活性污泥法工藝

序批式活性污泥法（SBR）

SBR工藝即序批式活性污泥法（Sequencing

BatchReactorActivatedSludgeProcess，簡寫為SBR），又稱為間歇式活性污泥法，由于在運行中采用間接操作的形式，每一個反應池是一批批地處理廢水，因此而得名。

70年代末期美國教授R.L.Irvine等人為解決連續(xù)污水處理法存在的一些問題首次提出，并于1979年發(fā)表了第一篇關于采用SBR工藝進行污水處理的論著。繼后,日本、美國、澳大利亞等國的技術人員陸續(xù)進行了大量的研究。11、SBR工藝的工作原理

SBR是活性污泥法的一種變形，它的反應機理和污染物去除機制和傳統(tǒng)活性污泥法相同，只是在運行操作不同。SBR是在單一的反應器內,在時間上進行各種目的的不同操作,故稱之為時間序列上的廢水處理工藝，它集調節(jié)池、曝氣池、沉淀池為一體,不需設污泥回流系統(tǒng)。

2

SBR工藝的一個完整操作周期有五個階段:進水期(fill)、反應期(react)、沉淀期(settle)、排水期(draw)

和閑置期(idle)

進水反應沉淀排水閑置SBR運行工序圖3進水期(fill)

進水期是反應器接受廢水的過程，這個過程不僅僅是廢水的流入與反應器水位的升高的過程，而且伴隨一定的生化反應（磷的釋放）。4反應期(react)

當進水達到設定的液位后，開始曝氣和攪拌，以達到反應目的（去除BOD、硝化、脫氮除磷）。

5沉淀期(settle)

沉淀期主要是一個固液分離的過程，即經過曝氣和攪拌作用后，混合液中的污泥顆粒和絮體在重力的作用下沉降，實現(xiàn)污泥和廢水的分離過程。6排水期(draw)

排水期是排除反應器中的上清液的過程，上清液由反應器上部的潷水器排出。該期間的水位是處理周期內的最低水位。反應器底部沉降的活性污泥大部分作為下一周期使用，而過剩的剩余污泥則從排泥管引出排放。另外反應器中還會留有一部分的處理水，可起到循環(huán)水和稀釋水的作用

7

8閑置期(idle

）

閑置期是在一個處理周期內從排水結束時刻起到下一個周期開始進水的時刻的中間的一段時間。同時伴隨少量的厭氧反應和脫氮過程。在此期間活性污泥中的微生物得到充分的休息，恢復活性。為了盡可能保證污泥活性并防止污泥老化現(xiàn)象，還需定期排放剩余污泥，為新鮮污泥提供足夠的空間生長繁殖。92、SBR工藝的特點

SBR法最顯著的一個特點是將反應和沉淀兩道工序放在同一反應器中進行，擴大了反應器的功能，SBR是一個間歇運行的污水處理工藝,運行時期的有序性,使它具有不同于傳統(tǒng)連續(xù)流活性污泥法的一些特性。

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優(yōu)點1)、流程簡單,運行費用低；

SBR法的工藝簡單,便于自動控制,其主要設備就是一個具有曝氣和沉淀功能的反應器,無需連續(xù)流活性污泥法的二沉池和污泥回流裝置,在大多數(shù)情況下可以省去調節(jié)池和初沉池,系統(tǒng)構筑物小,流程簡單,占地面積小、管理方便,投資省,運行費用低。2)、固液分離效果好，出水水質好；

SBR在沉淀時屬于理想的靜止沉淀，固液分離效果好,容易獲得澄清的出水。剩余污泥含水率低,這為后續(xù)污泥的處置提供了良好的條件。

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3)、運行操作靈活，效果穩(wěn)定；

SBR在運行操作過程中,可以根據(jù)廢水水量水質的變化、出水水質的要求調整一個運行周期中各個工序的運行時間、反應器內混合液容積的變化和運行狀態(tài)。

4)、脫氮除磷效果好；

SBR工藝在時間序列上提供了缺氧、厭氧和好氧的環(huán)境條件,使缺氧條件下實現(xiàn)反硝化,厭氧條件下實現(xiàn)磷的釋放和好氧條件下的硝化及磷的過量攝取,從而有效的脫氮除磷。

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5)、有效防止污泥膨脹；

由于SBR具有理想推流式特點，有機物濃度存在較大的濃度梯度，有利于菌膠團細菌的繁殖，抑制絲狀菌的生長，另外，反應器內缺氧好氧的變化以及較短的污泥齡也是抑制絲狀菌的生長的因素，從而有效地防止污泥膨脹。

