SBR法DATIAT技术在大型城市污水处理厂的应用－高碑店污水处理厂

1、满负荷运行 全达标排放 改善水环境 造福全社会 SBR法DAT-IAT技术在大型城市污水处理厂的应用高碑店污水处理厂一、 SBR工艺发展简况SBR(Sequencing Batch-flow Reactor Activated sludge process)是间歇式活性污泥法英文缩写的简称。1.国外简况 早在1914年，英国Arden与Lockett等人发明的活性污泥法即系间歇运行处理污水。但由于曝气器和自控设备的问题，运行管理极不方便，后来改为连续流活性污泥法工艺。80年代前后，由于自动化、计算机等高新技术的迅速发展以及在污水处理领域的普及与应用(电动阀、气动阀、溶解氧传感器、水位传感器等)

2、，此项技术获得重大进展。使得间歇活性污泥法的运行管理也逐渐实现了自动化。1979年，美国R.L.Irvine等人根据试验结果首先提出SBR工艺，系间歇进水，间歇排水。同年Goronsay在以往工艺基础上提出了间歇式循环延时曝气系统。1984年又研究出利用不同负荷条件下微生物的生长速率和污水生物除磷脱氮工艺。 随着SBR工艺在工程设计中的应用，其技术也得到了长足的发展。由传统的SBR工艺发展了ICEAS(Intermittent Cyclic Extended Aeration System)、CASS(Cyclic Activated SludgeSystem)、CAST(Cyclic Act

3、ivated Sludge Technology)、DAT-IAT(Demand Aeration Tank-Intermittent Aeration Tank)、MSBR等工艺，这些工艺各有各的特点，大大丰富了SBR工艺的内容。各种SBR工艺分类如下：(1)按进水方式分为：连续进水和间歇进水。(2)按负荷分为：高负荷和低负荷。(3)按反应池形式分为：完全混合式和循环水渠式。(4)按进水曝气与否分为：限制曝气、非限制曝气、半限制曝气。 澳大利亚以SBR工艺所著称。近十几年来，建成SBR工艺污水处理厂600余座，其中在中型和大型污水处理厂的应用也日益增多，并且开始兴建日处理量21万吨大型SBR

4、工艺污水处理厂。由于处理工艺流程简单，处理效果好的独特优点，逐渐引起世界污水处理界的广泛关注。2.国内简况： 我国自九十年代中期开始，国家建设部属市政设计研究院和上海、北京、天津等市政设计研究院，开始了SBR工艺技术的研究和应用，但大部分处于试验研究和小型污水处理厂的应用阶段。目前，只有几座城市污水处理厂采用SBR法工艺处理城市混合污水，其处理效果较好，如：昆明市日处理污水量15万吨的第三污水处理厂，其工艺为SBR法ICEAS技术，自投产以来，运行正常，出水水质稳定，达到了设计标准。 天津经济技术开发区污水处理厂所采用的DAT-IAT工艺是一种SBR法的变形工艺和中国目前大型SBR法城市污水处

5、理厂。该工艺方案的确定是根据天津市政工程设计研究院和开发区、以及国内有关污水处理专家共同完成的，经过对国内外污水厂的考察并充分论证，认为SBR法DAT-IAT工艺能够克服天津开发区工业废水比重大、水质水量变化幅度大的水质特征，其处理后的水质能够满足国家的排放标准。二、 天津经济技术开发区污水处理厂概况：1.污水处理厂简况 天津市经济技术开发区(TEDA)是1984年12月6日经国务院批准建立的14个沿海城市开发区之一，经过十几年的开发建设，现在已初步成为规模，已经形成了天津市新的经济增长点。天津开发区污水处理厂位于开发区南海路与第十四大街交口处。设计污水处理量100，000m/天，服务人口20

