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【MSBR法】污水处理技术

时间:2016-08-13 16:37来源:mp.weixin.qq.com 作者:admin 点击:
MSBR(ModifiedSequencingBatchReactor)
是改良式序列间歇反应器,根据SBR技术特点,结合传统活性污泥法技术,研究开发的一种更为理想的污水处理系统。MSBR既不需要初沉池和二沉池,又能在反应器全充满并在恒定液位下连续进水运行。采用单池多格方式,结合了传统活性污泥法和SBR技术的优点。不但无需间断流量,还省去了多池工艺所需要的更多的连接管、泵和阀门。通过中试研究及生产性应用,证明MSBR法是一种经济有效、运行可靠、易于实现计算机控制的污水处理工艺。

 

一、MSBR法的基本原理与特点

1.1、MSBR的基本组成

 

反应器由三个主要部分组成:曝气格和两个交替序批处理格。主曝气格在整个运行周期过程中保持连续曝气,而每半个周期过程中,两个序批处理格交替分别作为SBR?#32479;?#28165;池。

 

1.2、MSBR的操作步骤

 

在每半个运行周期中,主曝气格连续曝气,序批处理格中的一个作为澄清池(相当于普通活性污泥法的二沉池作用),另一个序批处理格则进行以下一系列操作步骤。

 

步骤1:原水与循环液混合,进行缺氧搅拌。

在这半个周期的开始,原水进入序批处理格,与被控制回到主曝气格的回流液混合。在缺氧和丰富的硝化态氮条件下,序批处理格内的兼性反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐作为电?#37038;?#20307;,以原水及内源呼吸所释放的有机碳作为碳源,进行无氧呼吸代谢。由于初期序批处理格内MLSS浓度高,硝化态氮浓度较高,因此碳源成为反硝化速率的限制条件。随着原水的加入,有机碳的浓度增加,提高了反硝化的速?#30465;?#26469;自曝气格和序批格原有的硝态氮经反硝化得以去除。另外,该阶段运行也是序批处理格中较高浓度的污泥向曝气格回流的过程,以提高曝气格中的污泥浓度。

 

步骤2:部分原水和循环液混合,进行缺氧搅拌。

随着步骤1?#24615;?#27700;的不断进入,序批处理格内有机物和氨氮的浓度逐渐增加。为阻止在序批处理格内有机物和氨氮的过分增加,原水分别流入序批处理格和主曝气格。使序批处理格内维持一个?#23454;?#30340;有机碳水平,以利于反硝化的进行。混合?#21644;?#36807;循环,继续使序批处理格原来积聚的MLSS向主曝气格内流动。

 

步骤3:序批格停止进原水,循环液继续缺氧搅拌。

此后中断进入序批处理格的原水。原水在剩下的操作中,直接进入主曝气格。这使得主曝气格降解大量有机碳,并减弱微生物的好氧内源呼吸。序批处理格利用循环液中残留的有机物作为电子供体,以硝化态氮作电?#37038;?#20307;,继续进行缺氧反硝化。由于有机碳源的减少,缺氧内源呼吸的速?#24335;?#25552;高。来自主曝气格的混合液具有?#31995;?#30340;有机物和MLSS浓度。经循环,把序批处理格内的残余有机物和活性污泥推入主曝气格,在此进行曝气反应降解有机物,并维持物质平衡。

 

步骤4:曝气,并继续循环。

进行曝气,降低最初进水所残余的有机碳、有机氮和氨氮,以及来自主曝气格未被降解的有机物和内源呼吸释放的氨氮,并?#20302;?#22312;前面缺氧阶段产生的截留在混合液中的氮气。连续的循环增加了主曝气格内的微生物量,同时进一步降低序批处理格中的悬浮固体,降低了MLSS浓度,有利于其在下半个周期中作为澄清池?#20445;?#20943;少污泥量以提高沉淀池的效?#30465;?/p>

 

步骤5?#21644;?#27490;循环,?#37038;?#26333;气。

为进一步降低序批处理格内的有机物和氮浓度,减少剩余的氮气泡,采用?#37038;?#26333;气。这步是在没有循环,没有进出流量的隔离状态下进行。?#37038;?#26333;气使序批处理格中的BOD5和TKN达到处理的要求水平。

 

