清华恒水位SBR工艺介绍.doc

紫光恒水位SBR工艺介绍

紫光恒水位SBR（Continuous flow Constant level modified SBR）工艺是一种连续进水、连续出水、恒水位的改进型SBR工艺。该工艺含有至少一个连续进水、连续出水、恒水位的中间生物反应池和两个进行污泥回流、间歇反应、静止沉淀和交替出水的对称布置的恒水位SBR池
1. 紫光恒水位SBR可根据不同的要求，设计成不同类型的工艺构型
1.1完全好氧构型
中间生物反应池采用一个或多个好氧池，外侧对称布置两个SBR池。主要用于去除有机物、悬浮物，并通过硝化反应去除氨氮，如下图：

SBR池
好氧池
好氧池
出水

进水

SBR池

完全好氧构型

1.2厌氧－好氧构型
中间生物反应池采用一个或多个厌氧池及好氧池，外侧对称布置两个SBR池。主要用于去除有机物、悬浮物、总磷，同时通过硝化反应去除部分氨氮，如下图：

SBR池
SBR池
进水
厌氧池
好氧池
出水

厌氧－好氧构型

1.3缺氧－好氧构型
中间生物反应池采用一个或多个缺氧池及好氧池，外测对称布置两个SBR池。可用于去除有机物、悬浮物以及通过硝化－反硝化反应去除总氮，如下图：

SBR池
SBR池
进水
缺氧池
好氧池
出水

缺氧－好氧构型

1.4缺氧－厌氧－好氧构型
中间生物反应池采用一个或多个缺氧池、厌氧池及好氧池，外测对称布置两个SBR池。可用于去除有机物、悬浮物、总磷以及通过硝化－反硝化反应去除总氮，

SBR池
SBR池
进水
缺氧池
好氧池
出水
厌氧池

缺氧－厌氧－好氧构型

2. 除磷脱氮型紫光恒水位SBR的工艺系统
脱氮除磷型紫光恒水位SBR系统由7个水力连通的生物反应格所组成(如图1所示)。第1格至第3格分别为预缺氧格、厌氧格和好氧格。这3格串联运行，类似改良倒置A2/O活性污泥系统，其中所有设备均连续运行。预缺氧格的作用在于去除主要由回流污泥带来的硝酸盐，以防止硝酸盐进入厌氧格，影响PAOs的释磷效果。同时，进入紫光恒水位SBR系统的污水除少部分（一般20％）进入缺氧格（第1格）以提供反硝化所需的碳源，大部分原污水（一般80％）则进入厌氧格（第2格），通过水解酸化提供PAOs释磷所需的挥发酸。第3格为主曝气格，大部分有机物降解、硝化反应和生物过量吸磷均在此完成。 第4格与第6格为对称的辅助曝气格，在第3格的基础上进一步进行有机物降解、硝化反应和生物过量吸磷。第5格与第7格为对称的SBR格，功能周期性进行互换：当其中一格在滗水（为滗水格）时，另一格则依次进行污泥回流、间歇反应及静止沉淀(完成处理出水与活性污泥的固液分离)；反之亦然。第4格与第6格分别为第5格与第7格的上游格。
当第5格为滗水格时，处理出水由该格连续置换排出。置换滗水时间一般为2hr;此时第7格则进行污泥回流、间歇反应和静止沉淀（简称其为RBS格）。在回流污泥时，第7格内的回流泵、混合设备和曝气系统开机，将第7格在上一运行周期作为滗水格时所累积的污泥泵回第1格,回流时间一般为1.2hr,最大回流比一般为3:1.回流污泥时，第7格内的曝气系统可开可关，或时开时关，进行间歇反应，反应时间一般为1.4hr，以优化系统的脱氮效率。
回流污泥结束后，第7格内的回流泵关机，间歇反应完成后，第7格内的曝气和混合设备关机，从而为处理出水与活性污泥的分离创造了一个与典型SBR类似的静止沉淀条件，静沉时间一般为0.6hr。在滗水期间，定时将剩余污泥用泵排出。静止沉淀为第7格在下一运行周期变换为滗水格作好准备。

7. 回流污泥/间歇反应/
静止沉淀格
2. 厌氧格格格
1.缺氧格
处理水排放
进水
5. 滗水格
3. 好氧格
剩余污泥排放
6. 好氧格
4. 好氧格

图1 紫光恒水位SBR工艺示意图
3. 紫光恒水位SBR工艺空气堰的工作原理

紫光恒水位SBR池两侧对称布置两座SBR格,通过交替置换出水，对经过彼此对应的上游格处理的污水进一步处理后经泥水分离后，达标外排。在这个过程中，设置在两座SBR格末端的空气堰起了关键作用。空气堰的工作原理比较简单－通过周期性向带有密封罩的溢流堰充入/排除加压空气达到使罩内水位低于/淹没溢流堰堰顶以达到使SBR格停止溢流出水/溢流出水的目的；具体详见下图：

