【猫奴福利】SBR大法处理污水,环保不误!

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我通过分析了SBR 工艺的运行机理和工艺特点,对其的优越性和局限性进行了评价,并在此基础上介绍了其发展与改进。

首先,SBR(Sequencing Batch Activated Sludge Reactor Technology)是我从美国Natre Dame 大学的RIrvine 博士那里听说的,它是一个序批式活性污泥处理系统。因为早期的污水处理池进出水切换复杂和控制设备方面的原因,限制了其发展。但现在,随着科学技术的不断发展,计算机和自动控制技术的加入,SBR工艺在城市污水、工业废水中的应用越来越广泛,成为各国竞相开展的热门工艺。

在SBR 工艺处理污水时,其核心处理设备是一个序批式间歇反应器(我称之为神奇的处理设备),可以对污水进行处理。通过运用大脑中的高超计算技巧和双手进行基本运行操作,让处理设备得以正常发挥作用,从而提高工艺的治理效果。

总体来说,SBR工艺是一个让环保更美好的梦想,让我们拥抱未来环保无限发展的美好愿景。

关键词: SBR 工艺; 污水处理; 除磷脱氮

在我理解中,SBR 工艺整个运行周期都包含进水、反应、沉淀、出水和闲置5个基本工序。所有这些工序都在一个设有曝气或搅拌的SBR 反应器中依次进行,真是方便极了!在处理过程中,我需要不断循环这个操作周期,以实现污水的处理目的。

首先是进水工序。在进水之前,我需要保持反应器处于待机状态,这时沉淀后的上清液已经排空。此时,我内部还储存着高浓度的活性污泥混合液,水位最低。注入污水后,我便可以开始反应了。从这个意义上来看,我又发挥出了调节池的作用。这也是为什么SBR工艺能适应水质、水量变化的原因。

在SBR中,处理构筑物被省略,所有反应器都在我中运行。通过时间控制,我可以实现各阶段的操作目的。我属于完全混合式的流态,实现了时间上的推流。随着时间的推移,有机污染物逐渐降解。总之,我是一个非常神奇的处理设备,可以高效地处理污水。

水位,准备开始下一个周期的操作。在出水工序中,我会排出沉淀后的上清液,并恢复到周期开始时的最低水位,以便下一个周期的操作。在SBR反应器中,沉淀工序相当于二沉池,停止曝气和搅拌,使混合液处于静止状态,这时活性污泥就会进行重力沉淀和上清液分离。我能完成保持污泥活性和提高沉淀效率的重要任务,随着沉淀时间到达预设的时间,我会顺利结束沉淀工序。

反应工序是处理污水的重要环节之一。当污水达到预定高度时,我便开始反应操作。这时,我可以根据不同的处理目的来选择相应的操作。例如,控制曝气时间可以实现BOD的去除、消化、磷的吸收等不同要求。通过控制曝气或搅拌器强度,我可以维持反应器内处于厌氧或缺氧状态,实现各种消化和反硝化过程。我的功能非常多,是处理污水的利器。

在SBR中,出水工序和进水工序一样重要。污泥沉淀是在完全静止的状态下完成的,这使得我受外界干扰非常小。同时,静止沉淀还能避免连续出水容易带走密度轻、活性好的污泥的问题。因此,我能够保持较好的活性,沉淀效率也非常高。根据处理要求和污水类型,沉淀时间一般为1小时至2小时。

在我看来,进水工序和出水工序都非常重要。当污水达到预定高度时,我开始反应操作。在进行反应操作时,我可以根据不同的处理目的来选择相应的操作,例如控制曝气时间可以实现BOD的去除、消化、磷的吸收等。在反应工序完成后,我进入沉淀工序。沉淀工序中,我会停止曝气和搅拌,使混合液处于静止状态,这时活性污泥就会进行重力沉淀和上清液分离,其中大部分活性污泥都会回流作为下一个周期的回流污泥,而剩余的污泥则需要排放。

