菌无法大量繁殖。,SBR 工艺的优点,耐冲击负荷能力强 SBR工艺对水质变化并不敏感，一般在生化反应可

21、接受范围内均能适应。 水量变化对工艺的影响则较大，因为水量的变化会带来系统曝气的不均匀性问题，或是影响到单系列的运行周期从而影响处理效果。,SBR 工艺的优点,需处理水量较大时，对于单一SBR 反应池要较大的容积。 对于多个SBR 反应池，其进水和排水的阀门自动切换频繁。 设备的闲置率较高。 污水提升耗能较大。 对自动化控制有一定的要求。,SBR 工艺的缺点,第四节 工艺的主要性能特点及影响因素,经典SBR与连续流活性污泥法(CFS)的比较-1,工艺流程简单、基建与运行费用低,SBR系统的主体工艺设备是一座间歇式曝气池，与传统的连续流系统相比，无须二沉池和污泥回流设备，一般也不需调节池。许多情

22、况下，还可省去初沉池。这样SBR系统的基建费用往往较低。根据Ketchum等人的统计结果，采用SBR法处理小城镇污水比用传统连续流活性污泥法节省基建投资30%以上。SBR法无须污泥回流设备，节省设备费和常规运行费用。此外，SBR法反应效率高，达到同样出水水质所需曝气时间较短。反应初期溶解氧浓度低，氧转移效率高，节省曝气费用。,生化反应推动力大、速率快、效率高,SBR法反应器中底物浓度在时间上是一理想推流过程，底物浓度梯度大，生化反应推动力大，克服了连续流完全混合式曝气池中底物浓度低，反应推动力小和推流式曝气池中水流反混严重，实际上接近完全混合流态。Irvine等人的研究还表明：SBR法中微生物

23、的RNA含量是传统活性污泥法中的34倍。因RNA含量是评价微生物活性的最重要指标，所以这也是SBR法有机物降解效率高的一个重要原因。,有效防止污泥膨胀,SBR法底物浓度梯度大，反应初期底物浓度较高，有利于絮体细菌增殖并占优势，可抑制专性好氧丝状菌的过分增殖。此外，SBR法中好氧、缺氧状态交替出现，也可抑制丝状菌生长。,操作灵活多样,SBR法不仅工艺流程简单，而且根据水质、水量的变化，通过各种控制手段，以各种方式灵活运行，如改变进水方式、调整运行顺序、改变曝气强度及周期内各阶段分配比等来实现不同的功能。例如在反应阶段采用好氧、缺氧交替状态来脱氮、除磷，而不必象连续流系统建造专门的A/O，A/A/

24、O工艺。,耐冲击负荷能力较强,SBR法虽然对于时间来说是理想推流过程，但就反应器中的混合状态来说，仍属于典型的完全混合式，也具有完全混合曝气所具有的优点，一个SBR反应池在充水时相当于一个均化池，在不降低出水水质的情况下，可以承受高峰流量和有机物浓度上的冲击负荷。此外，由于无须考虑污泥回流费用，可在反应器内保持较高的污泥浓度，这也在一定程度上提高了它的耐冲击负荷能力。,沉淀效果好,沉淀过程中没有进出水水流的干扰，可避免短流和异重流的出现，是理想的静止沉淀，固液分离效果好，具有污泥浓度高、沉淀时间短、出水悬浮物浓度低等优点。,去除碳源有机物为目标的操作过程。,SBR 系统的一个重要优点是操作者通

25、过控制有关条件可保持微生物的选择性。对丝状菌的控制是系统性能评价的一个重要指标。,不同目标的SBR操作过程,去除悬浮物为目标的操作过程。,通过调整SBR 系统的中各个进期的时间分配，停止进水、出水、停止曝气，使系统处于理想的沉淀工作状态，使悬浮得到更有效的分离。,脱氮-硝化与反硝化为目标的操作过程。,污水中氨氮转化为N2的过程分为硝化和反硝化过程。硝化过程是在溶解氧充足的条件下进行，反硝化过程是在缺氧的情况下发生。为去除SBR系统中的N，通过对SBR系统运行进行简单的调节（调节周期和曝气时间）可实现这一目标,以生物除磷为目标的操作过程。,污水生物除磷首先需要一个厌氧期（没有溶解氧和氧化态的氮）