6)、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。

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缺點1).自動化控制要求高：如進水、排水、排泥的自控；2).對排水設備要求高：由于排水時間短(間歇排水時)，并且排水時要求不攪動沉淀污泥層，因而需要專門的排水設備(潷水器)，且對潷水器的要求很高；3).后處理設備要求大：如消毒設備很大，接觸池容積也很大，排水設施如排水管道也很大；4).總揚程增加：潷水深度一般為1～2m，這部分水頭損失被白白浪費，增加了總揚程；5).由于不設初沉淀，易產生浮渣，浮渣問題尚未妥善解決；143．SBR法的分類

（1）按進水方式分

按進水方式可分為間歇進水式和連續(xù)進水式，如圖所示。

間歇進水連續(xù)進水

15不同進水方式的特點：

間隙進水方式：

由于沉淀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(xù)流入污水處理廠的進水。

連續(xù)進水方式：

雖可采用一池連續(xù)地處理廢水，但由于在沉淀階段和排水階段污水的流入，會引起活性污泥上浮或與處理水相混合，所以可能使處理水質變差。16

4.傳統(tǒng)的SBR的演變工藝

傳統(tǒng)的SBR在應用中有一定的局限性，如在進水流量較大時，對反應系統(tǒng)需調節(jié)，會增大投資。為了進一步提高出水水質，出現(xiàn)了許多SBR演變工藝。

CASS工藝ICEAS工藝

IDEA工藝

DAT-IAT工藝

UNITANK工藝

MSBR工藝

17CASS（CAST/CASP)工藝（CyclicActivatedSludgeSystem/Technology/Process）

該工藝又稱為循環(huán)式活性污泥法，，它是利用不同微生物在不同的負荷條件下生長速率差異和污水生物除磷脫氮機理，將生物選擇器與傳統(tǒng)SBR反應器相結合的產物。CASS工藝為間歇式或連續(xù)式生物反應器，在此反應器中進行交替的曝氣－非曝氣過程的不斷重復，將生物反應過程和泥水分離過程結合在一個池子中完成。

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CASS反應器由3個區(qū)域組成：生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)和主反應器，每個區(qū)的容積比為1:5:30。污水首先進入選擇區(qū)，與來自主反應器的混合液（20％～30％）混合，經過厭氧反應后進入主反應區(qū)，如下圖所示。1生物選擇區(qū)2厭氧區(qū)3主反應區(qū)CASS反應器構造圖

19CASS工藝操作過程

CASS工藝以推流方式運行，而各反應區(qū)則以完全混合的方式運行以實現(xiàn)同步碳化、硝化和反硝化功能。（a）進水、曝氣階段開始；

（b）曝氣階段結束；（c）沉淀階段開始；

（d）沉淀階段結束，撇水階段開始；（e）撇水階段及排泥結束；

（f）進水、閑置階段

20CASS工藝的主要優(yōu)點：可變容器的運行提高了對水質、水量

波動的適應性和運行操作的靈活性；良好的沉淀性能；

良好的脫氮除磷效果；

CASS工藝入口處設一生物選擇器，并進行污泥回流，保證了活性污泥不斷的在選擇器中經歷了一個高絮體負荷階段，從而有利于絮凝性細菌的生長并提高污泥的活性，使其快速的去除廢水中的溶解性易降解基質，進一步有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖；工藝流程簡單，土建和投資低，自動化程度高。

21好氧生物選擇器的作用：

在好氧生物選擇器(又稱預反應區(qū))內，微生物能通過酶的快速轉移機理迅速吸附污水中大部分可溶性有機物，經歷一個高負荷的底物快速積累過程，對絲狀菌的增殖起抑制作用，可有效防止污泥膨脹，同時對水質水量變化起緩沖作用。反應池每周期運行工序如下：

1）曝氣期

由曝氣系統(tǒng)向反應池供氧，有機污染物被微生物氧化分解，同時NH3-N通過硝化細菌轉化為N03--N。

2）沉淀期

停止曝氣，進行泥水分離，同時，微生物利用水中的剩余溶解氧進行氧化分解，反應池逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉化，開始進行反硝化反應。

3）潷水期

沉淀結束后進行潷水排出上清液，池中水位逐步下降，此時反應池逐步過度到厭氧狀態(tài)，繼續(xù)進行反硝化

4）閑置期

閑置期內池中水位由最低水位上升到最高水位。22應用實例：

目前全世界已有300多家污水處理廠采用CASS工藝。我國，北京航天城污水處理廠（處理能力7200m3/d），鎮(zhèn)江市征潤州污水處理廠（設計水量20萬t/d，近期10萬t/d）。23

