应用SBR（DAT-IAT）工艺优化配置的机械设备

张大群、金宏、王绍生

一、SBR工艺简介

　　SBR法是序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reaotor）的简称，又名间歇曝气，它的主体构筑物是SBR反应池，污水在这个反应池中完成反应、沉淀、排水及排除剩余污泥等工序，使处理过程大大简化。
　　SBR法早于1914年即已开发，但由于人工操作管理繁琐，监测手段落后及曝气器易堵塞等问题，难以推广应用。随着科学技术的发展，上述问题相继得到解决，现在已有不堵塞的曝气器和在线监测仪表，特别是自动化技术的发展，对污水处理过程进行自动操作已成为可能，SBR法又以它独特优点引起广泛注意，近年来迅速推广，并不断得到改进、完善，使其成为目前世界上污水处理技术中的热门工艺，现在已有数百座SBR工艺污水处理厂正在成功运行。在中国SBR法也已进入比较成熟阶段，目前已有数座中型污水厂采用此种工艺，处理效果很好，天津、上海和昆明较大型的SBR工艺污水处理厂已成功运行。DAT-IAT 系统是传统活性污泥法与传统SBR相结合的一种型式，整个系统继承了SBR工艺的优点，同时又改进了SBR工艺的不足，它具有以下特点：
　　（1）该系统以一组反应池取代了传统方法及其它变型方法中的调节池、初次沉淀池、曝气池及二次沉淀池，整体结构紧凑简单，无需复杂的管线传输，系统操作简单且更具有灵活性。
　　（2）易产生污泥膨胀的丝状细菌在SBR反应池中因反应条件的不断的循环变化而得到有效的抑制。而污泥膨胀问题是其它活性污泥方法中很常见且很难控制的问题之一。
　　（3）在通常的条件下，该工艺可以不用添加化学药剂而达到硝化，反硝化及除磷的效果。
　　（4）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了完全混合式，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。
　　（5）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，DAT池连续曝气，使该工艺的曝气容积比更高。
　　（6）提高了设备的利用率：由于DAT池连续进水，因此不需要顺序进水的闸阀及自控装置：DAT池连续曝气，减少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相应减少。
　　（7）增加了系统的灵活性：DAT-IAT 系统可以根据进、出水水量、水质变化来调DAT池的工作状态和IAT池的运转周期、使之处于最佳工况，同时也可根据脱氮除磷要求，调整曝气时间，创造缺氧或厌氧环境。
　　（8）采用了稳定的自动化控制和目前世界上最先进的监测仪器和设备，以保证出水水质达到国家污水排放新扩改二级排放标准。（GB8979-88）。

二、工程范例：

　　我们在某市污水处理厂工程总承包投标项目中，采用了“SBR”DAT-IAT工艺技术方案，终以工艺技术先进、占地面积小、工程投资少、运行成本低的明显优势一举中标。下面以其为例介绍如下：
　　1、建设规模
　　该污水厂建设规模为：粗格栅、进水泵房平设计流量50万m³／d；峰值流量为110万m³/d；细格栅、沉砂池平均设计流量为25万m³/d，峰值流量为55万m³/d；二级处理规模为25万m³／d。

　　2、进、出水水质
　　⑴ 进水水质为

BOD₅ 190mg/L CODcr 450mg/L SS 204mg/L NH₃-N 30mg/L

　　⑵ 出水水质

BOD₅ ≤25mg/L CODcr ≤100mg/L SS ≤25mg/L NH₃-N ≤15mg/L

　　3、设备选型原则
　　⑴ 满足工艺设计要求，力求经济合理。
　　⑵ 合理配置，减少设备总量，设备选型应满足标准化、具有互换性。
　　⑶ 促进民族工业的发展，优先选用技术先进、性能可靠、能耗低的国产化设备。
　　⑷ 针对关键部位的设备可考虑选择进口产品，以满足先进的工艺技术路线及高度自动化控制水平的特点。

　　4、主要设备选型设计
　　⑴ 格栅间
　　采用回转式固液分离机，其技术参数为：

台 数： 6台 宽 度： 2000mm 倾 角： 75° 格栅间隙： 25mm 渠道深度： 6500mm

　　该设备是由不锈钢耙齿按一定的排列次序(前耙齿的后臂与后耙齿的前突出臂共同组成过滤面)装配在耙齿轴上，形成封闭式耙齿链，耙齿链下部安装在进水渠水体中，当传动系统带动槽导轮作匀速定向旋转时，整个耙齿链便自下而上运动，并携带固体杂物从液体中分离出来，液体则通过耙齿的栅隙流过去，整个工作状态连续进行。格栅栅条及耙齿均采用不锈钢材料。
　　⑵ 进水泵房
　　采用潜水排污泵，其技术参数为：