26、，同时存在易降解的有机质，在好氧阶段（高溶解氧浓度）促使污泥摄取过量的磷。在下一个厌氧期开始前从反应器中排除一定量的剩余污泥。SBR的灵活性表现在可通过改变运行模式来满足这些条件。,以生物除磷脱氮为目标的操作过程。,同时满足生物除磷和硝化与反硝化脱氮的操作方式，控制厌氧/缺氧、好氧的交替运行。,1900t/d污水处理厂投资费用分析,SBR工艺缺点,单一SBR 反应器需要较大的调节池和中间水池；多个串并联SBR反应器，进水和排水阀自动切换频繁，设备故障率高；对巨量废水的处理，单个SBR反应器处理能力较低无法解决大型污水处理连续进水、连续出水的要求；污水提升的水头损失较大。特种微生物不能实现最优化

27、生长代谢,第四节 工艺的主要性能特点,SBR工艺是一种简易、快速且低耗的废水生物处理工艺。19841985年，美国环保局与日本下水道理事会分别通过了对SBR法的技术评价报告书，充分肯定了其特有的优点。 1工艺简单、造价低 SBR工艺的主体工艺设备只有一个SBR反应器，它与普通活性污泥法工艺流程相比(如图3-3)，不需要另设二沉池及污泥回流设备，一般情况下不需设调节池，多数情况下可省去初沉池。1985年Arora等人对加拿大、美国和澳大利亚等国的8个SBR法污水处理厂调查，其中只有一个处理厂设置调节池，另两个处理厂设初沉池。由于流程简单，相应地节省了基建费用和运行费用，而且布置紧凑，节省了占地面

28、积。Ketchum等人的统计结果表明：采用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。 2时间上具有理想的推流反应器的特性 这是SBR工艺的主要优点之一。SBR反应器的运行是一个典型的非稳定过程，在整个反应过程中，其底物（BOD）和微生物（MLSS）浓度的变化是不连续的。但是在连续曝气的反应阶段，其底物（BOD）和微生物（MLSS）浓度的变化是连续的。在此期间，虽然反应器内的混合液呈完全混合状态，但是底物与微生物浓度的变化在时间上是一个推流过程，并且呈现出理想的推流状态。,第四节 工艺的主要性能特点,在连续流反应器中，有完全混合式（CSTR）与椎流式(PF)两种极端的流态

29、。在连续流完全混合式曝气池中的底物浓度等于出水底物浓度，底物流入曝气池的速度即为底物降解速率。根据生化反应动力学，由于曝气池中的底物浓度很低，其生化反应推动力也很小，反应速率与去除有机物效率都低。在理想的推流式曝气池中，污水与回流污泥形成的混合液从池首端进入，呈推流状态沿曝气池流动，至池末端流出，此间在曝气池的各断面上只有横向混合，不存在纵向的“返混”。作为生化反应推动力的底物浓度，从进水的最高浓度逐渐降解至出水时的最低浓度，整个反应过程底物浓度没被稀释，尽可能地保持了最大的推动力。 完全混合式曝气池所需要的水力停留时间Tc或有效容积Vc一般要比间歇反应器相应的Tc和Vc大3倍。Ngwwn-J

30、em指出：如果为了去除生活污水中的有机物，用SBR法曝气15min就够了。用SBR法处理啤酒废水的试验，经2h的曝气便将反应器中的COD2000mg/L降到150mg/L左右。,第四节 工艺的主要性能特点,3、运行方式灵活，脱氮除磷效果好 SBR法为了不同的净化目的，可以通过不同的控制手段，灵活地运行。由于在时间上的灵活控制，为其实现脱氮除磷提供了极有利的条件。它不仅很容易实现好氧、缺氧与厌氧状态交替的环境条件，而且很容易在好氧条件下增大曝气量、反应时间与污泥龄，来强化硝化反应与脱磷菌过量摄取磷过程的顺利完成，也可以在缺氧条件下方面地投加原污水（或甲醇等）或提高污泥浓度等方式，提供有机碳源作为

