張英慧，熊尚雷，趙海燕，王琴芳

（1.廣西建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，南寧 530011；2.華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司，南寧 530011；3.紹興市環(huán)?？萍挤?wù)中心，浙江 紹興 312000；4.武漢芳迪環(huán)保工程有限公司，武漢 430000）

IBR工藝在鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理上的應(yīng)用

張英慧1，熊尚雷2，趙海燕3，王琴芳4

（1.廣西建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，南寧 530011；2.華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司，南寧 530011；3.紹興市環(huán)?？萍挤?wù)中心，浙江 紹興 312000；4.武漢芳迪環(huán)保工程有限公司，武漢 430000）

根據(jù)廣西某鎮(zhèn)污水水質(zhì)特點(diǎn)，總結(jié)了該污水處理廠一期采用的改良型氧化溝工藝的不足，除磷效果不佳，動(dòng)力消耗大，占地面積大等問(wèn)題.結(jié)合項(xiàng)目用地、污水排放、工期等實(shí)際情況，宜采用建設(shè)施工復(fù)雜性較小、工期較短、占地較小的工藝，經(jīng)過(guò)對(duì)比后確定本污水處理廠二期采用IBR工藝，既能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)占地面積小，動(dòng)力能耗低，運(yùn)營(yíng)維護(hù)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)節(jié)能.

IBR工藝；鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水；污水處理廠；改良型氧化溝

1 廣西某鎮(zhèn)污水處理廠規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)情況確定

該污水處理廠總規(guī)模5.0萬(wàn)m3/d，分兩期建設(shè)，其中一期工程已建規(guī)模為2.5萬(wàn)m3/d，采用改良型氧化溝工藝；二期工程采用新型IBR工藝，規(guī)模為2.5萬(wàn)m3/d.此規(guī)模目前是廣西境內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)中規(guī)模較大的污水處理廠.所以，在進(jìn)水水質(zhì)確定及在工藝的選擇上十分慎重.

1.1 污水處理廠一期水質(zhì)監(jiān)測(cè)（表1）

城鎮(zhèn)污水處理廠污水來(lái)源主要為居民生活污水、公建污水和工業(yè)廢水三個(gè)部分.污水廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)濃度的大小，直接影響污水處理工藝方案的選擇，影響污水處理廠的投資成本，因此污水廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)的確定非常關(guān)鍵.本工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)主要根據(jù)一期進(jìn)水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、污水排放口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和相似類型城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)等數(shù)據(jù)確定.

表1 某鎮(zhèn)一期運(yùn)行中的污水取樣水質(zhì)監(jiān)測(cè)表

1.2 國(guó)內(nèi)部分城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水指標(biāo)（表2）

表2 國(guó)內(nèi)部分城鎮(zhèn)污水廠進(jìn)水水質(zhì)表

1.3 確定污水處理廠二期進(jìn)出水水質(zhì)（表3）

由于一期污水管網(wǎng)主要為截流式合流制收集，截污干管敷設(shè)于河道中，存在河水滲漏入截污干管的情況，而二期污水管網(wǎng)收集主要為新城區(qū)采用分流制與老城區(qū)采用合流制相結(jié)合形式收集，污水進(jìn)水濃度相應(yīng)的提高，故根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析及結(jié)合該地區(qū)生活污水水質(zhì)實(shí)際可能情況綜合取值如表3所示.確定進(jìn)水及出水水質(zhì)，選擇合適的處理工藝成為本項(xiàng)目的核心.

表3 污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

2 選擇IBR工藝

活性污泥法常用工藝：普通曝氣法、AB法、氧化溝、A/O或A2/O［1］除磷脫氮工藝、SBR［2］、MSBR［3］、IBR及其改進(jìn)型工藝等.結(jié)合處理廠用地規(guī)模、氣候條件、資金籌措等情況，參照國(guó)內(nèi)外的研究成果及污水處理廠的運(yùn)行實(shí)踐，本工程屬城鎮(zhèn)小規(guī)模污水處理廠，在進(jìn)行多方案比較的基礎(chǔ)上，選用適合小型污水處理廠處理工藝進(jìn)行比選.

2.1 一期改良型氧化溝工藝存在不足

該鎮(zhèn)污水處理廠一期工程二級(jí)處理工藝為改良型氧化溝工藝，根據(jù)實(shí)際的調(diào)研，現(xiàn)污水處理廠管理方反饋該工藝存在以下不足之處：電量大，增加污水處理成本；嚗氣不充分，對(duì)水中溶解氧的指標(biāo)控制不易掌控；污泥濃度達(dá)到2 500 mg/L后，易堆積，造成污泥齡過(guò)長(zhǎng)，易出現(xiàn)污泥反消化，膨化；后期投入設(shè)備維修工作量大.二期需要選擇更適合鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理的工藝才能做到經(jīng)濟(jì)節(jié)能，可持續(xù)發(fā)展.

