专利名称：悬浮载体sbr污水处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于有机污水生物处理技术领域，具体涉及一种悬浮载体SBR工艺处理中、小城镇和生活小区污水及工业废水的装置和方法。
背景技术：
目前，用于城市污水处理的技术有AB法、氧化塘法、活性污泥法、氧化沟法、SBR法等。这些方法都各有优缺点和适用范围，主要用于大中型(5万m3/d以上)城市污水处理厂，若用于较小规模污水处理厂时，则难以充分发挥处理设施的功效，且投资及运行费用均明显高于大型污水处理厂。
SBR是序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor)的简称。传统SBR工艺并非污水处理新工艺，自1914年问世后逐渐被连续式活性污泥法所取代。近年来，由于SBR工艺具有结构简单、不设二沉池、布置紧凑、占地少、处理效果较稳定、操作灵活易变，便于实现自动化等诸多优点愈来愈受到人们的重视，并有了许多新的变化和发展，出现了一些新的变型工艺，如ICEAS(Intermittent Cyclic Extended Aeration System-间歇式循环延时曝气活性污拟法)、DAT-IAT(Demand Aeration Tank-Intermittent AerationTank)、CASS(Cyclic Activated Sludge System)、IDEA(IntermittentDecanted Extended Aeration)、UNITANK、MSBR(Modified Sequencing BatchReactor)等。另外，厌氧SBR、多级SBR等系统也得到了较深入的研究。可以认为，SBR工艺一体化和组合式的设计思想代表了污水生物处理工艺的发展方向。
SBR工艺虽然具有诸多优点，但都存在着难以克服的缺陷。主要表现为池容利用率不高，大多在30～60％之间；设备闲置率高，大多在50～80％之间；不能连续运行；改进的变型工艺，使上述缺陷得到改善，但都变得越来越复杂，SBR原本结构简单的特征被湮没了，同时，要保持曝气区的连续稳定运行，尚需采取相应的措施。
悬浮载体生物膜法是上世纪八十年代末期出现的一种新型生物法。它吸收了传统的流化床和生物接触氧化法两者的优点，发展成一种高效的污水处理方法。1995年瑞典将该法成功用于工业污水处理工程，取得了好的效果；我国同济大学也进行过一定的研究，但实际应用于工程较少。到目前为止，有关膜法SBR工艺的研究和应用均集中在难降解废水的处理上，未见有关城市污水处理的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种SBR反应器及采用此种反应器进行污水生物处理的方法，解决现有SBR工艺中池容利用率不高、设备闲置率高、不能连续运行的缺陷，同时解决现有改进的变型SBR工艺结构复杂的问题，保持原有SBR工艺结构简单的特点。
本发明采用的技术解决方案是将悬浮载体生物膜法引入SBR工艺中，通过悬浮生物填料生物膜法和活性污泥法的联合作用，辅以其他配套材料、设备，在SBR反应器中投加悬浮填料，采用供气式射流曝气处理污水。
本发明的SBR反应器采用三区式结构，按功能分为进水区、主曝区、SBR区，SBR区又分为平行的A、B区，BOD、COD的去除以及硝化反应在主曝区和SBR区的曝气阶段完成，主曝区持续曝气、SBR区间歇曝气，反硝化主要在进水区和SBR区搅拌时完成。本工艺的生物脱氮过程为两级反硝化—硝化反应。回流采用SBR反应区搅拌和曝气时的混合液，混合液回流入进水区，在进水区形成厌氧—缺氧交替的运行方式。此时，进水区碳源充足，勿需外加碳源，反硝化反应可顺利进行。随后污水进入主曝区进行硝化反应。而后续的SBR区两个平行的A、B区则交替进行反硝化、硝化、预沉过程和排水过程，整个反应系统连续出水。