循環(huán)式活性污泥法（CAST）（1）工藝流程

CAST是循環(huán)式活性污泥法（CycticActivatedSludgeTechnology）的英文縮寫。CAST法是SBR法的最新發(fā)展，它是利用不同微生物在不同負荷條件下增殖速度差異和廢水生物脫氮除磷機理，將生物選擇器與傳統(tǒng)SBR反應器相結合的產物。24CAST的運行方式：25CAST法的特點2627

CASS法與CAST法的異同點：a.相同點：CASS法與CAST法相同之處是系統(tǒng)都由選擇器和反應池組成；

CASS反應器內微生物處于好氧一缺氧一厭氧周期性變化之中，因此CASS工藝與CAST工藝一樣，它具有較好的除磷脫氮效果。b.不同點：

CASS為連續(xù)或間歇進水而CAST為間歇進水；

CASS法污泥不回流，無污泥回流系統(tǒng)。28氧化溝1）氧化溝技術的發(fā)展

氧化溝(Oxidationditch)是平面呈橢圓環(huán)形或環(huán)形“跑道”式的活性污泥處理構筑物，因其構筑物呈封閉的溝渠而得名。第一座氧化溝污水處理廠于1954年在荷蘭建成，是服務人口僅360人的小規(guī)模的間歇運行的氧化溝。曝氣、沉淀和污泥穩(wěn)定等過程在一個構筑物內完成。它以設計者而被命名Pasveer型氧化溝。近20年來，由于氧化溝技術不斷發(fā)展與改進，從最初小規(guī)模間歇運行的Pasvee氧化溝到目前可大規(guī)模、連續(xù)運行并有更高處理能力的不同類型的氧化溝。如奧貝爾(Orbal)型氧化溝、卡魯塞爾(Carrousel)式氧化溝、交替工作型氧化溝(包括三溝式氧化溝)、DE型氧化溝、一體化氧化溝、VLR型氧化溝、鼓風曝氣氧化溝等。292）氧化溝的主要類型

氧化溝按其構造和運行特征可分下列類型：(1)普通氧化溝

屬低負荷延時活性污泥法。能較適應水質和水量的變化，水溫接近5℃的低溫也可得到穩(wěn)定的處理效果。剩余活性污泥經好氧分解，穩(wěn)定程度高，剩余污泥量少，適于小規(guī)模污水的處理，常用曝氣轉刷充氧和推動水流，保持污泥處于懸浮狀態(tài)。(2)奧貝爾(Orbal)氧化溝

為多反應器系統(tǒng)，通常由三個同心的橢圓形溝道組成。廢水由外溝道（或內溝道）進入，從內溝道（或外溝道）流出。采用曝氣轉碟作為充氧、混合與推動的設備。(3)卡魯塞爾(Carrousel)氧化溝

是20世紀60年代后期由荷蘭DHV公司開發(fā)的，因其曝氣器型式而得名。除溝型特點外，其曝氣設備通常采用立軸式表曝機。30(4)交替工作型氧化溝其中三溝式氧化溝為丹麥克魯格公司開發(fā)。由于省掉了二沉池，使處理流程更加簡單，維護管理更方便。該工藝處理效果好，具有脫氮功能，如馬鞍山一污。313）氧化溝的構造

氧化溝系統(tǒng)是由氧化溝、曝氣設備、出水堰和自動控制設備組成。氧化溝的平面形狀呈環(huán)狀溝渠形，斷面型狀多為矩形或梯形，水深與所采用的曝氣設備有關，一般為2～6m。曝氣設備是氧化溝的主要裝置，它的作用是供氧及推動水流作循環(huán)流動，防止活性污泥沉淀及對反應混合液的混合。

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常用的曝氣設備有水平軸曝氣轉刷和豎軸曝氣機，此外還有射流曝氣機和導管式曝氣機等。單池進水時一根管即可，如果有兩個以上氧化溝平行工作時，則應用配水井，當采用交替工作的氧化溝時，配水井內還需設自動控制裝置。氧化溝的出水一般采用溢流堰，溢流堰可設計成升降式的，通過調節(jié)溢流堰的高度?？烧{節(jié)池內的水深。氧化溝兼有完全混合式和推流式的特點，在控制適宜的條件下，溝內同時具有好氧區(qū)和缺氧區(qū)，可以進行硝化和反硝化反應，取得脫氮效果，同時使得活性污泥具有良好的沉降性能。

