王秀朵 周雹?
(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院)

　　摘要 連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)-間歇曝氣(DAT-IAT)工藝是利用單一SBR反應(yīng)池實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行的新型工藝，它既有傳統(tǒng)活性污泥法的連續(xù)性和高效性，又具有SBR法的靈活性，適用于水質(zhì)水量變化大的情況。本文首次對(duì)利用該工藝處理城市污水進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，介紹了該工藝的特點(diǎn)、工作過程和工藝設(shè)計(jì)。?
　　關(guān)鍵詞 污水處理 城市污水 DAT-IAT

　　DAT-IAT(Demand Aeration Tank-Intermittent Aeration Tank)工藝是序批式活性污泥法(SBR)的一種處理方式，它介于傳統(tǒng)活性污泥法與典型的SBR工藝之間，既有傳統(tǒng)活性污泥法的連續(xù)性和高效性，又具有SBR法的靈活性，適用于水質(zhì)水量變化大的情況。
　　天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠日處理污水10×10⁴ t，污水主要來源于區(qū)內(nèi)生活污水和生產(chǎn)廢水。由于水質(zhì)水量變化幅度較大，通過方案比選，結(jié)合貸款國技術(shù)特點(diǎn)，最后選擇了DAT-IAT工藝。這是此工藝在我國的首次應(yīng)用。?

1 DAT-IAT工作過程

　　DAT-IAT由DAT和IAT串聯(lián)組成。DAT連續(xù)進(jìn)水，連續(xù)曝氣(也可間歇曝氣)；IAT連續(xù)進(jìn)水，間歇曝氣，清水和剩余活性污泥均由IAT排出。和典型的SBR反應(yīng)池一樣，其運(yùn)行操作由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和待機(jī)五個(gè)階段組成。
1.1 進(jìn)水階段
　　與典型的SBR工藝不同的是，DAT-IAT系統(tǒng)的處理水是連續(xù)進(jìn)入DAT，然后進(jìn)入IAT。連續(xù)進(jìn)水使對(duì)進(jìn)水的控制大大簡化，這樣的雙池系統(tǒng)也避免了水力短路。
1.2 反應(yīng)階段
　　反應(yīng)階段分兩部分：首先在DAT中連續(xù)曝氣，池中水流呈完全混合流態(tài)，絕大部分有機(jī)物得以降；經(jīng)DAT處理后的混合液通過兩池間的導(dǎo)流系統(tǒng)連續(xù)不斷進(jìn)入IAT，IAT間歇曝氣進(jìn)一步去除有機(jī)物，使處理出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
1.3 沉淀階段
沉淀階段只發(fā)生在IAT。當(dāng)IAT停止曝氣后，活性污泥絮體靜態(tài)沉淀與上清液分離，DAT流入IAT的混合液流速很低，對(duì)IAT不產(chǎn)生擾動(dòng)，因此其沉淀效率顯著高于一般二沉池的動(dòng)態(tài)沉淀。
1.4 排水階段
排水階段只發(fā)生在IAT。當(dāng)池水位上升到最高水位時(shí)，沉淀階段結(jié)束，設(shè)置在IAT末端的潷水器開動(dòng)，將上清液緩慢地排出池外，當(dāng)池水位降到最低水位時(shí)停止?jié)?br> 1.5 待機(jī)階段
在IAT池潷水后完成了一個(gè)運(yùn)行周期，兩周期間的間歇時(shí)間就是待機(jī)階段。該階段可視污水的性質(zhì)和處理要求決定其長短或取消。

2 DAT-IAT 工藝設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)參數(shù)
　　設(shè)計(jì)水量 10×10⁴ m³/d。?
　　進(jìn)水水質(zhì) BOD: 150 mg/L；SS: 200 mg/L；?
?　　　　　 COD：400 mg/L。
　　出水水質(zhì) BOD≤30 mg/L；SS≤30 mg/L；?
?　　　　　 COD≤120 mg/L；?
　　NH₃－N≤10 mg/L。
　　污泥在反應(yīng)池中好氧穩(wěn)定，不另進(jìn)行污泥穩(wěn)定處理。?
　　污泥負(fù)荷F/M=0.052 kgBOD/(kgMLSS·d)。?
　　混合液濃度MLSS=5 g/L。
　　IAT運(yùn)行周期T=3 h(曝氣、沉淀、潷水各1 h)。
　　污泥所需總池容=57 692 m³?
　　設(shè)6組DAT-IAT，每組污泥所需的池容積為9615 m³?
　　設(shè)每組池L×B=80 m×32 m，則混合液深為h=3.756 m(最低水位)。?
　　DAT-IAT是變水位運(yùn)行，一個(gè)周期內(nèi)從最低水位到最高水位再回到最低水位，按T=3 h的運(yùn)行周期，池水位的變化見圖1。

