第十四讲 SBR 的衍生工艺与 MBR

1. 国家级精品课程 水 质 工 程 学 第十四讲 SBR的衍生工艺与MBR 主讲教师：杨庆

2. 13.8 活性污泥法的发展与新工艺 13.8.1 “连续循环”氧化沟 13.8.2 “吸附-降解”AB法 13.8.3 “间歇运行”SBR法 13.8.4 SBR的衍生工艺 13.8.5 膜生物反应器（MBR）

3. 怎么用 发展 好在哪 特点 为什么 原理 什么是 实际生产中的发展与创新 涵义 掌握工艺的适用条件 关键的设计参数有哪些 深入理解、灵活应用 序批式活性污泥法（SBR）的原理与发展 知识结构

4. 3.1 优 点 SBR法的5大优点 3.2 缺 点 “成也间歇，败也间歇”的SBR法 3.3 应用范围 明确SBR法的应用范围 3、序批式活性污泥法（SBR）的特点

5. 3.1 优 点 SBR法的5大优点 传统SBR法有许多优点，其最大优点也是易被忽视的优点 • 反应阶段是一个理想的推流过程， 生化反应推动力大、 效率高； • 运行方式灵活、脱氮除磷的效果好； • 可控性好；可提高处理效果和效率； • SBR法是防止污泥膨胀的最好工艺； 5. 静沉效果好； 6. 无需污泥回流，可维持较高的污泥浓度

6. COD 400 300 200 100 0 2 7 1 3 4 5 8 t • 反应阶段是一个理想的推流过程，生化反应推动力大、 效率高 • SBR法在反应曝气阶段，其底物浓度与微生物浓度在反应器的空间上呈完全混合状态。 • 在时间上呈理想的推流状态，不会出现连续流曝气池中的返混现象。 (kgBOD/kgMLSS٠d)

7. 曝气，去除有机物，硝化 缺氧搅拌，反硝化 碳源 脱氮 进水期 反应期 沉淀期 排水期 反应期 厌氧搅拌，放磷 好氧条件下，去除有机物、吸磷 除磷 排掉含磷污泥 进水期 反应期 沉淀期 排水期 • 运行方式灵活、脱氮除磷的效果好 SBR法运行方式灵活,这种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。

8. SBR法脱氮除磷的典型运行方式 碳源 好氧去除有机物、吸磷、硝化 厌氧搅拌，放磷 缺氧搅拌，反硝化 反应期 进水期 反应期 好氧强化吸磷 排掉含磷污泥 反应期 沉淀期 排水期

9. 可控性好 • 可根据进水和反应情况可灵活改变反应时间（好氧、缺氧、厌氧）和曝气量； • 能保证出水水质； • 经济节能； • 易于实现更高级的控制（如智能控制）。

10. 1、底物浓度梯度大 2、好氧和缺氧选择器 • SBR法是防止污泥膨胀的最好工艺的四个原因 3、反应器中底物浓度较大 4、污泥龄短、污泥比增长速率大 4. SBR法是防止污泥膨胀的最好工艺 • 污泥膨胀的概述

11. 选择性准则 μmax2 B型微生物 （floc-forming bacteria） 比 生 长 速 率 μ μmax1 A型微生物 （filamentous bacteria） S0 Ks1 Ks2 基质浓度 Competition of two kinds of microorganism at different substrate concentration

12. 5. 静沉效果好 反应器内无水流的干扰属于静态沉淀，无异重流或短流现象，污泥也不会被冲走，所以沉淀效果好，出水悬浮物相对少。 沉淀时间短，一般为30分钟～1小时 。 而连续流二沉池沉淀时间一般为3小时左右 。

13. Aerobic reaction Feeding Idle Anoxic reaction Decanting Settling 6. 无需污泥回流，可维持较高的污泥浓度

14. 3.2 缺 点 “成也间歇，败也间歇”的SBR法 SBR工艺的缺点与不足 • 缺少可靠的计算与设计方法； • 设备和反应器有效容积的利用率较低； • 水头损失较大，不利于和后续处理工艺接续； • 难于应用于大型污水处理厂； 5. 对控制与设备提出了更高的要求。 SBR的特点可总结为：成也间歇、败也间歇

15. 非常适合处理小水量的中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，处理规模宜在10×104m3以下。非常适合处理小水量的中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，处理规模宜在10×104m3以下。 也适用于一些用地紧张的地方。 小规模 出水水质要求较高的地方。如风景游览区、湖泊和港湾等周边的污水，不但要去除有机物，还要求出水的除磷脱氮，防止河湖富营养化。 要求高 SBR工艺适用于间歇排放和流量变化较大的工业废水与分散点源污染的治理。 间歇 排放 3.3 应用范围 根据SBR工艺的特点，主要应用于以下几种情况：