31、电子供体使反硝化过程更快 地完成，还可以进水阶段通过搅拌维持厌氧状态，促进脱磷菌充分地释放磷。 上述复杂的脱氮除磷过程只有在A-A/O工艺中才能完成，而SBR法的单一反应器一个运行周期即可完成。搅拌（厌氧状态释放磷）反应阶段，曝气（好氧状态降解有机物、硝化与摄取磷）、排泥（除磷）、搅拌与投加少量有机碳源（缺氧状态反硝化脱氮）、再曝气（好氧状态去除剩余的有机物）排水阶段闲置阶段，然后进水再进入另一个运行周期。并曾做过进水与反应阶段用曝气与搅拌交替进行的运行方式脱氮的试验研究，其脱氮效率更高。 如果原污水中的P：BOD值太高，用普通厌氧/好氧法难以提高除磷率时，可以根据Phostrip法除磷的原理

32、在SBR法中实现，只增加一个混凝沉淀池即可。可见，SBR法很容易满足脱氮除磷的工艺要求，在时间上控制的灵活性又能大大提高脱氮除磷的效果。,第四节 工艺的主要性能特点,应当指出，由于SBR法污泥泥龄短，微生物的比增长速率大，其内源呼吸作用较弱，微生物细胞的合成代谢相对于其分解代谢占主导地位，因此用于合成细胞所需要的氮、磷量也较多，为BOD：N：P=100：6.2：1.1这个值高于传统的理论值100：5：1，更高于普通活性污泥法的需要量。这就是说，SBR法通过同化作用去除废水中的氮、磷也是不可忽视的。 4良好的污泥沉降性能 污泥膨胀问题是传统活性污泥法运行过程中经常发生且难以杜绝的令人棘手的问题。

33、污泥膨胀绝大多数是由丝状菌的过度生长所造成的。按照发生膨胀难易程度的排列顺序是：间歇式、传统推流式、阶段曝气式和完全混合式，同时发现其降解有机物（对易降解污水）速率或效率的高低，也遵循这个排列顺序。SBR法能有效地控制丝状菌的过量繁殖，可从四个方面说明。 （1）反应器中存在较大的浓度梯度。提高底物浓度梯度（或F/M梯度）是控制污泥丝状菌生长的重要因素。完全混合式反应器中基本上不存在这种浓度梯度，极易发生污泥的膨胀；推流式反应器中底物的浓度梯度较大；不易发生膨胀：而SBR反应器在反应阶段处于时间上的理想推流状态，F/M梯度达到了理想的最大，因此它比普通推流式还不易膨胀。研究进一步表明，缩短SBR

34、法的进水时间，反应前底物浓度更高，其后的梯度更大，SVI值更低，更不易膨胀。,第四节 工艺的主要性能特点,（2）缺氧(或厌氧)和好氧状态并存。绝大多数丝状菌，如球衣菌属等都是专性好氧菌，而活性污泥中的细菌有半数以上是兼性菌。与普通活性污泥法不同的是，SBR法中进水与反应阶段的缺氧（或厌氧）与好氧状态的交替，能抑制专性好氧丝状菌的过量繁殖，而对多数微生物不会产生不利影响。正因为如此，SBR法中限制曝气比非限制曝气更易膨胀。基制浓度s/(mg/L)图3-4 混合培养微生物的选择竞争1丝状菌Ks=(mg/L)，=0.2(L/h)；2菌胶团菌Ks=50(mg/L)，=0.5(L/h),第四节 工艺的主

35、要性能特点,（3）反应器中有较高的底物浓度，丝状菌比絮凝菌胶团的比表面积大，摄取低浓度底物的能力强，所以在低底物浓度的环境中（如完全混合式曝气池）往往占优势。这两类竞争微生物的增殖曲线如图3-4所示，从图可知，由于丝状菌的饱和常数KS很小，使底物浓度对其比增殖速率的影响很小，即在很低的底物浓度下也具有较高的增殖速率，底物浓度达到一定程度之后，其比增殖速率就按近了最大值并不随底物浓度的最大而继续提高。在SBR法的整个反应阶段，不仅底物浓度较高、梯度也大，只有在反应进入沉淀阶段前夕，其底物浓度才与完全混合式曝气池怕相同。因此，所以说SBR法没有利于丝状菌竞争的环境。 （4）泥龄短、比增长速率大。一