　　潷水結(jié)束時(shí)，池水位處于最低水位，由于原水不斷進(jìn)入，水位逐漸增高，開始潷水時(shí)達(dá)到最高水位 ，經(jīng)歷時(shí)間為2 h，由此可算出最高水位和最低水位的差值Δh為694 m³/h，反應(yīng)池最高水位為4.3 m。?
　　每組反應(yīng)池中DAT和IAT體積相同，各長40 m，中間設(shè)兩道導(dǎo)流墻，污水從DAT首端進(jìn)入，立即與回流的混合液和原池中的混合液充分混合，呈完全混合流態(tài)，然后經(jīng)兩道導(dǎo)流墻進(jìn)入IAT。第一道導(dǎo)流墻靠近水面處設(shè)導(dǎo)流孔，往后1.4 m處的第二道導(dǎo)流墻底部設(shè)導(dǎo)流孔，經(jīng)過導(dǎo)流墻的混合液以很低的流速從底部進(jìn)入IAT，不會(huì)對(duì)IAT沉淀的污泥產(chǎn)生攪動(dòng)。
　　DAT-IAT的平面布置見圖2。

2.2 曝氣系統(tǒng)
　　采用鼓風(fēng)曝氣，曝氣設(shè)備為膜片式微孔曝氣器。
　　根據(jù)DAT和IAT需氧量的分配和供氣量的計(jì)算，確定每座DAT總供氣量為4 966 m³/h，每池曝氣頭數(shù)量為1419個(gè)。
　　每個(gè)DAT進(jìn)氣總管上設(shè)電動(dòng)蝶閥和空氣流量計(jì)，可根據(jù)設(shè)定的運(yùn)行周期自動(dòng)定時(shí)開停曝氣系統(tǒng)，并根據(jù)每座DAT池內(nèi)設(shè)置的溶解氧儀的測定值自動(dòng)調(diào)節(jié)曝氣量。?
　　每座IAT總供氣量為6 606 m³/h，單池曝氣頭數(shù)量為1 888個(gè)，進(jìn)氣總管上設(shè)有電動(dòng)蝶閥、空氣流量計(jì)，根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期定時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)或關(guān)閉曝氣系統(tǒng)使該池處于不同的處理階段，并根據(jù)溶解氧儀監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整該池的運(yùn)轉(zhuǎn)周期和供氣量。
2.3 污泥回流
　　為保持DAT內(nèi)足夠的混合液濃度，需從IAT將混合液回流到DAT，對(duì)于全池平均MLSS=5g/L來說，IAT高于5 g/L，而DAT則低于5 g/L。設(shè)IAT為5.5 g/L，DAT可為4.5 g/L,則混合液回流比R為4.5。
　　在IAT兩側(cè)距導(dǎo)流墻8 m處設(shè)2臺(tái)潛污泵，每臺(tái)流量0.55～0.6 m³/s，揚(yáng)程19 613.3 Pa?；亓鞅玫拈_停由PLC按預(yù)設(shè)程序自動(dòng)控制，停泵的時(shí)間安排在潷水階段。
　　兩臺(tái)泵的回流污泥管在DAT內(nèi)分為4個(gè)出口，位于池的四角，它們以2.86 m/s的速度沿池底噴向池中心，對(duì)全池起強(qiáng)烈攪拌作用，為形成完全混合流態(tài)提供部分動(dòng)力。
2.4 污泥產(chǎn)量
　　經(jīng)計(jì)算污泥產(chǎn)率系數(shù)為1.1，泥齡為22 d，污泥產(chǎn)量為13 200 kg/d。排泥濃度按5.5 g/L計(jì)，污泥產(chǎn)量為2 400 m³/d。每池排泥量為400 m³/d。按每周期排泥一次，每次排泥量為50 m³。
　　每池設(shè)潛污泵1臺(tái)，Q=100 m³/h，H=98 kPa，每次排泥需0.5 h，排除時(shí)間在曝氣階段。
　　IAT內(nèi)還設(shè)SS計(jì)，可根據(jù)污泥濃度值隨時(shí)調(diào)整開泵的時(shí)間和周期，確保反應(yīng)池的正常運(yùn)行。
2.5 澄清水排放
　　潷水器是SBR工藝最常采用的排除澄清水設(shè)備，它能從靜止的池表面將澄清水潷出而不攪動(dòng)沉泥，確保出水水質(zhì)。
　　按照設(shè)計(jì)，IAT運(yùn)行周期為3 h，這段時(shí)間內(nèi)全池進(jìn)污水量為3×694=2 082 m³，而潷水時(shí)間為1h,因此潷水器的能力應(yīng)為2 082 m³/h。本工程選用虹吸式潷水器，每池3臺(tái)，每臺(tái)潷水能力為700 m³/h。潷水器在最高水位時(shí)自動(dòng)開動(dòng)，最低水位時(shí)自動(dòng)停止。
　　虹吸式潷水器的工作原理：IAT在曝氣和沉淀階段池內(nèi)水位不斷上升，這時(shí)空氣被阻留在潷水器管路中，短管中的空氣被水頭壓向管上方，由于U型管的存在，空氣的壓力被U型管內(nèi)造成的水位差所平衡，只能滯留在管路中，氣阻使池中的水不能流出。沉淀階段結(jié)束后打開電磁閥，阻留的空氣被放出，上清液便通過垂直短管經(jīng)U形管流出池外。電磁閥隨后關(guān)閉，潷水仍會(huì)在虹吸作用下繼續(xù)進(jìn)行，一直到最低水位，這時(shí)再將電磁閥打開破壞虹吸，潷水結(jié)束。另外短管的底端低于IAT的最低水位100 mm，可防止池面浮渣進(jìn)入短管。
　　潷水器安裝在IAT尾部，其安裝示意見圖3。

