SBR工藝在城市污水處理廠的應用

1、概述

SBR也稱為間歇曝氣活性污泥工藝或序批活性污泥工藝。1914年Ardern 和Lockett 在英國發明活性污泥時，采用的就是間歇曝氣。隨著自動控制和在線監控技術飛速發展，為SBR工藝的深入研究和發展提供了前提條件，20 世紀70 年代初美國Irvine 教授詳細定義和描述了序批式間歇反應器，1980年建成投產*個SBR法污水處理廠。我國近年來對SBR的研究和應用開展迅速，1985 年在上海建成了我國*座SBR 廢水處理設施。

2、SBR 法在城市污水處理廠的應用

2.1 工藝流程

圖1 工藝流程

該工藝流程見圖1。

2.2 關鍵技術處理

（1）旋流沉砂池。為了避免在SBR池中可能出現漂流物，從而影響出水，在沉砂池前設置細格柵4臺，每臺直徑2400mm，柵條間距10mm，以進一步去除污水中的懸浮物。細格柵下游設2個系列共設4座旋流沉砂池，設計峰值流55萬m3/d，每組（2座旋流沉砂池）處理能力為11458.33 m3/h。每池處理能力為1 750 L/s。

（2）巴氏計量槽。沉砂池下游為巴氏計量槽，槽內安裝一臺超聲波流量計，渠道內設pH計及溫度計，信號送入PLC，用來對污水廠進水進行水量、酸堿度和溫度的連續監測。當外界這些監測結果突然發生較大幅度變化時，可以及時采取相應措施避免進廠污水進入SBR池沖擊活性污泥。

（3）均勻配水。由于工程規模大，共有9組SBR池，每組池的邊池交替進水，配水管路長，容易配水不均勻，因此在設計過程中采用渠道配水，并在恒水位下交替運行，減少了管道、閘門、水泵等用量，降低了運行成本。設計采用輕型電動啟閉閘門，操作時輕便、快速、不漏水。

反應池的配水井將2 組沉砂池的污水匯集后，將其中25萬m3/d經超越管排出廠外，另25萬m3/d（峰值32.5 萬m3/d）進入SBR反應池處理。

（4）接觸池。為保證液氨的消毒效果，加氯后的水應在接觸池中停留30min后排入水體。

（5）運行程序。由于SBR反應池DAT-IAT系統采用連續進水，間歇出水方式運行，反應池既作生化反應池，又作沉淀池，因此每個運行周期中進水時間、各個反應段時間、沉淀時間的不同都影響著處理效果。所以在生產運行中根據具體情況進行優化。

2.3 工程設計

2.3.1 設計規模及水質

處理規模為25 萬m3/d。污水綜合變化系數K取1.30，截流倍數2.2，即雨季時提升泵房，格柵，沉砂池總處理能力為55萬m3/d，生化系統、消毒系統處理能力為25萬m3/d。

設計進、出水水質指標見表1。

2.3.2 主要設備及參數

（1）進水泵。進水泵型號為CP3602潛水排污泵，共10臺，9用1備。單臺技術參數如下：流量Q=5062m3/h，揚程H=12.0，電機功率215kW。進水泵系統控制采用就地手動和PLC 自動控制2種形式。

（2）鼓風機房。鼓風機房內設4臺高速離心鼓風機。單臺鼓風機流量為24000m3/h，功率630kW。

鼓風機的工作過程是通過現場控制盤來實現，該盤由PLC觸摸屏及控制水泵、電加熱器、出口閥門等電器組成，并且具有與上位協調能力機的通訊功能。

（3）污泥脫水機房。脫水機房內設3臺離心式脫水機，單臺處理量25m3/h。經離心脫水機的剩余活性污泥的含水率達80%以下。

2.4 電控設計

該污水處理廠自控系統采用集散式控制，設一個中央控制室。下設5個現場控制站。中控室設置2臺計算機互為熱備份，當一臺計算機發生故障時，另一臺計算機自動投入，代替發生故障的計算機。工程師可通過鍵盤對控制系統進行開發、參數修改等。操作員可通過操作鍵盤切換各種畫面，并通過這些畫面監視全廠工藝參數的變化情況、設備的運行狀態、故障的發生信息。