16. 4.1 运行方式的优化 1、连续进水；2分段进水 4.2 新理论、新方法的应用 1、短程生物脱氮；2、反硝化除磷 4.3 思考与总结 4、序批式活性污泥法（SBR）的发展

17. 缓冲区 排泥 （间断） 污泥区 ICEAS 工艺 主反应区 进气 滗水器 连续进水 出水 水位变化区 （间断） 预反应区 污泥泵 水下搅拌器 大气泡扩散器 微孔曝气器

18. 优点： • ①当主反应区处于停曝搅拌状态进行反硝化时，连续进水可提供反硝化所需的碳源，从而提高了脱氮效率。 • ②由于连续进水，配水稳定，简化了操作程序。 • ③现在的SBR处理系统较容易的改造成这种运行方式。

19. DAT-IAT 工艺 连续进水连续曝气 间歇曝气、沉淀、出水 进水 出水 格栅 沉砂池 DAT反应池 IAT反应池 回流污泥 贮泥池

20. 进水Q 进水Q 最高水位 表面滗水器 最高水位 表面滗水器 表面滗水器 最低水位 最低水位 最低水位 供气 结束曝气 供气 开始沉淀 开始曝气 污泥回流0.2Q 污泥回流0.2Q 进水Q 最高水位 表面滗水器 表面滗水器 表面滗水器 最低水位 最低水位 最低水位 沉淀 开始曝气 污泥层 沉淀结束 供气 开始排泥 滗水结束 开始滗水 污泥回流0.2Q —生物选择器 2—主反应区 CAST 工艺

22. 进水Q 表面滗水器 最低水位 2 供气 开始曝气 污泥回流0.2 1—生物选择器 2—兼氧区 3—主反应区 CASS工艺的循环操作过程 进水阶段 边进水边曝气，同时将主反应器区的污泥回流至生物选择器，污泥回流比约为20%。 前端设生物选择器，并将主反应区的污泥回流至生物选择器，增强了系统运行的稳定性。

23. 进水Q 最高水位 表面滗水器 最低水位 供气 结束曝气 污泥回流0.2 1—生物选择器 2—兼氧区 3—主反应区 CASS工艺的循环操作过程 反应阶段 反应阶段仍然进水、回流污泥，在反应区完成氧化有机物、硝化、除磷等过程。

24. 1—生物选择器 2—兼氧区 3—主反应区 CASS工艺的循环操作过程 沉淀阶段 最高水位 表面滗水器 停止曝气，静置沉淀使泥水分离。当混合液的污泥浓度为3500～5000mg/L，沉淀后污泥可达15000mg/L左右。 最低水位 沉淀阶段无进水，保证了沉淀过程在静止的环境中进行，并使排水的稳定性得到保障。 污泥回流0.2

25. 滗水阶段 此阶段反应器停止进水。滗水时由浮球式水位监测仪自动控制滗水器的升降，排水结束后滗水器自动复位。 1—生物选择器 2—兼氧区 3—主反应区 CASS工艺的循环操作过程 表面滗水器 最低水位 沉淀 污泥层

26. 1—生物选择器 2—兼氧区 3—主反应区 CASS工艺的循环操作过程 进水Q 表面滗水器 闲置阶段 最低水位 实际滗水时间比设计时间短，剩余时间用于反应器内污泥的闲置以恢复污泥的吸附能力。滗水和闲置期间，污泥回流正常进行。 供气 污泥回流0.2

27. 连续进水的CASS工艺

29. 出水 沉淀 剩余污泥 进水 出水 沉淀 剩余污泥 厌氧 好氧 设定时间好氧、厌氧交替进行 UNITANK 工艺 进水

30. MSBR工艺 序批池 二 主曝气池 内循环回流 混合液回流Q 0.7-0.8Q上清液 进水Q 厌氧池B 厌氧池A 缺氧池 泥水分离池 0.2-0.3Q浓污泥 1.2-1.3Q 进水混合液 序批池 一 出流混合液Q 出水Q

31. 缺 氧 混 合 缺 氧 混 合 缺 氧 混 合 进水 进水 进水 曝 气 曝 气 曝 气 曝 气 曝 气 曝 气 出水 出水 出水 澄 清 澄 清 澄 清 曝 气 静 置 沉 淀 延 时 曝 气 进水 进水 进水 曝 气 曝 气 曝 气 曝 气 曝 气 曝 气 出水 出水 出水 澄 清 澄 清 澄 清 MSBR 半个循环操作