3 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

　?、?DAT-IAT工藝同時(shí)具有SBR工藝和傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)：它像典型的SBR工藝一樣是間歇曝氣的，可以根據(jù)原水水質(zhì)水量的變化調(diào)整運(yùn)行周期，使之處于最佳工況，也可以根據(jù)脫氮除磷要求，調(diào)整曝氣時(shí)間，造成缺氧或厭氧環(huán)境；同時(shí)它又像普通活性污泥法一樣連續(xù)進(jìn)水，避免了控制進(jìn)水的麻煩，提高了反應(yīng)池的利用效率。顯然，這是一種對(duì)原水水質(zhì)水量的變化和不同處理要求都有很強(qiáng)適應(yīng)性、而且運(yùn)行操作又比較簡便的工藝。
　?、?對(duì)于曝氣池和二沉池合建的污水處理構(gòu)筑物來說，在保證沉淀分離效果的前提下，盡可能提高曝氣容積比，可以減小池容，降低基建投資。與其他工藝相比，DAT-IAT工藝的曝氣容積比是最高的，達(dá)到66.7％，而三溝式氧化溝是40％～50％，典型的SBR反應(yīng)池一般為50％～60％，可以說AT-IAT工藝是一種節(jié)省基建投資的工藝。
　?、?虹吸式潷水器是一種結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、易于操作并且價(jià)格顯著低廉的設(shè)備，采用這種潷水器可以有效降低設(shè)備費(fèi)用。但它的潷水深度調(diào)節(jié)幅度小，不能在潷水深度變化大的情況使用。
　　④ 回流污泥泵的安裝位置和開動(dòng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)池的運(yùn)行很重要，要求它們抽升較濃的混合液，又不影響IAT的沉淀和潷水。本設(shè)計(jì)放在離導(dǎo)流墻8 m的地方，不致直接抽升從DAT進(jìn)入的較稀的混合液，同時(shí)又離潷水器足夠遠(yuǎn)，不致將污泥攪起影響出水水質(zhì)。如果在潷水階段停止回流，出水水質(zhì)就更有保證。當(dāng)然，回流污泥泵開動(dòng)多長時(shí)間應(yīng)由進(jìn)水水質(zhì)和處理要求決定。?

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作者簡介：王秀朵 高級(jí)工程師?
通訊處：300051 天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院?
(收稿日期 1998－07－28)