DAT-IAT工艺处理城市污水

王秀朵 周雹?
(天津市市政工程设计研究院)

　　摘要 连续进水、连续-间歇曝气(DAT-IAT)工艺是利用单一SBR反应池实现连续运行的新型工艺，它既有传统活性污泥法的连续性和高效性，又具有SBR法的灵活性，适用于水质水量变化大的情况。本文首次对利用该工艺处理城市污水进行了研究和设计，介绍了该工艺的特点、工作过程和工艺设计。?
　　关键词 污水处理 城市污水 DAT-IAT

　　DAT-IAT(Demand Aeration Tank-Intermittent Aeration Tank)工艺是序批式活性污泥法(SBR)的一种处理方式，它介于传统活性污泥法与典型的SBR工艺之间，既有传统活性污泥法的连续性和高效性，又具有SBR法的灵活性，适用于水质水量变化大的情况。
　　天津经济技术开发区污水处理厂日处理污水10×10⁴ t，污水主要来源于区内生活污水和生产废水。由于水质水量变化幅度较大，通过方案比选，结合贷款国技术特点，最后选择了DAT-IAT工艺。这是此工艺在我国的首次应用。?

1 DAT-IAT工作过程

　　DAT-IAT由DAT和IAT串联组成。DAT连续进水，连续曝气(也可间歇曝气)；IAT连续进水，间歇曝气，清水和剩余活性污泥均由IAT排出。和典型的SBR反应池一样，其运行操作由进水、反应、沉淀、出水和待机五个阶段组成。
1.1 进水阶段
　　与典型的SBR工艺不同的是，DAT-IAT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。
1.2 反应阶段
　　反应阶段分两部分：首先在DAT中连续曝气，池中水流呈完全混合流态，绝大部分有机物得以降；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。
1.3 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流入IAT的混合液流速很低，对IAT不产生扰动，因此其沉淀效率显著高于一般二沉池的动态沉淀。
1.4 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时停止滗水。
1.5 待机阶段
在IAT池滗水后完成了一个运行周期，两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。

2 DAT-IAT 工艺设计

2.1 设计条件和设计参数
　　设计水量 10×10⁴ m³/d。?
　　进水水质 BOD: 150 mg/L；SS: 200 mg/L；?
?　　　　　 COD：400 mg/L。
　　出水水质 BOD≤30 mg/L；SS≤30 mg/L；?
?　　　　　 COD≤120 mg/L；?
　　NH₃－N≤10 mg/L。
　　污泥在反应池中好氧稳定，不另进行污泥稳定处理。?
　　污泥负荷F/M=0.052 kgBOD/(kgMLSS·d)。?
　　混合液浓度MLSS=5 g/L。
　　IAT运行周期T=3 h(曝气、沉淀、滗水各1 h)。
　　污泥所需总池容=57 692 m³?
　　设6组DAT-IAT，每组污泥所需的池容积为9615 m³?
　　设每组池L×B=80 m×32 m，则混合液深为h=3.756 m(最低水位)。?
　　DAT-IAT是变水位运行，一个周期内从最低水位到最高水位再回到最低水位，按T=3 h的运行周期，池水位的变化见图1。

　　滗水结束时，池水位处于最低水位，由于原水不断进入，水位逐渐增高，开始滗水时达到最高水位 ，经历时间为2 h，由此可算出最高水位和最低水位的差值Δh为694 m³/h，反应池最高水位为4.3 m。?
　　每组反应池中DAT和IAT体积相同，各长40 m，中间设两道导流墙，污水从DAT首端进入，立即与回流的混合液和原池中的混合液充分混合，呈完全混合流态，然后经两道导流墙进入IAT。第一道导流墙靠近水面处设导流孔，往后1.4 m处的第二道导流墙底部设导流孔，经过导流墙的混合液以很低的流速从底部进入IAT，不会对IAT沉淀的污泥产生搅动。
　　DAT-IAT的平面布置见图2。