4．除磷脱氮型紫光恒水位SBR工艺的特点与优势
以下优点是针对具有脱氮除磷功能的紫光恒水位SBR工艺而言的。对具有脱氮除磷功能的紫光恒水位SBR工艺实际上相当于A2O工艺与SBR工艺的组合，它吸收了二者的优点而克服了二者的缺点，因此，与同样具有脱氮除磷功能的A2O工艺和SBR工艺相比，紫光恒水位SBR工艺具有以下优点：
一、占地面积小
相对A2O工艺而言，采用紫光恒水位SBR工艺的污水处理厂占地面积小。紫光恒水位SBR池是分格的矩形反应池，深度一般可为5.5～6m，它实际上将几个具有不同功能的反应池组合在一起；而A2O工艺却需要将这些不同功能的反应池分散布置，由此敷设管道所需的面积和道路的面积都相应增加，最终导致污水处理厂整体占地面积增大。通过对一些日处理量为5～10万吨的污水处理厂占地面积的调查，我们总结得出下表：

城市污水处理工程项目建设标准
紫光恒水位SBR工艺
A2O工艺
占地面积（m2/m3.d）
0.7～0.85
约0.43
1～1.94
从上表可以看出，采用紫光恒水位SBR工艺的污水处理厂的占地面积比采用A2O工艺的污水处理厂要少很多。占地面积的减少直接导致工程总投资的减少，一是土地征用费用减少，二是地基处理费用减少。
相对SBR工艺而言，紫光恒水位SBR工艺的这个特点并不明显。例如，延庆污水处理厂采用CAST工艺，其日处理量为3万吨，占地面积20亩，则处理吨水占地面积为0.44（m2/m3.d）；淮安市淮阴区污水处理厂采用紫光恒水位SBR工艺，其日处理量为4万吨，占地面积29亩，则处理吨水占地面积为0.485（m2/m3d），二者相近。
二、处理效率高、运行稳定
相对于SBR工艺而言，紫光恒水位SBR工艺的除磷效果好。以CAST工艺代表SBR工艺为例，CAST反应池包括主反应区和选择区两部分，对脱氮除磷而言，主反应区主要功能是吸磷、硝化和同时反硝化，而选择区的主要功能是释磷和部分反硝化。污水在选择区内的停留时间较短，只有大约1h，而在这有限的时间内完成释磷和部分反硝化两项工作，有一定难度。如果主反应区同时反硝化情况好的话，则在选择区可以很好地释磷；如果同时反硝化进行不完全的话，则选择区不能保证厌氧，释磷作用受到影响，最终导致整个工艺除磷效果差。因此，CAST工艺的除磷功能是有波动的，不一定稳定运行。紫光恒水位SBR池的前端有缺氧区一格和厌氧区一格，后面是好氧区和SBR功能区。对脱氮除磷功能而言，好氧区的功能是吸磷和硝化，缺氧区的功能是反硝化，厌氧区的功能是释磷。缺氧区与厌氧区的水力停留时间分别有2h，反应时间比较长，同时反硝化和释磷分在两个区内进行，因此可以保证在充分反硝化之后再进行释磷作用，从而保证除磷效果稳定高效。
A2O工艺的池体分工与紫光恒水位SBR池相似，因此在除磷方面的效果，两者相近。但与传统A2O工艺相比，紫光恒水位SBR工艺也进行了改进，排除了NO3-对释磷的干扰。
紫光恒水位SBR工艺的设计一般属于延时曝气工艺的范畴，因而具有较好的抗冲击负荷能力。Stantec公司在加拿大的一个项目中对紫光恒水位SBR和传统连续进水、连续出水BNR(生物脱氮除磷)活性污泥工艺在恒定进水和动态进水条件下的出水水质进行过模拟。以下为模拟的一些结果。