步骤6:静置沉淀。

?#37038;?#26333;气停止后,在隔离状态下,开始静置沉淀,使活性污泥与上清液有效分离,为下半个周期作为澄清池出水做准备。沉淀开始?#20445;?#30001;于?#28304;?#22312;剩余的溶解氧,沉淀污泥中的硝化菌继续硝化残余的?#20445;?#32780;好氧微生物继续进行好氧内源呼吸。当混合液中氧减少到一定程度?#20445;?#20860;性菌开始利用硝化态氮作为电?#37038;?#20307;进行缺氧内源呼吸,进行程度?#31995;?#30340;反硝化作用。在整个半周期过程中,此时序批处理格中上清液的BOD、TKN、氨、硝酸盐、亚硝酸盐的浓度最?#20572;?#24748;浮固体总量也最少,因此该序批处理格在下半个周期作为沉淀池,其出水质量是可靠的。在这一步,可?#28304;?#20132;替序批处理格?#20449;?#25918;剩余污泥。第二个半周期:步骤6的结束标志着处理运行的下半个循环操作开始。通过两个半周期,改变交替序批处理格的操作形式。第二个半周期与第一个半周期的6个操作步骤相同。

 

2、MSBR法的主要运行特点

 

(1)MSBR系统能进行不同配置的设计和运行,?#28304;?#21040;不同的处理目的。

 

(2)每半个运行周期中,步骤的数量和每步骤所需的时间,取决于原水的特性?#32479;?#27700;的要求。这里介绍了6个运行步骤,但所需总的步骤可以被系统设计者所选择。常常可以在实际运行中减少,以便使运行过程简单化。例如,步骤1和步骤2能通过延长步骤1和减少步骤2的时间来合并这两步为一步。增加步骤1的时间则增?#26377;?#25209;处理格有机碳的量,这使得在不进原水的缺氧混合时间需要更长,以平衡步骤3。也可以增加步骤,进行更多的缺氧?好氧序批操作,来处理有机物和氨氮浓度更高的原水,?#28304;?#21040;更?#32479;?#27700;总氮的要求。

 

(3)在每半个循环中,原水大部?#36136;?#38388;是进入主曝气格。接着是部分或全部污水进入作为SBR的序批处理格。在主曝气格中完成了大部分有机碳、有机氮和氨氮的氧化。另外,主曝气格在完全混合状态下连续曝气,创造了一个稳定的生物反应环境。这使得整个设?#25913;?#25215;受冲击负荷的影响。

 

(4)?#26377;?#25209;处理格到主曝气格的循环流动,使?#20204;?#32773;积聚的悬浮固体运送到了后者。循环也把主曝气格内的被氧化的硝化氮运送到在半个循环的大部?#36136;?#26399;处在缺氧搅拌状态下的序批处理格,实现脱氮的目的。

 

(5)污泥层作为一个污泥过滤器,对改善出水质量和缺氧内源呼吸进行的反硝化有重要作用。

 

3、MSBR法的应用与发展

 

MSBR技术已在几个污水处理厂应用。位于加拿大Saskatchewan的Estevan污水处理厂则为一实例。虽然由于严寒造成一些冰?#28548;?#39064;,但污水厂还是取得了相当好的处理效?#30465;?#24179;均温度为13℃,系统处理效果(测试时间1996年4月~1997年3月)

 

 

 

 

实践表明MSBR是一种可连续进水、高效的污水处理工艺,且简单,容积小,单池。易于实现计算机自动控制。在?#31995;?#30340;投资和运行费用下,能有效地去除含高浓度BOD5、TSS、氮和磷的污水。总之,系统在低HRT、低MLSS和低温情况下,具有优异的处理能力。MSBR技术的研究与发展方向如下:

 

(1)MSBR技术的进一步发展是生物除磷或同时脱氮除磷。目前同济大学环境科学与工程学院?#28304;?#27491;在作进一步的研究,并已取得了有重要理论意义与应用价值的研究成果。

 

(2)MSBR系统可以有各种不同配置,例如沟(渠)形式,并且现在已经在开发研究。

 

(3)MSBR生物处理的动力学模式研究,以提供普遍的设计和运行依据。

 

(4)MSBR运行过程智能化控制的研究,以实现系统的各操作过程具有适应性和最优控制。由于系统各格互联、交替操作,且可以通过选择、组合与取舍操作步骤,调整各操作步骤时间来控制运行,其运行过程比较复杂。此外,如果进水水质变化,MSBR法的运行过程更具有非线性、时变性与模糊性的特点,难于用数学模型根据传统控制理论进行有效控制,因此对MSBR法这样复杂系统进?#24615;?#32447;模糊控制,将能得到其它控?#21697;?#24335;无法实现的令人满意的控制效果。

 

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