2.2 IBR工藝原理介紹及工程實(shí)例

IBR（Continuous-flow Intermission Biological Reactor）技術(shù)，即連續(xù)流一體化間歇生物反應(yīng)技術(shù)，是一種集厭氧、兼氧、好氧反應(yīng)及沉淀于一體的連續(xù)進(jìn)出水的周期循環(huán)活性污泥法［4］.這一技術(shù)在污水處理中具有廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)非常成熟，實(shí)際的運(yùn)行證明工藝在完全能保證出水指標(biāo)滿足要求前提下，體現(xiàn)了“三低一少”的工藝優(yōu)勢(shì).其內(nèi)部構(gòu)造如圖1所示.

圖1 IBR反應(yīng)池構(gòu)造示意圖

通過(guò)設(shè)置于池底的三相分離器將反應(yīng)池分為位于池中間的反應(yīng)區(qū)與位于池兩側(cè)的沉淀區(qū).活性污泥混合液通過(guò)三相分離器完成氣固液的分離，沉淀區(qū)內(nèi)放置斜管填料，形成沉淀的污泥自滑回流至生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)池實(shí)現(xiàn)無(wú)動(dòng)力內(nèi)循環(huán)；清水由池頂出水槽收集后排放，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水出水，避免了傳統(tǒng)CASS工藝中通過(guò)設(shè)置潷水器及其水位控制系統(tǒng)帶來(lái)的設(shè)備投資大，控制環(huán)節(jié)多的缺點(diǎn).此外，反應(yīng)池內(nèi)采用潛水泵+激波傳質(zhì)器的射流曝氣方式，與傳統(tǒng)CASS工藝相比，減少了鼓風(fēng)機(jī)房和曝氣管路系統(tǒng).激波傳質(zhì)器是將兩級(jí)射流曝氣與隱形雙吸攪拌技術(shù)相結(jié)合的專利技術(shù)，具有可切割活性污泥絮體，強(qiáng)化氣液傳質(zhì)過(guò)程，維持高生物量反應(yīng)等特點(diǎn).經(jīng)激波傳質(zhì)器切割的活性污泥與常規(guī)活性污泥相比，具有粒徑小、密度大、比表面積大、吸附能力強(qiáng)等特點(diǎn)，有效提高了生物反應(yīng)器的有機(jī)物去除效果.

IBR技術(shù)目前已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用：湖北仙桃毛嘴鎮(zhèn)污水處理廠（4 000 m3/d）、貴州貞豐污水處理廠（8 000 m3/d）、貴州赫章污水處理廠（10 000 m3/d）、貴州普安污水處理廠（4 000 m3/d）、貴州冊(cè)亨污水處理廠（4 000 m3/d）、中國(guó)一拖集團(tuán)廢水回用工程（3 600 m3/d）、武漢市江夏區(qū)五里界污水廠（4 000 m3/d）、湖北省仙桃市第三污水處理廠（4 000 m3/d）、貴州省遵義市新蒲新區(qū)新舟鎮(zhèn)污水廠（3 000 m3/d）等幾十個(gè)項(xiàng)目.同時(shí)據(jù)了解，湖南、廣西及海南等省份部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)正采用此工藝進(jìn)行前期設(shè)計(jì)工作.

2.3 二期采用IBR工藝流程（圖2）

圖2 IBR工藝流程圖

2.4 一期和二期工藝對(duì)比

因一期工藝（卡魯塞爾氧化溝）建設(shè)內(nèi)容包括預(yù)處理構(gòu)筑物，改良型氧化溝生物池、二沉池、紫外線消毒渠、巴氏計(jì)量槽、污泥泵房、污泥脫水機(jī)房、污泥池、配電間、綜合樓、門衛(wèi)、機(jī)修間、車庫(kù)等.其中預(yù)處理按5.0萬(wàn)m3/d規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)并建設(shè)；氧化溝生化池、二沉池等構(gòu)筑物按一期規(guī)模2.5萬(wàn)m3/d進(jìn)行設(shè)計(jì)并建設(shè)，消毒渠、巴氏計(jì)量槽按5萬(wàn)m3/d規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)并建設(shè)；污泥池、污泥脫水機(jī)房、綜合樓、門衛(wèi)、機(jī)修間等按二期規(guī)模一次建成；配電間按一期用電負(fù)荷進(jìn)行建設(shè).總占地面積因?yàn)榘ㄟh(yuǎn)期規(guī)模的構(gòu)筑物，可以按照主工藝占地面積進(jìn)行對(duì)比，較有說(shuō)服力（表4）.

表4 一期與二期主工藝占地面積對(duì)比表

一期工程采用屬于改良型氧化溝工藝，池內(nèi)設(shè)有厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，脫碳脫氮效果穩(wěn)定，但除磷效果不佳；為維持外溝微生物量，提高脫氮效果，需采用大流量低揚(yáng)程的過(guò)墻式回流泵實(shí)現(xiàn)內(nèi)回流；采用轉(zhuǎn)刷曝氣器，水池較淺，供氧及攪拌動(dòng)力消耗較大；水力停留時(shí)間長(zhǎng)，具備延時(shí)曝氣特點(diǎn)，污泥穩(wěn)定，污泥量少.但由于池容較大，占地面積大，土建投資高；不需建設(shè)初沉池，但需建設(shè)二沉池；技術(shù)相當(dāng)成熟，有大量工程實(shí)例.