36、般丝状菌的比增长速率比其他细菌小，在稳定状态下，污泥龄的倒数数值等于污泥比增长速率，故污泥龄长的完全混合法易于繁殖丝状菌。由于SBR法具有理想推流状态与快速降解有机物的特点，使它在污泥龄泥的条件下就能满足出水质量要求，而污泥龄又使剩余污泥的排放速度大于丝状菌的增长速率，丝状菌无法大量繁殖。,第四节 工艺的主要性能特点,5对进水水质水量的波动具有较好的适应性 在一般的废水生物处理构筑物中，由于微生物对其生存环境条件要求比较严格，当进入处理系统的废水水质水量发生较大的波动时，处理效果将受到明显的影响。所以，在一般的废水生物处理工艺中，都要设置调节池以均化进水的水质水量。SBR反应器是集调节池、曝气

37、池和沉淀池于一体的污水处理工艺，能承受较大的水质水量的波动，具有处理效果稳定的特点。 完全混合式曝气池比推流式曝气池具有更强的耐冲击负荷和抗有毒物质的能力。如上所述，虽然SBR法对于时间来说是一个理想的推流过程，但反应器本身的混合状态又保持了典型的完全混合特性。因此，它具有较强的耐冲击负荷能力。此外，SBR工艺在沉淀阶段属于静止沉淀，污泥沉降性能好且不需要进行污泥回流，使反应器中维持较高的MLSS浓度。在同样条件下，较高的MLSS浓度能降低F/M值，显然更具有良好的抗冲击负荷能力。若采用一边进水一边曝气的非限量曝气运行方式，则更能大幅度地增强SBR工艺承受废水的毒性和高有机物浓度的能力。,第四

38、节 工艺的主要性能特点,（1）进水期具有储存污水和混合的作用。在充水期内，污水进入SBR反应器后与存留的污泥混合。当采用非限量曝气方式时，即在充水期内就已经开始生物氧化降解作用。当采用限量曝气方式时，即使在充水期不产生含碳有机物的生物氧化作用，在整个充水期内所进入反应器的污水同样都集中在一个池内而得到充分的混合。实际上，充水容积成了调节池容积，充水时间越长，污水的调节时间就越长，因此，即使在充水时间里的污水浓度发生急剧波动，最终池内容纳的污水将处于充水时间内的平均浓度水平上，对于短时间（比充水时间短）的浓度冲击负荷，其峰值得到了消减。另外，如果污水量短期内突然增大，仅仅缩短了充水时间而对反应过

39、程并无多大的影响。 （2）对高峰污染物浓度持续时间的分割作用。由于SBR工艺与一般的连续式活性污泥法不同。一般的连续式活性污泥法在污水高峰浓度的情况下全部污水进入曝气池，高峰浓度的持续时间就是曝气池受冲击负荷的时间。SBR是半连续时间就是曝气池受冲击负荷的时间，SBR是半连续式进水的，在实现多池并联工作的情况下，每个池都按预定的顺序依次进水，每一池充满水后，污水将转入第二池，第三池等，对每一个池子而言，只进入连续进水的一段，整个并联池系统将连续污水分割为若干段。如果污水出现高峰负荷形成冲击作用，其最大连续时间将水超过充水时间。持续时间长于充水时间的部分高负荷污水将转入另一个池子，从而人为地减少

40、了对第一池的冲击负荷。充水时间越短，反应当受高峰负荷冲击的持续时间越短。,第四节 工艺的主要性能特点,（3）运行周期间污泥活性的补偿作用。活性污泥之所以能去除污水中的有机污染物，其直接作用在于生物污泥对于有机物的吸附和吸收作用以及随之而发生的生物降解作用。有机物被微生物氧化降解的程度取决了污染物被处理的程度。提高生物氧化程度，污泥活性越高，其吸附和吸收能力也越强；反之则弱。在SBR工艺系统中，同一曝气池同一运行周期内由于经一定时间的闲置过 程，使污泥的活性得到了充分的恢复，而使其在下一个运行周期内具有较强的上述吸附和吸收能力。此外，同一曝气池在不同运行周期间，若上一周期的污染物负荷较高，而下一

