SBR法DAT-IAT技術(shù)在大型城市污水處理廠的應(yīng)用
一 SBR工藝發(fā)展簡(jiǎn)況
SBR（sequencing Batch-Flow Reactor Activated Sludge Process)是間歇式活性污泥法英文縮寫(xiě)的簡(jiǎn)稱。
1.國(guó)外簡(jiǎn)況
早在1914年，英國(guó)Alden與Lockett等人發(fā)明的活性污泥法即系間歇運(yùn)行處理污水。但由于曝氣器和自控設(shè)備的問(wèn)題，運(yùn)行管理極不方便，后來(lái)改為連續(xù)流活性污泥法工藝。80年代前后，由于自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)的迅速發(fā)展以及在污水處理領(lǐng)域的普及與應(yīng)用（電動(dòng)閥、氣動(dòng)閥、溶解氧傳感器、水位傳感器等），此項(xiàng)技術(shù)獲得重大進(jìn)展。使得間歇活性污泥法的運(yùn)行管理也逐漸實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。1979年，美國(guó)R.L.Irvine等人根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果首先提出SBR工藝，系間歇進(jìn)水，間歇排水。同年Goronsay在以往工藝基礎(chǔ)上提出了間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣系統(tǒng)。1984年又研究出利用不同負(fù)荷條件下微生物的生長(zhǎng)速率和污水生物除磷脫氮工藝。DAT-IAT是SBR工藝中，繼ICEAS、CASS、IDEA法之后完善發(fā)展的又一種新方法。
澳大利亞以SBR工藝所著稱。近十幾年來(lái)，建成SBR工藝污水處理廠600余座，其中在中型和大型污水處理廠的應(yīng)用也日益增多，并且開(kāi)始興建日處理量21萬(wàn)噸大型SBR工藝污水處理廠。由于處理工藝流程簡(jiǎn)單，處理效果好的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，逐漸引起世界污水處理界的廣泛關(guān)注。
2.國(guó)內(nèi)簡(jiǎn)況：
我國(guó)自九十年代中期開(kāi)始，國(guó)家建設(shè)部屬市政設(shè)計(jì)研究院和上海、北京、天津等市政設(shè)計(jì)研究院，開(kāi)始了SBR工藝技術(shù)的研究和應(yīng)用，但大部分處于試驗(yàn)研究和小型污水處理廠的應(yīng)用階段。目前，只有幾座城市污水處理廠采用SBR法工藝處理城市混合污水，其處理效果較好，如：昆明市日處理污水量15萬(wàn)噸的第三污水處理廠，其工藝為SBR法ICEAS技術(shù)，自投產(chǎn)以來(lái)，運(yùn)行正常，出水水質(zhì)穩(wěn)定，達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠所采用的DAT-IAT工藝是一種SBR法的變形工藝和中國(guó)目前最大的SBR法城市污水處理廠。該工藝為方案的確定是根據(jù)天津市政工程設(shè)計(jì)研究院和開(kāi)發(fā)區(qū)、以及國(guó)內(nèi)有關(guān)污水處理專家共同完成的，經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外污水廠的考察并充分論證，認(rèn)為SBR法DAT-IAT工藝能夠克服天津開(kāi)發(fā)區(qū)工業(yè)廢水比重大、水質(zhì)水量變化幅度大的水質(zhì)特征，其處理后的水質(zhì)能夠滿足國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)。
二 天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠概況
1.污水處理廠簡(jiǎn)況
天津市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)（TEDA）是1984年12月6日經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)建立的14個(gè)沿海城市開(kāi)發(fā)區(qū)之一，經(jīng)過(guò)十幾年的開(kāi)發(fā)建設(shè)，現(xiàn)在已初步成為規(guī)模，已經(jīng)形成了天津市新的經(jīng)濟(jì)