数 量： 10台（9用1备） 流 量： 5062L/s 扬 程： 12m 首次无故障时间： ≥8000 h

　　水泵与电机采用模块化设计，机械密封采用碳化钨与碳化硅，确保运行的可靠性，使用寿命长；自动耦合系统使安装更为简便；叶轮采用全新的水力设计，流态好效率更高，避免了抽水过程中产生的有害的旋涡。
　　⑶ 细格栅间
　　采用转鼓式自清洗细格栅过滤器，其技术参数为：

数 量： 4台 最大过水流量： 941l/s 格栅直径： 2400mm 过滤水深： 1400mm 栅条净距： 10mm

　　在进水泵房与沉砂池之间的连接渠道上设置细格栅，以进一步去除污水中较小颗粒的悬浮、漂浮物质。该设备包括: 栅筐、旋转耙、清渣梳、螺旋传输器、螺旋脱水和螺旋压榨器以及驱动装置。 电控柜和电机的启动装置是一体化的。该类格栅容拦污、传送、压榨为一体，设备整体结构紧凑、拦污效率高，排渣效果好等特点。
　　⑷ 沉砂池
　　采用旋流式除砂机，其技术参数为：

数 量： 4座 沉砂池直径： D=5.8m 单池处理量： Q=1750L/s

　　旋流式沉砂机通过搅拌器在池的中央部位产生一个高速涡流，质量轻的有机物质被提升和返回至污水水流中，而质量较大的矿物固体则沉至沉砂池中央底部。沉砂池采用混凝土制成，设有平形底部和中心沉砂收集斗。进口设在池的底部，从切线位置进入。污水从进口经过360°到达出口后从在排放渠道排放，排放渠道位置高于进口渠道约1000 mm。砂粒沉降在中心集砂斗的底部，由一套泵系统定时排至机械式砂水分离器内，再由机械式砂水分离器将沉砂排至指定位置。
　　⑸ SBR反应池
　　SBR反应池设计污水量流量25万m³/d（一期工程），高峰流量32.5万m³/d，设计采用9组SBR反应池，每组SBR反应池由一个DAT和一个IAT串联组成。每组SBR反应池的平面尺寸为83.7×40.7m，水深5.11～6.0m，超高0.5m。
　　反应池内配置设备如下：
　　① 曝气器
　　采用橡胶膜片式曝气器
　　每个DAT池采用直径192mm橡胶膜式微孔曝气器2880个，单只供气量不大于2.2m³/h，9池计算共需25920个；每个IAT池采用直径300mm橡胶膜式微孔曝气器1326个，单只供气量不大于6.9m³/h，9池计算共需11934个。橡胶膜式微孔曝气器主要特点如下：
　　·高质量的弹性膜片，弹性橡胶膜片均进口原装产品，材质为EPDM，该材质具有高强度耐疲劳，可连续工作，抗变型耐腐蚀的优质合成胶，使用寿命长，一股不低于五年。
　　·高性能的充氧效果，弹性橡胶膜微孔曝气器具有氧的利用率高，在标准状态下，清水测定氧的利用率可达到26％－28％。
　　·结构先进，其结构合理，组装简单，气密性好，其各种曝气扩散板可相互替换这一点是十分重要的。
　　·微孔曝气器用材科学合理，整个曝气头部件全部采用高耐腐材料，使用寿命长。
　　·微孔曝气器的各项综合指标均优于同类产品，从充氧性能节约能耗，使用寿命长和阻力损失合理等，这几项综合指标均相互关联，综合兼顾。
　　·为降低工程投资，通气管材及固定装置均选用国内配套产品，材质选用PVC。
　　② 滗水器
　　采用旋转式滗水器，其技术参数为：

数 量： 18套 堰口设计负荷： q=28.5L/s·m 设计排水量： Q=3472m³/h(4514m³/h) 堰口长度： L=8.5x2 m

　　旋转式滗水器是应用于污水处理SBR工艺反应池中起排出上清液作用的专用关键设备，此设备安装在SBR反应池中，待污水停止曝气和搅拌，活性污泥絮体进行沉淀和上清液分离，此时旋转式滗水器将自动启动，堰口开始作垂直匀速下降运动，上清液从浮筒挡渣板底部钻入堰口流入堰水槽，经支管、主管排出池外。
　　旋转式滗水器由：驱动装置、传动机构、滗水装置、回转支承及电气控制系统等部分组成。该种滗水器具有结构简单、工作性能可靠，滗水深度及滗水速度调节范围大、操作灵活、滗水扰动小。
　　③ 回流污泵
　　采用潜水排污泵，其技术参数为：