二期采用IBR工藝，通過(guò)調(diào)節(jié)曝氣、攪拌、靜沉?xí)r間比調(diào)節(jié)反應(yīng)池A/A/O狀態(tài)，脫氮除磷效果穩(wěn)定，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；污泥泥齡長(zhǎng)，SVI低，產(chǎn)泥量少，沉降性能好；采用潛水射流曝氣方式，激波傳質(zhì)器曝氣后氧利用率高.水池較深，占地面積小；IBR內(nèi)置三相分離器替代常規(guī)SBR潷水器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于操作管理，提高了活性污泥沉淀效率；采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不需建設(shè)二沉池，節(jié)省土建投資；所需設(shè)備少，動(dòng)力消耗少，節(jié)省運(yùn)行投資；技術(shù)先進(jìn)，已經(jīng)成為適合中小城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理的成熟技術(shù).已有大量鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工程實(shí)例.IBR處理工藝優(yōu)點(diǎn)在于：該工藝在系統(tǒng)上可以稱為最簡(jiǎn)單的同步脫氮除磷工藝，總的水力停留時(shí)間少于其他同類工藝.所以，減少了處理能耗，降低了運(yùn)行費(fèi)用.

通過(guò)以上比較及一期實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題可以看出，IBR工藝相對(duì)于卡魯塞爾（Carrousel）氧化溝工藝占地面積小，各方面指標(biāo)均略優(yōu)于（Carrousel）氧化溝工藝，IBR工藝也具有很多中小城鎮(zhèn)運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)與實(shí)例，兩種工藝均能分別進(jìn)行單獨(dú)自動(dòng)化控制，相互不受影響，所以本污水處理廠二期工程污水生物處理工藝推薦采用IBR工藝.

3 結(jié)語(yǔ)

IBR工藝具有突出的優(yōu)點(diǎn)，與空間系列的連續(xù)流活性污泥法相比，它省去了污泥及混合液回流、二沉池等環(huán)節(jié)，因而節(jié)省運(yùn)行能耗及減少相關(guān)設(shè)施；與時(shí)間系列的間歇流活性污泥法相比，具備連續(xù)進(jìn)出水的特點(diǎn)，省去了潷水器，增加了處理設(shè)施的利用效率，并減少了提升水頭.因此，IBR工藝是污水處理工藝的一種創(chuàng)新，脫氮除磷效果好，節(jié)省基建投資，處理能耗低，是一個(gè)全新的適合城鎮(zhèn)污水處理的工藝，值得大力推廣，本工程二期建設(shè)采用IBR工藝，目前已正在建設(shè)中.

［1］ BAEZA JA，GABRIELD，LAFUENTE J.Effect of internal recycle on the nitrogen removal efficiency of an anaerobic/anoxic/oxic（A2/O）Wastewater treatment plant（WWTP）［J］.Process Biochem，2004，39（2）：1615-1624.

［2］ SATOSHIT，TAKASHIO，KOICHIS.Simultaneous nitrogen and phosphorus removsl using denitrifying phosphate-accumulating organism in a sequencing batch reactor［J］.Biochem.Eng.J，2006，27（3）：191-196.

［3］ MARTINEZ JM，GOITARA A，MENDEZR.Tannery wastewater treatment：Comparison between SBR and MSBR［J］.Water Science and Technology，2003，3（5）：275-282.

［4］ 涂星.湖北村鎮(zhèn)污水處理技術(shù)遴選及推廣模式研究［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2012.

［責(zé)任編輯王新奇］

Application of IBR to the W astewater Processing in Villages and Small Towns

ZHANG Ying-hui1，XIONG Shang-lei2，ZHAO Hai-yan3，WANG Qin-fang4

（1.Guangxi Architecture Research Institute，Nanning 530011，China；2.Hualan Design（Group）Co.，LTD，Nanning 530011，China；3.Shaoxing Service Center For Environmental Protection Science&Technology，Shaoxing 312000，China；4.Wuhan Fangdi Environmental Engineering Co.，LTD，Wuhan 430000，China）

This paper gives an account of the characteristics ofwastewater in a town of Guangxi and analyzes the shortcomings in the first phase of the project of the town's sewage treatment plant，such as the poor phosphorus removal，high power consumption and land-occupation of the improved oxidation ditch technology.Based on the specific issues in the land plan，sewage discharge standards and construction duration of the project，IBR，which features simpler techniques，a shorter duration，and low land-occupation，is introduced for the second phase of the project of the sewage treatment plant.Comparison with the improved oxidant ditch technology shows that IBR canmeet the emission standard and have the advantages of low land-occupation and energy consumption，simpler operation and maintenance，low cost，and energy-saving.

IBR；village and small town wastewater；seage treatment plant；improved oxidation ditch

X799.3

A

1008-5564（2015）02-0020-04

2015-01-10

張英慧（1983—），女，內(nèi)蒙古赤峰人，廣西建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院工程師，碩士，主要從事污水處理研究.