2.2 曝气系统
　　采用鼓风曝气，曝气设备为膜片式微孔曝气器。
　　根据DAT和IAT需氧量的分配和供气量的计算，确定每座DAT总供气量为4 966 m³/h，每池曝气头数量为1419个。
　　每个DAT进气总管上设电动蝶阀和空气流量计，可根据设定的运行周期自动定时开停曝气系统，并根据每座DAT池内设置的溶解氧仪的测定值自动调节曝气量。?
　　每座IAT总供气量为6 606 m³/h，单池曝气头数量为1 888个，进气总管上设有电动蝶阀、空气流量计，根据运转周期定时自动启动或关闭曝气系统使该池处于不同的处理阶段，并根据溶解氧仪监测数据调整该池的运转周期和供气量。
2.3 污泥回流
　　为保持DAT内足够的混合液浓度，需从IAT将混合液回流到DAT，对于全池平均MLSS=5g/L来说，IAT高于5 g/L，而DAT则低于5 g/L。设IAT为5.5 g/L，DAT可为4.5 g/L,则混合液回流比R为4.5。
　　在IAT两侧距导流墙8 m处设2台潜污泵，每台流量0.55～0.6 m³/s，扬程19 613.3 Pa。回流泵的开停由PLC按预设程序自动控制，停泵的时间安排在滗水阶段。
　　两台泵的回流污泥管在DAT内分为4个出口，位于池的四角，它们以2.86 m/s的速度沿池底喷向池中心，对全池起强烈搅拌作用，为形成完全混合流态提供部分动力。
2.4 污泥产量
　　经计算污泥产率系数为1.1，泥龄为22 d，污泥产量为13 200 kg/d。排泥浓度按5.5 g/L计，污泥产量为2 400 m³/d。每池排泥量为400 m³/d。按每周期排泥一次，每次排泥量为50 m³。
　　每池设潜污泵1台，Q=100 m³/h，H=98 kPa，每次排泥需0.5 h，排除时间在曝气阶段。
　　IAT内还设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。
2.5 澄清水排放
　　滗水器是SBR工艺最常采用的排除澄清水设备，它能从静止的池表面将澄清水滗出而不搅动沉泥，确保出水水质。
　　按照设计，IAT运行周期为3 h，这段时间内全池进污水量为3×694=2 082 m³，而滗水时间为1h,因此滗水器的能力应为2 082 m³/h。本工程选用虹吸式滗水器，每池3台，每台滗水能力为700 m³/h。滗水器在最高水位时自动开动，最低水位时自动停止。
　　虹吸式滗水器的工作原理：IAT在曝气和沉淀阶段池内水位不断上升，这时空气被阻留在滗水器管路中，短管中的空气被水头压向管上方，由于U型管的存在，空气的压力被U型管内造成的水位差所平衡，只能滞留在管路中，气阻使池中的水不能流出。沉淀阶段结束后打开电磁阀，阻留的空气被放出，上清液便通过垂直短管经U形管流出池外。电磁阀随后关闭，滗水仍会在虹吸作用下继续进行，一直到最低水位，这时再将电磁阀打开破坏虹吸，滗水结束。另外短管的底端低于IAT的最低水位100 mm，可防止池面浮渣进入短管。
　　滗水器安装在IAT尾部，其安装示意见图3。

3 几点认识

　　① DAT-IAT工艺同时具有SBR工艺和传统活性污泥法的优点：它像典型的SBR工艺一样是间歇曝气的，可以根据原水水质水量的变化调整运行周期，使之处于最佳工况，也可以根据脱氮除磷要求，调整曝气时间，造成缺氧或厌氧环境；同时它又像普通活性污泥法一样连续进水，避免了控制进水的麻烦，提高了反应池的利用效率。显然，这是一种对原水水质水量的变化和不同处理要求都有很强适应性、而且运行操作又比较简便的工艺。
　　② 对于曝气池和二沉池合建的污水处理构筑物来说，在保证沉淀分离效果的前提下，尽可能提高曝气容积比，可以减小池容，降低基建投资。与其他工艺相比，DAT-IAT工艺的曝气容积比是最高的，达到66.7％，而三沟式氧化沟是40％～50％，典型的SBR反应池一般为50％～60％，可以说AT-IAT工艺是一种节省基建投资的工艺。
　　③ 虹吸式滗水器是一种结构简单、运行可靠、易于操作并且价格显著低廉的设备，采用这种滗水器可以有效降低设备费用。但它的滗水深度调节幅度小，不能在滗水深度变化大的情况使用。
　　④ 回流污泥泵的安装位置和开动时间对反应池的运行很重要，要求它们抽升较浓的混合液，又不影响IAT的沉淀和滗水。本设计放在离导流墙8 m的地方，不致直接抽升从DAT进入的较稀的混合液，同时又离滗水器足够远，不致将污泥搅起影响出水水质。如果在滗水阶段停止回流，出水水质就更有保证。当然，回流污泥泵开动多长时间应由进水水质和处理要求决定。?

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作者简介：王秀朵 高级工程师?
通讯处：300051 天津市市政工程设计研究院?
(收稿日期 1998－07－28)