在闲置工序中,我处于空闲状态,微生物通过内源呼吸复活性,溶解氧浓度下降,起到一定的反硝化作用以进行脱氮,为下一运行周期创造良好的初始条件。同时,闲置工序也帮助活性污泥保持良好的吸附能力,能够更好地去除污染物。由于经过闲置期后微生物处于饥饿状态,活性污泥的表面积更大,在新的运行周期的进水阶段,活性污泥就可以发挥其吸附能力,对有机物进行初始吸附去除。同时,待机工序也可以降低池内的溶解氧,为反硝化工序提供良好的工况。

关于SBR工艺的性能特点,我觉得很值得一提。SBR工艺的工艺流程简单,运转灵活,基建费用也非常低。在SBR工艺中,主体设备即SBR反应器,一个SBR池还创造了多个角色,可以起到反应、沉淀、闲置等多重功能。同时,SBR工艺对于变化的负荷比较敏感,能够适应不同水质、水量的变化,这也是SBR工艺超群的一点。

我所处的污水处理系统是采用SBR工艺的,它包括了调解混合池、反应池(厌氧、缺氧和好氧三种)、沉淀池和部分浓缩池。基本上所有的处理操作都在这样一个反应器中完成,不同的泥水混合方式、有机物的氧化、消化、脱氮、磷的吸收和释放以及泥水分离等都在不同的时间内进行。和传统的处理系统不同,SBR工艺不需要设二沉池和污泥回流设备,一般情况下也不需要设调节池和初沉池。因此,采用SBR工艺的污水处理系统可以大大减少构筑物的数量,节约基建费用,同时往往也具有布置紧凑、节省占地等优点。

我觉得SBR工艺另一个比较突出的优点就是处理效果良好,出水可靠。从反应动力学角度分析,SBR反应器有其独具的优越性。根据活性污泥反应动力学模型,目前连续流生物处理反应器主要有完全混合和推流式两种流态,在连续流的推流式反应器中,曝气池的各断面上只有横向混合,不存在纵向的“返混”。这种流态下,基质浓度从进水处的最高逐渐降解至出水处的最低浓度,提供了最大的生化反应推动力。在运行的曝气反应阶段,反应器内的污水会被充分氧化,而在停止曝气的静置反应阶段,污泥会沉降并与上清液分离,得到更好的泥水分离效果。

水处理系统采用SBR工艺,我认为最大的优点之一就是在保持完全混合状态的同时,也实现了时间意义上的推流状态,使得混合液的浓度随时间逐渐降低。因此,SBR反应器可以同时拥有连续流中完全混合和推流式反应器的特点。

除磷脱氮是一个相对复杂的过程,需要在处理过程中提供厌氧、缺氧、好氧各阶段,以实现硝化反硝化、脱氮和吸收释放磷的目的。我所处的SBR工艺中,在一个单一的反应器中就可以达到不同的处理目的。这是因为在SBR工艺中通过5个工序时间上的安排,较容易地实现厌氧、缺氧与好氧状态交替出现,可以最大限度地满足生物脱氮除磷理论上的环境条件,进而达到较好的除磷脱氮效果。

污泥沉降性能良好,也是SBR工艺的优点之一。活性污泥膨胀是处理过程中常常遇到的问题。绝大部分的污泥膨胀问题都是由于丝状菌过度繁殖所引起的,丝状菌的繁殖会妨碍菌胶团的生长,很多丝状菌会伸出污泥表面,使得污泥变得松散,沉淀性恶化。采用SBR工艺可以有效地控制丝状菌的过度繁殖,让污泥沉降性能变得更好。

R工艺之间的水头损失较大,这会影响水的流动速度和处理效果。

我所使用的SBR工艺有着污泥沉降性能良好的特点,因此泥SVI较低。此外,SBR工艺也非常适应水质水量比变化,因为它能够承受较大的水质水量的波动,并且具有较强的耐冲击负荷的能力。