32. 不同类型SBR的特点与性能

33. 为了追求SBR法的运行管理方便，或为了省去滗水器，提出了许多诸如：CAST、UNITANK、MSBR法，ICEAS等连续进水或出水的SBR法新工艺，这些SBR法变型的新工艺都有不同的优点,适用于各自不同类型的废水。但另一方面这些ＳＢＲ法新工艺却恰恰抹煞了普通SBR法的根本优点。 普通SBR法是SBR法进一步发展与应用的基础. SBR的特点可总结为：成亦间歇、败亦间歇 • 理想推流，反应推动力大； • 时空转换灵活、易于实现脱氮除磷； • 可控性好 • 静沉效果好

35. 进水、曝气 去除有机物、硝化 加原水搅拌 反硝化 曝气 硝化 加原水搅拌 反硝化 曝气 硝化 加少量甲醇搅拌 反硝化

36. 好氧：加入8L污水，曝气，去除有机物，硝化 缺氧：停止曝气，加入甲醇作为碳源，搅拌，反硝化脱氮 A：加入3L污水，曝气，去 除有机物，硝化； B：停止曝气，加入3L污 水，搅拌，反硝化； C：曝气，硝化； D：停止曝气，加入3L污 水，搅拌，反硝化； E：曝气，硝化； F：加入甲醇作为碳源，反硝 化脱氮。

37. 甲醇价格285美元/吨，合2357元/吨，假设不论以何种工艺运行最终水量都达到反应器的最大容积，得出： 投加甲醇费用预算

38. 两段SBR法（TSSBR）去除有机物及硝化反硝化工艺两段SBR法（TSSBR）去除有机物及硝化反硝化工艺 进水 13 12 11 11 12 15 10 4 2 3 2 3 4 10 1 5 5 1 9 9 8 8 6 6 7 7 SBR1 SBR2 14 1.ORP探头 2.DO探头 3.pH探头 4.温度传感器 5.排水口6.排泥管 7.气体流量计 8.曝气器 9.ORP仪 10.温控仪 11.DO仪 12.pH计 13.搅拌器 14.压缩空气管路 15.出水转换装置

39. 不同反应阶段的实时控制 2 进水 SBR2的硝化阶段碱度、反硝化阶段碳源的有效利用 3 SBR1 SBR2 硝化反硝化 有机物去除 1 实现分段进行 两段SBR法及其智能控制系统

40. AWMC develops novel processes:the Unifed reactor 澳大利亚专利的SBR法--the Unifed reactor Influent anaerobic/ anoxic Fill anoxic/aerobic React Effluent Decant Settle

41. 澳大利亚专利的SBR法--the Unifed reactor AWMC develops novel processes:the Unifed reactor Influent anaerobic/ anoxic Fill anoxic/aerobic React Effluent Decant Settle/feed/decant

42. 缺氧 厌氧 沉淀 沉淀 硝化液 进水、搅拌 进水、搅拌 出水 ［厌氧－缺氧 S B R］ 含氨氮 硝化液 上清液 好氧 沉淀 进水、曝气 ［好氧硝化 S B R］ 双污泥的反硝化除磷技术SBR法

43. 国内唯一一本系统论述SBR工艺的专著

44. 1、膜生物反应器的工作原理 2、膜生物反应器的主要类型 3、膜生物反应器的主要特点 4、工程实例 13.8.5 MBR法

45. 1、膜生物反应器的工作原理 膜生物反应器是由膜分离技术与生物反应器相结合的生化反应系统，即利用分离效果非常好的膜分离系统代替二沉池，提高泥水分离效果，可以获得很高的出水水质。

46. 混合液循环 生物反应器 膜分离组件 出水 原废水 实际上，膜生物反应器最早于上世纪60年代就出现在酶制剂工业中，在水处理工程中的应用开始于70年代初期，到80年代中后期，膜生物反应器在水处理工程中的应用有了很大的进展。

47. 2、膜生物反应器的主要类型 根据生物反应器的状态：分好氧生物反应器、厌氧生物反应器等； 应用膜的类型：超滤膜（UF，0.010.04m ）、微滤膜（MF，0.10.2m）、萃取膜（具选择性）； 膜的材料：陶瓷、醋酸纤维（CA）、聚砜（PS）、聚丙烯晴等； 膜的结构：中空纤维、管式、平板式等； 按生物反应器与膜单元的结合方式：一体式、分离式、隔离式等三种膜生物反应器。

48. 膜的类型与孔径

49. Membrane Cartridge (Zenon)