6、万，服务工厂3，800多个，服务面积22km2。污水厂占地6.71公顷，总投资1.5亿元人民币，其中利用挪威政府贷款450万美元。2.污水处理厂设计参数高峰季节流量(PWWF)100，000m3/d进水COD 400mg/LBODDW150mg/LSSDW200mg/L按90%保证率进行污水处理工艺设计。出水COD120mg/LBOD20mg/LSS30mg/L三、 运行原理1.普通SBR反应池的特点： SBR工艺是普通活性污泥法的改良。它的反应机制以及有机物的去除机理与连续流活性污泥法(CFS)完全一致，但运行操作很不相同。 SBR工艺操作是由进水(Fill)反应(React)沉淀(Sett

7、le)出水(Draw)和闲置(ldle)等五个过程组成。从污水流入开始到闲置时间结束算做一个周期。在一个周期内所有上述过程都在一个设有曝气系统或搅拌装置的反应池内依次进行，这种操作周期而复始反复进行达到不断进行污水处理和生化降解的目的。在这里不需要连续流活性污泥法中必须设置的沉淀池、回流污泥泵房等设施。 CFS工艺是设置一系列不同的装置和构筑物进行连续的固定的操作，污水连续进入处理系统并连续排出，系统内每单元的功能不变，污水依次流过各单元，从而完成处理过程。而SBR工艺在单个构筑物中在不同时间为不同目的进行间歇操作，在一个空间中，进行不同的时间组合，完成整个处理过程。2.天津开发区污水处理厂S

8、BR法DATIAT工艺的特点： DATIAT工艺主体构筑物是由两个串联的反应池组成，即需氧池(Demand Aeration Tank)和间歇曝气池(Intermittent Aeration Tank)，一般情况下DAT池连续进水连续曝气，其出水连续进入IAT池，在IAT池完成曝气、沉淀、滗水和排除剩余活性污泥。DAT池相当于一个传统活性污泥法曝气池，但水面周期性变化，IAT池相当于一个传统的SBR池，但进水为连续流。基本操作运行程序如下：(1)进水 污水连续进入DAT池经连续曝气后，通过DAT池与IAT池之间导流设施进入IAT池。DAT不直接排放处理水。因此不像连续进水连续出水的活性污泥法

9、容易受负荷变化的影响。连续进水使对进水的控制大大简化，这样的双池系统也避免了水利短路。(2)反应 反应工艺分两部分进行。首先发在DAT池。该池在连续进水的同时连续曝气。去除有机物的机理和操作与连续活性污泥法相同。 反应工序的第二部分发生在IAT池，经DAT池初步生物处理的污水连续进入IAT池。按工艺设置进行一定时间的曝气以达到好氧的目的。(3)沉淀 沉淀工序仅发生在IAT池。当IAT池停止曝气以后，活性污泥絮体开始重力沉淀和泥水分离。IAT池的沉淀工序相当于连续流活性污泥法中的二次沉淀池功能。DAT池注入IAT池的混合液流速很低，对IAT池不产生扰动，因而其沉淀效率显著高于一般二沉池的动态沉淀

10、。(4)排水 排水工序只发生在IAT池。当池水位达到最高水位，并经过沉淀工艺以后，上清液由设置在IAT池末端的滗水器缓慢排出池外。当池水位达到处理周期开始时的最低水位时，停止滗水。(5)闲置 在IAT池沉淀后到下个周期开始期间可视污水的性质设置一个闲置期，在该时段内可根据需要进行搅拌或曝气。在厌氧条件下搅拌比好氧条件下的曝气要节省能量，同时对保持污泥的活性也是有利的。在以脱磷为目的的装置中，剩余污泥的排放一般是在闲置工序之初和沉淀工序的最后进行。3.工艺特点(1)传统SBR工艺特点 SBR工艺是一种控制的非稳态系统，即采用某些方法将系统的非稳态行为限制在一定范围内。传统的活性污泥法则是一种无控

11、制的非稳态系统。 存在于生活、工业污水，垃圾填埋渗出液，地下水以及土壤中的污染物，可以分为有机物或无机物，有毒物或无毒物，浓度高于水或低于水的物质，易溶于水或难溶于水的物质以及可生物降解或不可生物降解的物质。这些自然的而且非常剧烈的随着时间或空间的改变而改变，具有非稳态的特性。这些自然的而且非常剧烈的变化常常与环境的不稳定性相关。传统的理论认为：稳态是保证出水水质稳定并低于一定标准的必要条件。因此，在设计处理工艺时，人们常把这些随机的变化和潜在的非稳态行为假设为稳态。许多工程人员在设计处理构筑物时，采用流量平衡并不能有效的抵消质量流速的变化。这种做法使这些系统变为无控制的非稳态系统。实际运行中