增長(zhǎng)點(diǎn)。
天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠位于開(kāi)發(fā)區(qū)南海路與第十四大街交口處。設(shè)計(jì)污水處理量100,000m3/天，服務(wù)人口20萬(wàn)，服務(wù)工廠3,800多個(gè)，服務(wù)面積22km2。污水廠占地6.71公頃，總投資1.5億元人民幣，其中利用挪威政府貸款450萬(wàn)美元。
2.污水處理廠設(shè)計(jì)參數(shù)
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按90%保證率進(jìn)行污水處理工藝設(shè)計(jì)。
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三 運(yùn)行原理
1.普通SBR反應(yīng)池的特點(diǎn)
SBR工藝是普通活性污泥的法的改良。它的反應(yīng)機(jī)制以及有機(jī)物的去除機(jī)理與連續(xù)流活性污泥法（CFS）基本相同。但運(yùn)行操作很不相同。SBR工藝操作是由進(jìn)水（Fill）反應(yīng)（React）沉淀（Sattle）出水（Draw）和閑置（ldle）等五個(gè)過(guò)程組成。從污水流入開(kāi)始到閑置時(shí)間結(jié)束算做一個(gè)周期。在一個(gè)周期內(nèi)所有上述教程都在一個(gè)設(shè)有曝氣系統(tǒng)或攪拌裝置的反應(yīng)池內(nèi)依次進(jìn)行，這種操作周期周而復(fù)始反復(fù)進(jìn)行達(dá)到不斷進(jìn)行污水處理和生化降解的目的。在這里不需要連續(xù)流活性污泥法中必須設(shè)置的沉淀池、回流污泥泵房等設(shè)施。
CFS工藝是設(shè)置一系列不同的裝置和構(gòu)筑物進(jìn)行連續(xù)的固定的操作，而SBR工藝在單個(gè)構(gòu)筑物中不同時(shí)間為不同目的進(jìn)行間歇操作。
2.天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠SBR法DAT-IAT工藝的特點(diǎn)
DAT-IAT工藝主體構(gòu)筑物是由兩個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)池組成，即需氧池（Demand Aeration Tank）和間歇曝氣池（Intermittent Aeration Tank），一般情況下DAT池連續(xù)進(jìn)水連續(xù)曝氣，其出水進(jìn)入IAT池，在IAT地完成曝氣、沉淀、潷水和排除剩余活性污泥。
基本操作運(yùn)行程序如下：
（1）進(jìn)水
污水連續(xù)進(jìn)入DAT池經(jīng)連續(xù)曝氣后，通過(guò)DAT池與IAT池之間導(dǎo)流設(shè)施進(jìn)入IAT池。DAT不直接排放處理水，因此不像連續(xù)進(jìn)連續(xù)出水的活性污泥法容易受負(fù)荷變化的影響。
（2）反應(yīng)
反應(yīng)工藝分兩部分進(jìn)行。首先發(fā)在DAT池。該池在連續(xù)進(jìn)水的同時(shí)連續(xù)曝氣。去除有機(jī)物的機(jī)理和操作與連續(xù)流活性污泥法相同。
反應(yīng)工序的第二部分發(fā)生在IAT池，經(jīng)DAT池初步生物處理的污水連續(xù)進(jìn)入IAT。按工藝設(shè)置進(jìn)行一定時(shí)間的曝氣以達(dá)到好氧的目的。
（3）沉淀
沉淀工序僅發(fā)生在IAT池。當(dāng)IAT池停止曝氣以后，活性污泥絮體開(kāi)始重力沉淀和泥水分離。IAT池的沉淀工序相當(dāng)于連續(xù)流活性污泥法中的二次沉淀池功能。
（4）排水
排水工序只發(fā)生在IAT池。池池水位達(dá)到最高水位，并經(jīng)過(guò)沉淀工藝以后，上清液由設(shè)置在IAT地末端的潷水器緩慢排出地外。當(dāng)池水位達(dá)到處理周期開(kāi)始時(shí)的最低水位時(shí)，停止?jié)?