然而,SBR工艺也存在一些局限性。首先,反应器容积利用率较低。因为SBR反应器的水位不是恒定的,所以需要按照最高水位来设计反应器的容积,但大多数时间反应器内的水位都达不到这个值,从而导致反应器容积的利用率降低。其次,SBR池内水位不恒定,如果通过重力流入后续构筑物,会导致水头损失较大,影响处理效果。

下,因为SBR工艺有一些缺陷。首先,SBR池内水位不恒定,水头差较大,有时需要使用二次提升泵。其次,SBR工艺产生的出水是不连续的,所以需要后续的构筑物容积大,能够承受大量的出水。同时,由于不连续的出水,将SBR工艺与其他连续处理工艺串联起来比较困难。此外,在处理过程中,SBR工艺的需氧量很高,而且整个系统氧的利用率较低,设备的利用率也较低。最后,SBR工艺并不太适合大型污水处理厂,因为适用范围一般是20,000吨以下的规模。我发现,规模超过100,000吨的污水处理厂很少使用SBR工艺。我了解到,传统或经典的SBR工艺在实际应用中存在一定局限性。例如,如果进水流量大,就需要调节反应系统以增加投资。如果对出水质量有特殊要求,例如需要去除磷等,则需要进行适当的工艺改进。因此,在工程应用实践中,传统SBR工艺逐渐演变成了各种新的变型。现在我来介绍几种主要形式。首先是ICEAS工艺,全称为间歇循环延时曝气活性污泥工艺,起源于澳大利亚,它是SBR工艺的一种变形。相比传统SBR工艺,ICEAS最大的特点是在反应器的进水端增加了一个预处理区,进水方式为连续进水(沉淀期间不停水)。接下来我要介绍的是CASS(Cyclic Activated Sludge System)、CAST(Cyclic Activated Sludge Technology)或者CASP(Cyclic Activated Sludge Process)工艺。它是一种循环式活性污泥法,前身为ICEAS工艺,由Goronszy开发并在美国和加拿大获得专利。该工艺的预处理区容积相对较小,是一种更优化、更合理的生物反应器设计。与ICEAS工艺相比,CASS工艺将主反应区中部分剩余污泥回流至选择器中,在运作方式上比ICEAS工艺更有效。由于CASS工艺中进水量不受限制,处理市政污水和工业废水的效果都很好。同时,CASS工艺的优点还包括更好的稳定性、较低的氧需求、更低的产生污泥量以及较小的设备占地面积。我接下来要介绍的是IDEA(Intermittent Delayed Aeration)工艺。这种工艺基本上保留了CASS工艺的优点,采用连续进水、间歇曝气、周期排水的方式进行操作,同时沉淀阶段不进水,确保了排水的稳定性。与CASS工艺相比,IDEA工艺将预处理区(即生物选择器)改为与SBR主体构筑物分离的预混合池,部分剩余的污泥回流入预混合池中,同时也采用了反应器中部进水的方式。预混合池的设置可以使污水在高絮体负荷下有较长的停留时间,从而保证高絮凝性细菌的选择。该工艺适用于含有较多工业废水的城市污水处理以及对脱氮除磷有要求的处理。

另外还有DAT-IAT工艺,这是一种利用单一SBR池实现连续运行的新型工艺,介于传统活性污泥法和典型SBR工艺之间,既具有传统活性污泥法的连续性和高效性,又有SBR工艺的灵活性,适用于水质水量较大的情况。我还要介绍的是UNITANK(一体池)工艺。典型的UNITANK系统由三格池结构组成,三个池之间是连通的。每个池子里都设有曝气系统,既可以采用鼓风曝气,也可以采用机械表面曝气,并配备有搅拌设备。外侧两个池子设有出水堰和污泥排放设备,两个池子交替作为曝气和沉淀池,污水可以进入三个池中的任何一个。在一个运行周期内,原水会连续不断地进入反应器,通过时间和空间的控制会形成好氧、厌氧或缺氧的状态。UNITANK系统除了保持原有的自控能力,还具有池子结构简单、出水稳定、不需要回流等特点。通过进水点的变化,还可以达到回流和脱氮、除磷等目的。