12、，无控制的非稳态系统只能满足简单的处理要求，如去除COD和SS等，而对于去除N、P等则无能为力。N、P等物质的去除要求更好的控制水污染物的不稳定性。这在无控制的非稳态系统，是无法实现的。 SBR相对于连续流系统还有许多其它方面的优点。首先，这种反应器运行灵活简洁。它可以配合不同的进水水质调整运行模式。第二，SBR流态上属于完全混合，而在有机物降解方面却是时间上推流。因此为了达到较高去除率而只需调整反应时间。这样大大减少了占地，特别适合中小型水厂。第三，SBR的沉淀阶段使泥水有效分离，出水悬浮物浓度低，无需另设澄清池。第四，SBR工艺中无二沉池及回流污泥系统，很多情况可不设初沉池，因而基建费用低

13、，占地少。 SBR工艺经过10多年的深入研究和发展已经基本完善，但仍存在着一些不尽人意的地方。首先，间歇进水式处理工艺缺乏连续性。若是水处理连续运行，需要设多池系统，增加投资。 其次，对于一些高浓度难降解的有机废水则需要较长的反应时间。再次，SBR工艺操作运行较为复杂，必须采用自动控制，附属设施较多。(2)DAT-IAT系统的特点 DAT-IAT系统是普通活性污泥法与传统SBR同有机结合的一种型式，整个系统有SBR工艺的优点，又改进了SBR工艺的不足，具有以下特点：增加了工艺处理的稳定性：DAT池起到了水利均衡和防止连续进水对出水水质的影响，特别是在处理高浓度工业废水时，DAT池连续曝气加强了

14、系统对难降解有机物的降解，相对缩短了运行周期。DAT池连续曝气也使整个系统更接近于完全混合式，更有利于消除高浓度工业废水中毒性物质或COD浓度过高积累而带来的不良影响。提高了池容利用率：对于曝气池和二沉池和建的污水处理构筑物来说，在保留沉淀分离效果的前提下，尽可能提高曝气容积比，与传统SBR法及其它变型方法来比，由于DAT-IAT中DAT池连续曝气和IAT池的间歇曝气，使该工艺方法的曝气容积比是最高的。提高了设备了利用率：由于DAT池连续进水，因此不需要增设进水的闸阀及自控装置；DAT池连续曝气，减少了整个系统的曝气强度，提高了曝气装置的利用率，所需鼓风机的额定风量和功率也减小了。增加了整个系

15、统的灵活性：DAT-IAT系统可以根据进、出水量，水质变化来调整DAT池与IAT池的工作状态和IAT池的运转周期，使之处于最佳工作状况，同时也可以根据脱氮除磷要求，调整曝气时间，创造缺氧或厌氧环境。(3)建设费用少，自动化程度高。(4)调度灵活，操作运行简单。(5)节省占地面积。(6)可达到除磷脱氮的目的。四、 工艺流程和主要处理构筑物(一)工艺流程如下： (二)主要工艺构筑物1.进水闸井和粗格栅 进水闸井分为两格，每格设1000mm铸铁闸门，两个闸井即可以全开通水，也可以分别断水互为备用。闸井内设置两个格栅除污机(粗格栅)，每个格栅宽度1300mm，栅条间距15mm。格栅除污机的开停由现场P

16、LC根据栅前后水位差自动控制。与格栅除污机相配套，安装有螺旋输送压榨机，栅渣经压榨脱水后运出厂外处置。2.进水泵 泵井内装有六台潜水泵(四用二备)，水泵流量0.29m/s，扬程9.0m，电机功率37KW。水泵全自动工作，PLC系统根据水位变化控制水泵开停，并使水泵按交替方式运行。3.细格栅 两台阶梯格栅(一用一备)，每台格栅宽度1，565mm，栅间距6mm。细格栅的开停由现场PLC根据格栅前后水位差自动控制。栅渣经螺旋压榨输送机脱水后运出厂外处置。4.Jones沉砂池 两座沉砂池(一用一备)，也可以同时工作。每个沉砂池直径5.48m，流量4200m/h。每台砂泵流量63m/h，扬程6.0m；砂