出水水质参数
紫光恒水位SBR出水水质
传统连续进水、连续出水BNR活性污泥工艺出水水质
恒定进水条件下1
动态进水条件下2
恒定进水条件下1
动态进水条件下2
BOD5
6.7
6.6
8.4
8.4
CODcr
45
44
57
59
TN
12.5
13.2
13.3
14.9
TP
1.2
1.5
1.7
2.1
在恒定进水条件下，进水流量、水质不随时间变化；在动态进水条件下，进水流量、水质随时间变化。因为在动态进水条件下，系统在某些时段的进水负荷可以高出平均负荷很多，所以在动态进水条件下系统将承受冲击负荷。因此，将系统在动态进水条件下的出水水质平均值与系统在恒定进水条件下的出水水质相比较，即可评价系统对冲击负荷的耐受能力。由此，上表的模拟结果表明，紫光恒水位SBR抗冲击负荷的能力要较传统连续进水、连续出水活性污泥工艺为高。
对于沉淀效果，紫光恒水位SBR工艺和SBR工艺在沉淀阶段均不进水和反应，污泥在静止状态下沉淀。而A2O工艺的二沉池是边进水边出水，污泥在动态下沉淀，很明显，SBR工艺和紫光恒水位SBR工艺的沉淀效果比A2O工艺好。
三、容积和设备利用率高
紫光恒水位SBR工艺和SBR工艺均有间歇反应部分，因此两者的容积利用率和设备利用率均小于A2O工艺。紫光恒水位SBR工艺在这方面的特点，是相对于SBR工艺而言的。
首先讨论容积利用率，以周期为4h为例，SBR工艺一般进水曝气2h，沉淀1h，滗水1h，因此SBR工艺的非曝气闲置时间为2h，闲置容积是整个池子的体积V；紫光恒水位SBR工艺的间歇处理部分反应1.4h，沉淀0.6h，滗水2h，因此紫光恒水位SBR工艺的闲置时间为2.6h，闲置容积是整个池子体积的39％，即0.39V；通过计算，SBR池的容积利用率为50％，而紫光恒水位SBR池的容积利用率为75％，所以紫光恒水位SBR工艺的容积利用率高于SBR工艺。
SBR池由于是间歇进水，因此为了抵抗高峰流量，其上部需要预留足够空间，而紫光恒水位SBR池是连续进水和连续出水，因此其上部只需有一定超高即可。由此，紫光恒水位SBR工艺的容积利用率更高于SBR工艺。
其次讨论设备利用率，SBR工艺的滗水设备和排泥设备的利用率为25％，其它设备的利用率也只有50％；而紫光恒水位SBR工艺除间歇处理部分的设备利用率低于100％以外，其余设备的利用率均为100％，因此紫光恒水位SBR工艺的设备利用率更高于SBR工艺。
四、节能
相对于SBR工艺和A2O工艺而言，紫光恒水位SBR工艺能耗省。
SBR工艺单池是间歇进水间歇出水，滗水之后与进水之后存在高差ΔH，一般为1～2m，由于该变水头存在，使得前阶段的提升高度增大。同时由于氧转移效率与水深有关，水深越深，氧转移效率越高。SBR池内水深逐渐加大，氧转移效率也是逐渐增大，而紫光恒水位SBR池内水位始终恒定，因此氧转移效率也稳定。从这两方面比较，紫光恒水位SBR工艺的能耗比SBR工艺省。
A2O工艺一般包括两个回流，外回流的流量为Q，扬程一般6～7m，内回流3Q，扬程一般3～4m；紫光恒水位SBR工艺的污泥回流是隔墙回流，流量为3Q，扬程1m，因此紫光恒水位SBR工艺在污泥回流方面所消耗的能量低于A2O工艺。
五、维护简便
紫光恒水位SBR工艺的出水通过空气堰滗水器，常动部件是空气管上的电动阀；SBR工艺的出水通过摇臂式、套筒式和虹吸式滗水器，常动部件是整个滗水器；A2O工艺的二沉池有刮吸泥机，常动部件也是整个刮吸泥机，因此，在设备维护方面，紫光恒水位SBR工艺要简单得多。
SBR工艺间歇进水，必须通过进水电动阀门来自动切换，而紫光恒水位SBR工艺连续进水，无需自动切换。进水电动阀门较易损坏且价格昂贵，省去进水电动阀门使紫光恒水位SBR工艺维护更简便。
六、运行灵活
我们知道实际进水水质与设计进水水质往往不同，因此，如何在实际运行过程中对设计参数进行调整以满足运行需要是非常重要的。紫光恒水位SBR工艺根据实际需要可以对以下参数进行调整：1）进水点2）回流污泥量；3）曝气时间；4）反应周期；5）气量。
紫光恒水位SBR池的进水分两部分进入，一部分进缺氧池，另一部分进厌氧池，在进水廊道中设置了几道闸板，在运行过程中，可通过调整闸板的位置，改变进入两池的水量。
紫光恒水位SBR池内每个序批反应单元均设置两台污泥回流泵，可从小到大灵活调节污泥回流量及回流时间。
反应过程中可任意调整曝气时间和反应周期，无需考虑由此会产生水流的不连续。
这样，提高系统运行的灵活性，可以根据来水中BOD5、TN、TP的情况调整运行状态，改善运行效果，降低能量消耗。
另外，由于紫光恒水位SBR工艺是连续进水和连续出水，为其后深度处理的衔接提供了便利条件，而SBR工艺在此方面的缺陷却比较明显。
七、便于较大规模的污水处理
紫光恒水位SBR池的单池处理能力最大可以达到5万m3/d，与SBR工艺相比，可以明显减少池体数量，从而设备和自控点数量减少，运行维护简便。
八、能满足后续处理连续流的要求
由于紫光恒水位SBR工艺为连续进水和连续出水，因此与SBR工艺相比，其更易可以与后续深度处理衔接。
5．紫光恒水位SBR工艺的不足之处
一、 应用还不普遍，相对来说经验少些
二、 有些设备还需进一步国产化

9