数 量： 18台 流 量： Q=1386 m³/h 扬 程： H=2.0 m

　　为保持DAT池内足够的混合液浓度，需从IAT池将混合液回流到DAT，活性污泥回流泵最大设计流量可满足最大泥回流比可达200%。
　　④ 剩余污泥泵
　　采用潜水排污泵，其技术参数为：

数 量： 9台 流 量： Q=140m³/h 扬 程： H=10 m

　　⑹ 鼓风机房
　　采用离心式鼓风机，其技术参数为：

数 量： 4台（3用1备） 设计流量： Q=24000 Nm³/hr 设计风压： P=0.70bar

　　离心鼓风机是速度型压缩机，与容积式压缩机相比较具有供气量大、运行平稳、效率高、结构简单、噪音低、占地面积小、重量小、使用年限长、维修量小、壳体内不需润滑、气体不会被油污染等优点，离心鼓风机又分为单级高速和低级多速，单级高速风机以提高转速达到所需风压，较低级多速风机流道短，减少了多级间的流道损失，特别是易于调节风量，因此设计选用可调导叶片的单级高速离心风机，以提高风机效率和便于自动控制风量。
　　正常运行状态下，在保证出口压力不变的条件下, 用污水中溶解氧含量为主调节参数, 污水量为辅助调节参数, 来调节鼓风机的进口导叶角度和出口有叶扩压器， 改变调节鼓风机的出口流量，以保证污水中的溶解氧含量稳定，作到不浪费空气, 节约能源。鼓风机机壳的轴端密封与增速箱的小齿轮轴油封间为大气，故确保鼓风机所输送的气体无油。
　　鼓风机设有独立的润滑油系统，为齿轮和轴承提供干净的润滑油，所有润滑油系统部件均与鼓风机底座组装成一体，便于机组的安装及维护。机组润滑油采用国内N46#透平油。润滑油系统包括：油箱（底座兼，含电加热器）、泵吸入过滤器、开车、停机用的电动辅助油泵、直联于低速转子上的主油泵﹑油冷却器、油过滤器、阀门及油管路等。
　　⑺ 脱水机房
　　采用离心式脱水机，其技术参数为：

数　量： 3台（2用1备） 处理能力： 30m³/h 脱水后污泥含水率： ≤75% 用 药 量： ≤4kg /t.DS

　　设计采用离心脱水机，对来自浓缩池的活性污泥进行机械脱水，使其含水率由97.5%降至以下75%，从而大大减小污泥体积，且便于运输，然后将脱水后泥饼运出厂外处置。
　　污泥由污泥进料泵输入离心脱水机，进行污泥脱水，絮凝剂由絮凝剂装置制备，通过絮凝剂计量泵输入污泥进料泵前，并与污泥混合。离心机脱水后，液相返回至前水处理系统，泥饼由泥饼螺旋输送机输出，外运。
离心脱水机具有以下特点：
　　结构紧凑、脱水效率高、密闭性好、自动化控制水平高等特点。当安全销或皮带失效而造成转鼓与螺旋之间的转速差太小时，可自动的检测出并关闭污泥和絮凝剂的进料泵；扭矩可在操作范围最小值与最大值之间任意调节，这样即可达到期望的泥饼干度而不必耗费过多的能量；先进的控制特征可使机器采取自我调节措施承载更高的过载；转速差控制系统与卧螺的rpm控制系统相连以提供非常安全的预警报。
　　⑻ 加氯间
　　采用真空加氯机，其技术参数为：

数　量： 2台（1用1备） 加氯量： 75kg/h

　　城市污水经二级处理后，水质得到改善，细菌含量大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病原菌的可能。根据卫生防疫，环保等监督部门的要求，污水处理厂出水需要消毒，本工程采用加氯消毒。
　　设计中选用手动控制真空加氯机，配套全部附属设备，并设有双探头氯气报警器，为防止意外事故发生，还另外设一套漏氯吸收装置。
　　该设备设有差压稳压器,纵使下游的水射器真空因水压而变化,亦可保证过流稳定精确。加氯机设计强度足可抵御来自水射器产生的最大真空(当氯气气源全关闭或无气源时)。防回水方面，除水射器设有隔膜式一次止回阀外,在水射器与加氯机之间的真空管道上还设有球式二次止回阀。
　　以上是我们结合工程实例，介绍的对设备选择的一点体会，该工程以顺利通过验收，经近半年来的运行实践证明，设备配置合理，运经情况良好，均达到设计要求。