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氧化溝以其流程簡單、管理方便和良好的處理效果等優(yōu)點正在我國不少工程項目中采用，近幾十年來，隨著技術的不斷發(fā)展，氧化溝已經突破只適用于小型污水處理廠的局限。概括的講氧化溝有單溝、雙溝、三溝、多溝同心和多溝串連等多種布置形式；有將二沉池與氧化溝分建或合建的；有連續(xù)進水或交替進水；有轉刷曝氣機、轉盤曝氣機或泵型、倒傘型表面曝氣機進行充氧攪拌的氧化溝等等。

氧化溝的形式344）普通氧化溝

（1）工藝流程

35帕斯維爾氧化溝結構圖

l—進水管；2—導流墻3—曝氣轉刷裝置

4—出水井5—出水管

6—出水堰

36（2）工藝特點

a．由于氧化溝在低污泥負荷下運行，因此即使水量和水質變化，水溫接近5℃的低溫也可以得到穩(wěn)定的處理效果；

b．氨氮的去除率在70%左右；

c．氧化溝內的混合特性，混合液溶解氧濃度，自曝氣設備開始，沿水流方向逐漸減少，而MLSS濃度、BOD、SS、堿度等在溝內各點幾乎相等。

d．剩余污泥量大致為進水SS量的75％左右，比普通活性污泥少。

e．剩余污泥由于經好氧分解，所以比普通活性污泥法穩(wěn)定程度高。

f．由于水力停留時間長和水深淺，占地面積較大。37（3）普通氧化溝工藝設計

a.設計參數(shù)

普通氧化溝的主要設計參數(shù)見《規(guī)范>中表6.6.3。BOD-SS負荷0.05～0.1kgBOD/(kgMLSS·d)、BOD容積負荷0.15～0.3kgBOD/(m3·d)、混合液懸浮固體濃度X=2500～5000mg/L。水力停留時間24～68h、污泥回流比60％～200％、生物固體停留時間8～50d。

b.形狀、構造和溝個數(shù)

氧化溝形狀采用無終端溝渠形，有效水深1.0～3.0m，溝寬2.0～6.0m。在氧化溝轉彎處，外周流速高，內周流速低，為防止低流速處發(fā)生沉淀，減少氧化溝有效容積，需在氧化溝轉彎處設導流墻來增大內側的流速。導流墻的設置如圖所示。

38導流墻示意圖3940c.曝氣裝置

1)考慮到曝氣裝置發(fā)生故障，原則上設2臺以上，但處理廢水量少而且出水水質能保證時可設1臺曝氣裝置。

2)應確保供氧、混合液攪拌和流速。氧化溝內流速，底部最低流速(距池底100mm處)在0.1m/s以上，平均流速0.25m/s左右。

3)運行方式應靈活，可間歇運行或連續(xù)運行，曝氣裝置的工作臺數(shù)、轉速及浸沒深度可以控制。有機物氧化、硝化、脫氮和池內溶解氧濃度有關。供氧量應隨進水水質和水量、水溫、MLSS濃度來控制。供氧量的調節(jié)可通過改變運行方式(間歇運行)、調整臺數(shù)、改變曝氣裝置的轉速、浸沒深度等綜合確定。415）Orbal氧化溝

Orbal氧化溝是一種多渠道的氧化溝，氧化溝由多個同心的溝渠組成，溝渠呈圓形和橢圓形，進水先引入最外的溝渠，在不斷循環(huán)同時，依次引入下一溝渠，最后從中心溝渠排出，這相當于一系列完全混合反應池串連在一起，每個溝渠表現(xiàn)出單個反應器的性質，Orbal氧化溝兼有完全混合式與推流式的特點，能夠快速去除有機物和氨氮。42(1)工藝流程43(2)工藝特點

1)氧化溝為圓形或橢圓形的平面形狀；

2)采用多溝串聯(lián)的型式,通常采用3個溝渠。3個溝渠的容積占總容積的百分比分別為：外溝占50％～60％，中溝30％～35％，內溝15％～20％，多采用50％、33％、17％。

3)曝氣設備多采用曝氣轉碟，水深可達3.6m并保持溝底流速為0.3～0.9m/s。三溝渠的溶解氧呈0-1-2mg/L(外溝-中溝-內溝)的梯度分布。典型的設計是將含碳有機物氧化、反硝化及大部分硝化設定在第一溝(外溝)內進行，控制第一溝的溶解氧濃度在0～0.5mg/L范圍內。第二溝