在SBR反应器的主曝区引入悬浮载体。载体挂膜和反应器培菌是整个工艺运行的重要准备过程。悬浮载体SBR反应器的培菌和污泥驯化采用接种驯法和连续进水方式。挂好膜的载体按20～40％的填充率引入悬浮载体SBR反应器的主曝区，在系统状态稳定后，整个工艺即开始正常运行。
SBR反应器主曝气设施采用微孔曝气器，SBR区曝气设施采用供气式射流曝气器，它还作为搅拌装置使用。污泥回流泵则既用于混合液回流，又用于排放剩余污泥。出水方式采用自制空气堰出水，充分利用现有气源，便于实行自控。
本发明的有益效果是呈悬浮状态的载体在主曝区的曝气池中自由运动，不易沉积、不易堵塞；有较大的比表面积，单位体积较大不易流失，悬浮生物载体相互间接触、碰撞，有利于生物膜的脱落及更新，有利于微生物的生长，可提高处理出水水质。同时提高了生物污泥总量，强化了反应器污泥活性，反应效率大幅度提高；有灵活高效、耐冲击负荷高、处理构筑物体积较小的特点，将使处理负荷工艺显著提高，明显减少了反应器的体积。采用供气式射流曝气技术，能耗与自吸式射流曝气相比减少15～20％，同时可代替潜水搅拌器作为搅拌。降低了设备闲置率，同时也提高了池容的利用率。
图1SBR反应器结构2悬浮载体SBR污水处理工艺流程中1.SBR反应池，2.进水区，3.主曝气，4.SBR区，5.悬浮载体。
具体实施例方式
本实施例选取某生活小区为处理水源，PH值在6.5～9.0之间，CODcr为100～350mg/l，NH3-N为10～50mg/l。处理水量Q＝5m3/h，悬浮载体SBR反应器总水力停留时间13.3小时，有效水深4.0米。
本处理工艺的核心SBR反应池1分为三个功能区，即进水区2、主曝区3、SBR区4，SBR区又分为两平行的A、B区，分别承担各自的功能，完成生物的有机降解。连续运行按一天运行6个周期，每周期4个小时。在两个相邻的半周期内，除两个SBR区4的运行方式不同外，其余各个区的运行方式完全一致。污水从进水区2，流经主曝区3在第一个半周期内从A区沉淀出水，而在第二个半周期内原污水同样由进水区2进水，流经主曝区3，从B区沉淀出水。当A区排水时，B区搅拌，曝气，预沉，A、B区相互交替运行。A、B区搅拌时间为40分钟，曝气50分钟，预沉淀30分钟。
在SBR反应器中，BOD、COD的去除以及硝化反应在主曝区3和SBR区4的曝气阶段完成，主曝区3持续曝气，SBR区4间歇曝气。反硝化主要在进水区2和SBR区4搅拌阶段完成。本工艺的生物脱氮过程为两级反硝化—硝化反应。其一大特点是回流系统采用SBR区4搅拌和曝气时的混合液回流，混合液回流入进水区2，在进水区2形成厌氧-缺氧交替的运行方式。此时，进水区2碳源充足，不需外加碳源，反硝化反应可顺利进行。随后污水进入主曝区3进行硝化反应。而后续的SBR区4两个平行的A、B区则交替进行反硝化、硝化、预沉过程和排水过程，整个反应系统连续出水。
在本工艺运行前，在主曝区3装填悬浮载体5，进行载体挂膜和SBR反应器培菌和污泥驯化。接种污泥选用某厂干污泥，一直持续到混合液30min沉降比达到15％～20％时为止。此时活性污泥已驯化，凝聚沉淀性能良好。镜检发现污泥中含有大量密实的菌胶团和固着型纤毛虫原生动物，这标志着活性污泥已成熟，反应器内充氧正常，溶解氧约在1.0～3.0mg/l左右。载体挂膜的具体方法如下挂膜采用间歇或连续换水培养方式。将清洗过的载体投入反应器，历时2个月左右，载体表面生物膜生长成黄色褐絮状膜，膜厚约0.5～2.0mm，在水中膜呈飘动状。通过镜检发现生物膜形成初期，膜中有大量密实菌胶团，游泳状原生动物(盾纤虫、变形虫等)居多，有固着型钟虫出现，后期发现有轮虫和线虫等后生动物产生，这些标志着生物膜已逐渐成熟，挂膜成功。将挂好膜的载体按20～40％的填充率引入悬浮载体SBR反应器的主曝区3，在系统状态稳定后，整个工艺即开始正常运行。