（5）閑置
在IAT地沉淀后到下個(gè)周期開(kāi)始期間可視污水的性質(zhì)設(shè)置一閑置期，在該時(shí)段內(nèi)可根據(jù)需要進(jìn)行攪拌或曝氣。在厭氧條件下攪拌比好氧條件下的曝氣要省能量，同時(shí)對(duì)保持污泥的活性也是有利的。在以脫磷為目的的裝置中，剩余污泥的排放一般是在閑置工序之初和沉淀工序的最后進(jìn)行。
3.工藝特點(diǎn)
（1）運(yùn)行穩(wěn)定，處理效率高，出水質(zhì)量好。
（2）處理構(gòu)筑物少，處理流程簡(jiǎn)化。
（3）建設(shè)費(fèi)用少，自動(dòng)化程度高，操作運(yùn)行簡(jiǎn)單，調(diào)度靈活。
（4）節(jié)省占地面積。
（5）可達(dá)到脫磷脫氮的目的。
四 工藝流程和主要處理構(gòu)筑物
1）工藝流程如下：
進(jìn)水→粗格柵→進(jìn)水泵→細(xì)格柵→旋流除砂池→巴氏計(jì)量槽→DAT/IAT
↓加氯 ↓SBR反應(yīng)池
→出水泵→排放出水→貯泥池→污泥脫水機(jī)→泥餅外運(yùn)
（二）主要工藝構(gòu)筑物
1.進(jìn)水閘井和粗格柵
進(jìn)水閘井分為兩格，每格設(shè)Ф1000mm鑄鐵閘門(mén)，兩個(gè)閘井即可以全開(kāi)通水，也可以分別斷水互為備用。閘井內(nèi)設(shè)置兩個(gè)格柵除污機(jī)（粗格柵），每個(gè)格珊寬度1300mm，柵條間距15mm。格柵除污機(jī)的開(kāi)停由現(xiàn)場(chǎng)PLC根據(jù)柵前后水位差自動(dòng)控制。與格柵除污機(jī)相配套，安裝有螺旋輸送壓榨機(jī)，柵渣經(jīng)壓榨脫水后運(yùn)出廠外處置。
2.進(jìn)水泵
泵井內(nèi)裝有六臺(tái)潛水泵（四用一備），水泵流量0.29m3/s，揚(yáng)程9.0m，電機(jī)功率37KW。水泵全自動(dòng)工作，PLC系統(tǒng)根據(jù)水位變化控制水泵開(kāi)停，并使水泵按交替方式運(yùn)行。
3.細(xì)格柵
兩臺(tái)階梯格柵（一用一備），也可以同時(shí)工作。每個(gè)沉砂池直徑5.48m，流量4200m3/h。每臺(tái)砂泵流量63m3/h，揚(yáng)程6.0m；砂水分離器流量20L/s，處理能力1.05m3/h。
5.配水計(jì)量槽
計(jì)量槽與沉砂地合建，設(shè)計(jì)流量為1.16m3/h，喉寬1.25m，計(jì)量槽內(nèi)安裝一臺(tái)超聲波流量計(jì)，渠道內(nèi)設(shè)PH計(jì)及溫度計(jì)，信號(hào)輸入PLC，對(duì)污水進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。另外為保證SBR池配水均勻，設(shè)計(jì)出水井采用外淹沒(méi)堰。
6.SBR反應(yīng)地（DAT-IAT曝氣系統(tǒng)）
全長(zhǎng)共設(shè)六座DAT-IAT池，每座DAT-IAT系統(tǒng)由一個(gè)連續(xù)曝氣地（DAT）和一個(gè)間歇曝氣池（IAT）串聯(lián)組成。每個(gè)系統(tǒng)工藝尺寸為80.0×32.0×4.3m（有效水深）。
主要設(shè)計(jì)參數(shù)：污泥負(fù)荷0.045KgBOD/KgMLSS·d，水力停留時(shí)間14.85h，混合液濃度MLSS=5000mg/L；污泥指數(shù)SVI=150ml/g，污泥泥齡SRT=25d，IAT池運(yùn)行周期T=3h（其中1小時(shí)曝氣，1小時(shí)沉淀，個(gè)小時(shí)潷水）。
每個(gè)IAT池設(shè)2臺(tái)潛水式活性污泥泵。每臺(tái)泵流量0.55—0.60m3/s，揚(yáng)程2m，回流污泥泵由PLC自動(dòng)控制，當(dāng)曝氣和沉淀階段回流泵開(kāi)動(dòng)，潷水階段回流停止。
每個(gè)IAT池設(shè)3臺(tái)虹吸式潷水器，每臺(tái)潷水器700m3/h.
