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1、1SBR 的 DATIAT 法新型工艺及设备的研 究与应用摘要：SBR(Sequence Batch Reactor) 工艺在同一反应池中，完成进水、反应、沉淀、滗水、排泥等工序，与其它处理工艺相比，SBR 工艺使污水处理构筑物大大简化。近年由于微机在自控方面的广泛应用，同时也由于开发了在线溶解氧测定仪、水位计等精度高并且对过程控制比较经济的水质检测仪表，污水处理厂的运行管理逐渐实现了自动化，SBR 工艺以其独特优势引起广泛注意，近年来得以迅速推广，成为目前世界上污水处理技术中的热门工艺。 关键词：SBR DATIAT 曝气 滗水器 1 前言SBR(Sequence Batch Reactor
2、) 工艺在同一反应池中，完成进水、反应、沉淀、滗水、排泥等工序，与其它处理工艺相比，SBR 工艺使污水处理构筑物大大简化。近年由于微机在自控方面的广泛应用，同时也由于开发了在线溶解氧测定仪、水位计等精度高并且对过程控制比较经济的水质检测仪表，污水处理厂的运行管理逐渐实现了自动化，SBR 工艺以其独特优势引起广泛注意，近年来得以迅速推广，成为目前世界上污水处理技术中的热门工艺，澳大利亚近 10 多年来建成采用SBR 工艺的污水处理厂近 600 座，中、大型的 SBR 污水处理厂也日益增多。我国目前在云南省昆明市已有两座采用 SBR 工艺的大中型污水处理厂，运行情况良好。天津经济技术开发区 10
3、万吨日采用 SBR 工艺的污水处理厂也于 1999 年2底成功投入运行。抚顺三宝屯污水处理厂 25 万吨日采用 SBR 工艺正在开工。工业废水处理厂在国内外使用更为广泛。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 Sludge System)、CAST(Cyclic Activated Sludge Technology)、DAT-IAT(Demand Aeration Tank-Intermitt
4、ent 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 工艺的分类如下：（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）按反应池型式分为：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；下面主要介绍新型的 DATIAT 工艺及设备。2 DATIAT 系统工艺的工作原理SBR 法是活性污泥法的变法，是依靠活性污泥微生物的活动来净化污水的，这一点 SBR 工艺与传统活性污泥工艺完全一致，只是运行方式不同，传统工艺采用连续运行方式，污水连续进入处理系统并连续排出，
5、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。SBR 工艺一般采用间歇运行方式，污水间歇进入处理系统并间歇排出。系统内只设一个处理单元，该单元在不同时间发挥不同的作用，污水进入该单元后按时间顺序进行不同功能的处理。DATIAT 系统的主体构筑物由一个连续曝气池和一个间歇曝气池串连而成。一般情况下，DAT 连续进水、连续曝气，其出水连续流入 IAT，在 IAT 完成反应、沉淀、出水等工序。其典型工艺流程如图 1 所示。3DATIAT 系统是 SBR 工艺完善和发展的新型式，它的反应机理以及污染物去除机制与连续活性污泥法相同，DAT 池为预反应池，也称为连续曝气区，池中水流呈完全混
6、合流态，绝大部分有机物在这个池中降解。IAT 相当一个传统的SBR 池。但进水为连续流。3 DATIAT 系统的工作过程DAT 池和 IAT 池串联组成，DAT 连续进水，连续曝气（也可间歇曝气），IAT也是连续进水，但间歇曝气，清水和剩余活性污泥均由 IAT 池排出。和典型的SBR 反应池一样，IAT 池运行操作由进水、反应、沉淀、出水和待机五个阶段组成。（1）进水阶段与典型的 SBR 工艺不同的是，DATIAT 系统的处理水是连续进入 DAT，然后进入 IAT。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力短路。（2）反应阶段反应阶段分两部分：在 DAT 中连续曝气，池中水流呈
7、完全混合流态，绝大部分有机物在这个池中降解。经 DAT 处理后的混合液通过两池间的导流系统连续不断进入 IAT，IAT 间歇曝气进一步去除有机物，使处理出水达到排放标准。（3）沉淀阶段沉淀阶段只发生在 IAT。当 IAT 停止曝气后，活性污泥絮体静态沉淀与上清液分离，DAT 注入 IAT 的混合液流速很低，对 IAT 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。4（4）排水阶段排水阶段只发生在 IAT，当池水位上升到最高水位时，沉淀阶段结束，设置在IAT 末端的滗水器开动，将上清液缓慢地排出池外，当池水位降到最低水位停止滗水。（5）待机阶段在 IAT 池滗水后完成了一个运行周期，两
8、周期间的间歇时间就是待机阶段。该阶段可视污水的性质和处理要求决定其长短或取消。4 DATIAT 系统的特点4.1 传统 SBR 工艺的特点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，密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。这些自然地而且非常剧烈地随着时间或空间的改变而改变，具有非稳态的特性。这些自然地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