17、水分离器流量20L/s，处理能力1.05m/h。5.配水计量槽 计量槽与沉砂池合建，设计流量为1.16m/h，喉宽1.25m，计量槽内安装一台超声波流量计，渠道内设PH计及温度计，信号输入PLC，对污水进行连续监测。另外为保证SBR池配水均匀，设计出水进采用外淹没堰。6.SBR反应池(DAT-IAT曝气系统) 全长共设六座DAT-IAT池，每座DAT-IAT系统由一个连续曝气池(DAT)和一个间歇曝气池(IAT)串联组成。每个系统工艺尺寸为80.032.04.3m(有效水深)。 主要设计参数：污泥负荷0.045KgBOD/KgMLSSd，水力停留时间14.85h，混合液浓度MLSS=5000m

18、g/L；污泥指数SVI=150ml/g，污泥泥龄SRT=25d，IAT池运行周期T=3h(其中1小时曝气，1小时沉淀，1小时滗水)。 每个IAT池设2台潜水式活性污泥回流泵。每台泵流量0.550.60m/s，扬程2m，最大回流比R=400%。回流污泥泵由PLC自动控制，当曝气和沉淀阶段回流泵开动，滗水阶段回流停止。两台泵的回流污泥管在DAT池内分为四个出口，位于池的四个角，它们以高速延池底喷向池中心，对全池起强烈搅拌作用，形成完全混合流态，混合液经两道导流墙进入IAT池。经过导流墙的混合液以很低的流速从底部进入IAT池，不会对IAT池沉淀的污泥产生搅动。 每个IAT池设3台虹吸式滗水器，每台滗

19、水器700m/h。第个IAT池空气总管上设有电动蝶阀，可根据运转周期定时启动或关闭曝器系统，使该池处于不同的工作周期，也可以根据溶解氧仪的测定值自动控制电动蝶阀，调节曝气量。 污泥产率系数为Y，泥龄td，每日污泥总产量体积V=2400m/d，每池设有SS计，可根据污泥浓度值随时调整开泵的时间和周期，确保反应池的正常运行。7.鼓风机房 四台单级高速离心鼓风机(三用一备)，流量连续调节范围45100%，进气流量810018000m/h。8.加氯间 按季节性加氯设计，投氯量按8mg/L计，加氯机2台，单台加氯量5.6g/s。9.出水泵六台潜水泵(四用二备)，由现场PLC控制，根据水位控制水泵的开停，

20、也可按交替方式运行。出水近期排入北排明渠，远期部分回用，部分排入雨水管道。10.贮泥池 SBR反应池产生的剩余污泥2080m/d，含水率99.45%，由设在反应池中的潜水泵以间歇方式排出，SBR工艺中的剩余污泥基本稳定。为了对污泥进行初步浓缩减少污泥体积，设贮泥池二座。单池尺寸25204.3m(有效水深)，每池设置一台滗水器，以滗除上清液。最大滗水深度2.5m，排泥含水率可达99%。 池底安装震动式曝气器。池内设两台潜污泵将污泥直接泵入脱水机房。11.脱水机房 设置3台套转鼓预脱水带式压滤一体式污泥脱水机，使用聚丙烯酰胺为污泥脱水剂。五、 主要设备简介 天津经济技术开发区污水处理厂是利用挪威政府贷款，实施开发区城市基础设施建的项目。1997年12月与挪威GoodTech集团公司签订商务技术合同，引进SBR工艺整体技术和关键设备。引进的主要设备及其特点如下：1.虹吸式滗水器主要特征：(1)无活动部件、坚固耐用，靠空气电磁阀控制其工作状态，维护极其简单。(2)成本低，运转费用少。(3)运转