41、个周期的污染物负荷较低，则污泥的活性也可得到良好的恢复而保持其稳定的处理效果。,SBR 法处理工艺的影响因素,溶解氧（DO） 反应器中溶解氧的高低对除磷脱氮效果有较大的影响。若溶解氧偏低，出水中的NH4+- N 值将会升高，若DO 过低，在沉淀阶段就会出现厌氧状态，而有磷释放出来，致使出水中的磷含量升高。反应器中DO 亦不可过高，DO 过高会使污泥絮体变得细小而分散，出水混浊，而且将导致缺氧阶段溶解氧降不下来，反硝化反应受到抑制，而反应器中NO3-N 浓度高又将影响缺氧阶段磷的释放，降低除磷效果。,SBR 法处理工艺的影响因素,H 值 微生物活性与水中pH 值关系密切，pH 为69时生物活性最

42、强。在硝化过程中，会产生部分H+，消耗反应器中混合液的碱度。很多工艺都向系统中加碱以维持pH 稳定，保证氨氮的硝化程度，采用同步硝化反硝化脱氮也可解决这一问题。反应初期，微生物对有机物和含氮化合物的降解，引起水中pH 值下降，随着氨氮经硝化作用转化为亚硝酸盐氮进入反硝化阶段，由于反硝化不断产生碱度，pH值下降过程很快结束然后快速上升。,SBR 法处理工艺的影响因素,污泥龄 污泥龄短，排放污泥量大，可除去较多的磷。而为了提高氮的脱除量，就需要采用较长的污泥龄，因为硝化菌增殖速度较慢，没有足够长的污泥龄，就难以保证硝化菌有足够的数量。所以，若要同时达到较好的除磷脱氮效果，需选择合适的污泥龄.,SB

43、R 法处理工艺的影响因素,营养物 活性污泥系统中，微生物生长所需要的营养物要呈一定比例，通常所需有机物与氮、磷的比BODNP=10051。,第五节 SBR工艺的设备和装置,第五节 SBR工艺的设备和装置,序批（间歇）式活性污泥法，是在20世纪80年代随着各种新型的不堵塞曝气器、新型浮动式出水堰（滗水器，撇水器）和自动监控硬设备和软件技术的出现而发展的。特别是在计算机和生物量化技术的支持下，才真正显示出优势，并陆续得到开发和应用。所以，新型的设备、仪表是SBR工艺的关键组成部分。SBR工艺的主要设备介绍如下： 一、鼓风设备 在污水生物处理工艺中主要有两种曝气类型：鼓风曝气和机械曝气，SBR工艺多

44、采用鼓风曝气系统。鼓风机是鼓风曝气系统的重要设备，为曝气系统提供压缩空气，常用的有罗茨和离心鼓风机。 1罗茨鼓风机 罗茨鼓风机是容积式气体压缩机中的一种。其特点是：在最高设计压力范围内，管网阻力变化时，流量变化很小，工作适应性较强，故在流量要求稳定而阻力变动幅度较大的工作场合，可予自动调节，且叶轮与机体之间具有一定间歇而不直接接触，结构简单，制造维护方便。风机壳体制成气冷和水冷两种结构。静压力49000Pa（5000mmH2O）的为气冷结构，静压力49000Pa(5000mmH2O)的为水冷结构。 常用的罗茨鼓风机有三叶和低噪声两种。,第五节 SBR工艺的设备和装置,2离心式鼓风机 离心式鼓风

45、机是一种叶片式气体压缩机，与定容式鼓风机相比，具有空气动力性能稳定，振动小，噪声低的特点，离心式鼓风机分为低速多极、离速多级和高速单级等形式。在结构上，多级高速和多次低速离心鼓风机采用电机直接驱动下，通过多级叶轮串联的方式逐级增压，单级高速和多级高速离心鼓风机需通过增速机构传动的方式提高风压。 二、曝气装置 曝气设备是活性污泥处理法的核心部分，SBR法采用的是时间控制上的厌氧好氧操作，要求厌氧搅拌和好氧曝气在一个区间内完成。有一些SBR法采用曝气和搅拌设备分区域分排交替布置，但这对曝气和搅拌均有影响，设备利用率低，能耗也较大。 SBR工艺常用的曝气设备是微孔曝气器。微孔曝气器也称多孔性空气扩散