本实施例悬浮载体SBR反应器主曝区3设施采用微孔曝气器。悬浮载体5的填料材质选用改性聚乙烯，填料的比表面积为220m2/m3，填料密度选用0.99，与水接近。悬浮载体5填充率选用30％。SBR区4曝气设施采用供气式射流曝气器，它还作为搅拌装置使用。污泥回流泵则既用于混合液回流，又用于排放剩余污泥，减少了设备闲置率。出水方式采用自制空气堰出水，充分利用现有气源，且便于实行自控。
如图2的工艺流程图，污水经格栅后流入集水井，再由提升泵将污水从集水井内提升至悬浮载体SBR反应池1中进行生化反应，最后直接排放。
本实施例自动控制系统是根据反应器的水位变化和各运行阶段所设定的时间，通过设计水位继电器、电动阀、控制器等与计算机接口，通过PLC来实现计算机自动控制，同时通过在线DO传感器实现以出水水质为目标的自动控制，两种控制模式相结合既可以提高系统运行的可靠性保证出水水质，又达到节能之目的。非常适于在工程实践上推广运用。
本发明通过生物膜法与SBR工艺的联合作用，缩短了SBR生物反应器的反应时间，强化了反应器污泥活性，提高了污泥浓度(可达3～8g/l)，使得SBR处理污水的效率大幅度提高。SBR反应器主曝区投配悬浮载体后，反应器各区总的COD、NH3-N去除率可分别提高10～20个百分点。本工艺处理生活污水，CODcr、NH3-N等出水指标可达到城镇污水处理厂污染物排放一级标准(GB18918-2002)的A标准。出水可直接用于中水回用，非常适合生活小区污水的处理。
权利要求
1.悬浮载体SBR反应器，是一种污水生化反应池(1)，其特征是池子分为三区，依次为进水区(2)、主曝区(3)、SBR区(4)，SBR区(4)分为平行的A、B两个区。
2.悬浮载体SBR污水处理方法，污水经格栅后流入集水井，由提升泵将污水从集水井内提升至悬浮载体SBR反应池(1)中进行生化反应，最后直接排放，其特征步骤是(1)主曝区(3)装填有悬浮载体(5)，进行载体挂膜和SBR反应器培菌；(2)污水处理按周期进行，第一个半周期，污水从进水区(2)进入，流经主曝区(3)，在SBR区(4)的A区沉淀出水，第二个半周期，污水从进水区(2)进入，流经主曝区(3)，在SBR区(4)的B区沉淀出水，A区排水时，B区搅拌，曝气，预沉，A、B区相互交替运行。
3.如权利要求2所述的悬浮载体SBR污水处理方法，其特征是SBR区(4)搅拌和曝气时的混合液回流入进水区(2)。
4.如权利要求2所述的悬浮载体SBR污水处理方法，其特征是主曝区(3)持续曝气。
5.如权利要求2所述的悬浮载体SBR污水处理方法，其特征是SBR区(4)间歇曝气。
6.如权利要求4所述的悬浮载体SBR污水处理方法，其特征是主曝区(3)曝气设施采用微孔曝气器。
7.如权利要求5所述的悬浮载体SBR污水处理方法，其特征是SBR区(4)曝气设施采用供气式射流曝气器。
8.如权利要求2所述的悬浮载体SBR污水处理方法，其特征是挂好膜的悬浮载体(5)的填充率是20～40％。
全文摘要
本发明涉及一种悬浮载体SBR工艺处理中、小城镇和生活小区污水及工业废水的装置和方法。悬浮载体SBR反应器分为三区，即进水区2、主曝区3和SBR区4，SBR区4分为平行的A、B两个区。主曝区3装填有悬浮载体，污水处理按周期进行，第一个半周期，污水从进水区2进入，流经主曝区3，在SBR区4的A区沉淀出水，第二个半周期，污水从进水区2进入，流经主曝区3，在SBR区4的B区沉淀出水，A区排水时，B区搅拌，曝气，预沉，A、B区相互交替运行。本发明提高了生物污泥总量，强化了反应器污泥活性，减少了反应器的体积，降低了设备闲置率，同时也提高了池容的利用率。
文档编号C02F3/30GK1772654SQ20041006109
公开日2006年5月17日 申请日期2004年11月11日 优先权日2004年11月11日
发明者董有, 宋珏容, 黄琪, 李俊荣, 郝志明 申请人:中钢集团武汉安全环保研究院