所有工藝流程中的電機設備由PLC控制，PLC位于專門的控制柜內，上設觸摸屏，所有設備運行均采用手動和自動2種控制方式。正常運行時采用自動控制方式，由現場PLC按工藝要求或時間控制池內進氣閥、潷水器、剩余污泥泵、回流污泥泵等的運行。氣閥由PLC進行開度控制以便跟蹤池內的需氧量，參照相應反應池DO儀通過操作人員進行控制。

PLC為模塊化設計，可在主PLC機上更改某些在線參數。電源斷電恢復后，PLC和安裝設備自動啟動。當設備發生故障時發生警報，并在PC上顯示設備狀態。

2.5 運行結果

運行中重點解決進出水的自動控制，供氣量調節，活性污泥濃度以及厭氧、缺氧段的控制問題。經過一段時間的調試運行，目前運行狀態穩定，出水均低于設計要求（表2）。

從運行情況來看，SBR 工藝取得了理想的處理效果（COD去除率88.4%，BOD5去除率93.9%，SS去除率95.1%），NH4+-N 和TP 也低于設計值，并且在水量超出設計規模時各種設備運轉正常。可以看出，

SBR 工藝*適用于撫順的污水處理工藝。

3、問題與討論

在生產運行過程中發現有些問題需進一步優化。

（1）污泥濃度的多少對出水水質的影響。污泥濃度的多少對出水水質有一定的影響。當污泥濃度過低時處理不夠充分，但出水懸浮物較少。當污泥濃度過高時處理效果好但出水懸浮物較多。尤其是當污泥沉降比高于60時，在現場可以看見潷水后期有大量帶泥現象。直接影響出水水質的視覺效果（懸浮物較多），所以經過運行分析應控制污泥沉降比在15~30之間zui為理想。

（2）曝氣頭的堵塞問題。每組SBR池（共9組）設DAT池有2880只曝氣頭，IAT池有1376只曝氣頭，由于污泥沉降于池底和曝氣管道進水等原因，容易造成曝氣頭堵塞和曝氣，影響曝氣效果，在實際的運行中采用降低水位增加曝氣量達到去除沉積在曝氣頭表面的污泥。對于脫落的曝氣頭要及時更換或堵塞，以避免影響其他曝氣區域。同時要定期打開放空閥排出管道中的積水。

（3）處理成本分析。污水廠的運行成本主要在電費上，而鼓風機是主要消耗電量的設備。通過公式求得風機軸功率：

式中，N為鼓風機的軸功率；G為曝氣量，單位為m3/h；P為風壓，單位為kPa。

通過公式可以看出，在不影響正常出水的情況下，減少風機的曝氣量會降低鼓風機的軸功率，從而達到節省處理費的目的。

4、結語

該工藝的主要性能特點是：運行操作靈活，通過時間上的有效控制和變化來滿足多功能的要求，通過調節曝氣時間滿足出水水質要求，效果穩定。工藝簡單，調節池容積小或不設調節池，不設二次沉淀池，占地少，投資省，運行費用低。反應過程基質溶度梯度大，反應推動力大，對水量、水質變化的適應性強。耐有機負荷和有毒物質負荷沖擊能力強，運行方

式靈活，靜止沉淀，出水水質好。厭氧（缺氧）和好氧過程交替發生，泥齡短且活性高，能有效地防止污泥膨脹，同時脫氮除磷效果好。

從SBR 工藝應用于撫順三寶屯污水處理廠的運行情況來看，在正式運行的多年時間，其污水處理效果穩定，出水水質均已達到設計要求，使渾河的水質有明顯改善，其環境及社會效益顯著，同時也為大型城市污水處理廠SBR工藝的應用積累了經驗。