46、装置，采用多孔性材料如陶粒、粗瓷等掺以适当的如酚醛树脂一类的粘合剂，在高温下烧结成扩散板、扩散管及扩散罩的形式。它的主要性能特点是产生微小气泡，气、液接触面大，氧利用率高；缺点是气压损失大，易堵塞。,第五节 SBR工艺的设备和装置,按照安装的形式，微孔曝气器可分为固定式和提升式两大类。 近年来，在射流曝气器的基础上，同相射流和异相射流（厌氧搅拌和好氧曝气）两用曝气器的研究有了很大发展，并成功地应用于SBR法处理城市污水中，尤其在除磷脱氮的深度污水处理中，更发挥出了它的作用。 两用曝气器是在异相射流（水-气）曝气器的基础上又增加了同相射流的功能，因此具有好氧曝气和厌氧搅拌的双重功能。 两用曝气器

47、是最适合SBR法的专用设备。由于各国对各种控制参数和氧吸收率的研究不断发展，两用曝气器的形式也在不断的变化。美国最先进的空穴式曝气机甚至能达到气浮要求的微气泡直径。日本已有直径达到25mm以上的新型喷嘴在SBR法污水处理厂中使用，运行良好。实践证明，两用曝气器用在SBR法反应池吕，能灵活地实现A/O、多段A/O、A2/O等工艺操作完成脱碳、脱磷、脱氮的任务，并能起到抑制污泥膨胀的作用。,第五节 SBR工艺的设备和装置,三、滗水器 SBR工艺的最根本特点是单个反应器的排水形式均采用静止沉淀、集中排水的方式运行，排水时池中的水位是变化的，为了保证排水时不会扰动池中各水层，使排出上清液始终位J：最上

48、层。这就要求使用一种能随水位变化而可调节的出水堰，又叫滗水器或撇水器，为了防止浮渣进入，现在都要求将排水口淹没在水面下一定深度，所以叫滗水器比较合适。 滗水器是随着SBR而发展起来的。早期的SBR系统采用手动形式进行滗水，如采用在反应器不同高度上安装排水阀门或排水泵，根据反应的周期要求定时、定量排出处理后的污水。这种滗水方式仅适用于小型的污水处理设施，其滗水效果不理想，大型的污水处理系统无法采用。 滗水器的形式有很多。从传动形式上可分为机械式、自动式及两种方式的组合；从运行方式上分有虹吸式、浮筒式、套筒式、旋转式；从堰口形式上分有直堰式和弧堰式等。除虹吸式滗水器只有自动式一种传动方式外，其余三

49、种运行方式的滗水器都有机械、自动和组合的传动方式。滗水器的工作形式如图3-9所示。,第五节 SBR工艺的设备和装置,从应用效果来看，单纯的机械式调节堰，由于动力消耗大，机械部分多，寿命较短，使用有一定的限制。自动式滗水器由寸：堰的浮力很难于出水流量、水位变化的水流达到动态平衡，且反应灵敏度低，不易控制。所以只适用于一些较小规模的SBR法污水处理厂。组合式滗水器，由于集中了机械式准确、易控制和自动式节能的优点。目前，国外大型污水厂多采用这种形式的滗水器。 组合式滗水器在设计时，尽量使滗水器在各个运动位置时的重力与水的浮力相平衡，又采用小功率的机械装置，按定的程序，控制出水口移动的速率，这样既利用

50、了水的浮力，又能实行滗水器的随机控制。滗水器堰口以厂都要求有一段能变形的特殊管道。浮筒式采用胶管、波纹管等实现变形；套筒式靠粗细两段管道之间的伸缩滑动来适应堰口的升降：而旋转式则是靠回转密封接头来联结两段管道以保证堰口的运动。 滗水器的组成一般分为收水装置、连接装置及传动装置。收水装置设有挡板、进水口及浮子等，其主要作JH足将处理好的上清液收集到滗水3S中，再通过导管排放，由于滗水叫瞬时流量较大，在滗水时，既要使水顺利通过，又要使反应器中的沉淀不受扰动，更不能使污泥随水流出。因此收水装置的设计是十分重要的，特别是在虹吸式、自流式滗水器中尤为重要。滗水器的连续装置是滗水器的又一关键部位，滗水器在