每個(gè)DAT空氣總管上設(shè)有電動(dòng)蝶閥，可根據(jù)每個(gè)DAT池內(nèi)設(shè)置的溶解氧儀的測(cè)定值自動(dòng)控制電動(dòng)蝶閥，調(diào)節(jié)曝氣量。
每個(gè)IAT池空氣總管上設(shè)有電動(dòng)蝶閥，可根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期定時(shí)啟動(dòng)或關(guān)閉曝器系統(tǒng)，使該池處于不同的工作周期，也可以根據(jù)溶解氧儀的測(cè)定值調(diào)節(jié)曝氣量。
7.鼓風(fēng)機(jī)房
四臺(tái)單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)（三用一備），流量連續(xù)調(diào)節(jié)范圍45—100%，進(jìn)氣流量8100—18000m3/h。
8.加氯間
按季節(jié)性加氯設(shè)計(jì)，投氯量按8mg/L計(jì)，加氯機(jī)2臺(tái)，單臺(tái)加氯量5.6g/s。
9.出水泵
六臺(tái)潛水泵（四用二備）由現(xiàn)場(chǎng)PLC控制，根據(jù)水位控制水泵的開(kāi)停，也可按交替方式運(yùn)行。
出水近期排入北排明渠，遠(yuǎn)期部分回用，部分排入雨水管道。
10.貯泥地
SBR反應(yīng)地產(chǎn)生的剩余污泥2080m3/d，含水率99.45%，由設(shè)在反應(yīng)地中的潛水泵以間歇方式排出，SBR工藝中的剩余污泥基本穩(wěn)定。為了對(duì)污泥進(jìn)行初步濃縮減少污泥體積，設(shè)貯泥池二座。單池尺寸25×20×4.3m3（有效水深），每地設(shè)置一臺(tái)潷水器，以潷除上清液。最大潷水深度2.5m，排泥含水率可達(dá)99%。
池底安裝震動(dòng)式曝氣器。池內(nèi)設(shè)兩臺(tái)潛污泵將污泥直接泵入脫水機(jī)房。
11.脫水機(jī)房
設(shè)置3臺(tái)套轉(zhuǎn)鼓預(yù)脫水帶式壓濾一體式污泥脫水機(jī)，使用聚丙烯酸胺為污泥脫水劑。
五 主要設(shè)備簡(jiǎn)介
天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠是利用挪威政府貸款，實(shí)施開(kāi)發(fā)區(qū)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的項(xiàng)目。1997年12月與挪威GoodTech集團(tuán)公司簽訂商務(wù)技術(shù)合同，引進(jìn)SBR工藝整體技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備。引進(jìn)的主要設(shè)備及其特點(diǎn)如下：
1.虹吸式潷水器
主要特征：
（1）無(wú)活動(dòng)部件，堅(jiān)固耐用，靠空氣電磁闊控制其工作狀態(tài)，維護(hù)極其簡(jiǎn)單。
（2）成本低，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用少。
（3）運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，效果好。
該項(xiàng)技術(shù)為澳大利亞專利技術(shù)，中國(guó)首次引進(jìn)使用。
2.轉(zhuǎn)鼓預(yù)濃縮與帶式壓濾一體化脫水機(jī)（德國(guó)ROEDIGER公司）
該項(xiàng)技術(shù)為德國(guó)專利技術(shù)，其主要特點(diǎn)：
（1）可直接處理含水率為99.5%活性污泥，省略污泥重力濃縮池。脫水泥餅含水率與帶式壓濾機(jī)相同。
（2）污泥脫水產(chǎn)生的上清液，可用于脫水機(jī)自身濾布清洗，節(jié)省大量的自來(lái)水。
（3）處理能力大（360kgDS/h），效果好。
其它主要引進(jìn)設(shè)備還有：
3.高速離心鼓風(fēng)機(jī)，郵風(fēng)口導(dǎo)向葉片自動(dòng)調(diào)整供風(fēng)流量，具有效率高，運(yùn)行穩(wěn)定特點(diǎn)。
4.階梯式細(xì)格柵與螺旋傳送壓榨一體式輸送機(jī)，運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果好，對(duì)土建施工要求較低，便于整體安裝等特點(diǎn)，適合在我國(guó)推廣應(yīng)用。
5.污水、污泥泵均引進(jìn)德國(guó)KSB公司的潛水泵。
6.在線儀器控制系統(tǒng)的電器設(shè)備為德國(guó)西門(mén)子公司的產(chǎn)品。
7.微孔曝氣器為芬蘭NOPONOY公司的膜式曝氣器。
污水處理廠的建成，對(duì)減少開(kāi)發(fā)區(qū)污染物排放總量，減輕對(duì)北塘排污口和渤海灣水域污染的壓力，更好地執(zhí)行天津市及開(kāi)發(fā)區(qū)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃和天津市綠色工程計(jì)劃，對(duì)改善開(kāi)發(fā)區(qū)的投資環(huán)境，加快對(duì)外開(kāi)放和招商引資的速度以及經(jīng)濟(jì)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，都具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。
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