9、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地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，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地5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
10、，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，很多情况还可不设初沉池，因而基建费用低，占地少。SBR 工艺经过近年 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，间歇进水使处理工艺缺乏连续性。若使水处理连续运行，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。4.2 DATI
11、AT 系统的特点DATIAT 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：（1）增加了工艺处理的稳定性：DAT 起到了水力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 连续曝气加强了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。（2）提高了池容的利用率：对于曝气池和二沉池合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
12、 SBR 法及其它变型方法来比，由于 DATIAT 中 DAT 池连续曝气和 IAT 的间歇曝气，使该工艺6方法的曝气容积比是最高的。（3）提高了设备的利用率：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。 （4）增加了整个系统的灵活性：DATIAT 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。5 主要工艺设计参数序号设计参数名称取 值 备
13、 注1池子个数3 座以上小规模时取 36 座大规模时取若干组，每组 3 池27有效水深37m 3回流比50%200%4污泥负荷0.050.1kg BOD/kg MLSSd 采用低负荷运行5混合液污泥深度35g/l 6泥龄2030d 87耗氧量1.32.0 kg O2/kg BOD 8周期工作时间3. 4. 6. 负荷小时，周期时间长9排出比1/31/6 6 DATIAT 工艺的 6 种专用机械设备及滗水器开发DATIAT 工艺处理系统中主要用 6 种专用机械设备，这是：进水泵房粗格栅机；旋流或平流除砂机；沉砂池细格栅机；曝气系统设备（中大型用鼓风机带微孔曝气、小型厂用浮动式大行程曝气机）；滗水
14、器；浓缩脱水机。滗水器是研究开发的重点。由于 SBR 反应池排水的不连续性，决定了排水装置应具备有：当排水时能将上清液均匀地排出池外，而不搅动活性污泥；而在进水，反应、沉淀工序阶段不影9响工艺进行。滗水器是 SBR 工艺最常采用的排清水设备，它能从静止的池表面将澄清水滗出而不搅动沉池，确保出水水质。滗水器具备有对水量变化的可调节性，有良好的水力机械性能，又能随水位变化而自动、平稳的升降。目前国内外污水处理设备专家对滗水器作了大量的研究工作，研究出了多种动力形式的滗水器，但归纳起来主要可分三种类型：机械式滗水器 虹吸式滗水器 自力（浮力）式滗水器。简述如下：(1)机械式滗水器机械式滗水器国内现主
15、要有两种形式，旋转式和套筒式。旋转式滗水器由电动机、减速机执行装置，四连杆机构，载体管道，浮子箱（拦渣器），淹没出流堰口，回转接头等组成。通过电动机带动减速机及执行装置和四连杆机构，使堰口绕出水管做旋转运动，滗出上清液，液面也随之同步下降。浮子箱（拦渣器），可在堰口上方和前后端之间形成一个无浮渣或泡沫的出流区域，并可调节的堰口之间的距离，以适应堰口淹没深度的微小变化。套筒式滗水器有丝杠式和钢丝绳式两种，都是在一个固定的池内平台上，通过电动机带动丝杠或滚筒上的钢丝绳，牵引出流堰口上下移动。堰口下的排水管插在有橡胶密封的套筒中，可以随出水堰上下移动，套筒连结在水总管上，将上清液滗出池外。在堰口上也
16、有一个拦浮渣和泡沫用的浮箱，采用剪刀式铰链和堰口连接，以适应堰口淹没深度的微小变化。（2）虹吸式滗水器虹吸式滗水器实际是一组淹没出流堰，是由一组垂直的短管组成，短管吸口向下，上端用总管连接，总管与 U 形管相通，U 形管一端高出水面一端低于反应池10的最低水位，高端设自动阀与大气相通，低端接出水管以排出上清液。运行时通过控制进排气阀的开闭，采用 U 型管水封，来形成滗水器中循环间断的真空和充气空间，达到开关滗水器和防止混合液流入的目的。滗水的最低水面限制在短管吸口以上，以防浮渣或泡沫进入。（3）自力（浮力）式滗水器自力（浮力）式滗水器也有多种形式，如前所述的两种机械式滗水器也都可以制成自力式滗水器，不同的是它只依靠堰口上方的浮箱本身的浮力，使堰口随液面上下运动而不需外加机械动力。按堰口形状可分为条形堰式、圆盘堰式和管道式等。堰口下采用柔性软管或肘式接头来适应堰口的位移变化，将上清液滗出池外。浮箱本身也起拦渣作用。为了防止混合液进入管道，在每次滗水结束后，采用电磁阀，自力式阀关闭堰口，或采用气水置换浮箱，将堰口抬出水面。7 工程实
