连续流恒水位SBR工艺在小型污水厂的应用

连续流恒水位SBR工艺在小型污水厂的应用

张乐

中国恩菲工程技术有限公司北京市海淀区100038

摘要：某污水处理厂采用连续流恒水位改进型SBR工艺(简称为CSBR工艺)，该厂生化处理设计规模为4万m3/d，出水水质达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A标准。总结了该工艺运行时产生的问题及解决措施，并探讨了提高脱氮除磷能力的调节方法。

关键词：连续；小型污水处理厂；CSBR工艺；脱氮除磷；一级A标准

Abstract:Asewagetreatmentplantadoptscontinuousflowconstantwaterlevel(CSBRtechnologyforshort)modifiedSBRtechnology,thescaleoftheplantbiochemicaltreatmentdesignfor40000m3/d,effluentwaterqualitymeetthefirstlevelAcriteriaspecifiedintheDischargeStandardofPollutantsforMunicipalWastewaterTreatmentPlant(GB18918－2002)．Summarizestheproblemsandmeasurestosolvetheprocessruntime,anddiscussestheadjustingmethodtoraisethecapacityofnitrogenandphosphorus.

Keywords:continuous；smallsewagetreatmentplant；CSBRprocess；nitrogenandphosphorusremoval；thefirstlevelAcriteria；

1工程概况

北京某地区污水处理厂由于用地紧张，因此采用CSBR工艺，设计规模为2万m3/d，在预留4万m3/d处理规模用地的情况下，占地仅为29亩(1亩≈667m2)。该厂出水设计要求达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B标准，但运行实践中发现，该工艺实际出水可接近一级A标准。进水情况见表1

2工艺概述

该污水处理厂由于规模较小，采用单组CSBR池，结合倒置A2/O工艺与SBR工艺的特点进行设计。CSBR反应池包括7个生物反应格，前三格为缺氧格、厌氧格和好氧格。缺氧格的作用是利用进水中的碳源，去除由回流污泥带来的硝酸盐，以防止硝酸盐进入厌氧格，影响厌氧释磷效果。同时部分原污水进入厌氧格，通过水解酸化提供聚磷菌释磷所需的挥发酸，进行聚磷菌释磷反应。3#格为主曝气格，大部分有机物降解、硝化反应和生物过量吸磷均在此完成。4#格与6#格为对称的辅助曝气格，在3#格的基础上进行好氧生化反应。上述反应格内设备均连续运行。5#格与7#格为对称的2个SBR格，功能周期性进行互换。当其中一个SBR格进行污泥回流、间歇反应和静止沉淀过程。

3.CSBR工艺提高脱氮能力的探讨

生物脱氮主要包括氨化、硝化、反硝化过程。CSBR工艺相当于倒置A2/O工艺与SBR工艺的结合。可发生前置反硝化、同步硝化反硝化、后置反硝化等反应过程，影响脱氮的因素有硝化泥龄、好氧区DO、SBR格运行方式、各反应格停留时间、进水源、回流比、水温等[1]。针对这些影响因素，我们采取了下列措施:

(1)延长泥龄，增加污泥浓度。自养硝化菌的比增长速率较低，因此要求较长的污泥龄。由于该污水处理厂进水无机物较高，VSS/SS值仅为0.3～0.4，因此应延长污泥龄，提高污泥浓度，增强硝化效果，尤其是在冬季水温较低时，污泥活性较差，污泥龄应达到25d以上，该厂目前污泥浓度为7000mg/L以上。

(2)调节曝气量。通过改变阀门的开启度，调节至各曝气反应格的曝气量。使各曝气格承担不同的功能。3#主曝气格的功能是完成有机物的降解、硝化反应、好氧吸磷反应，因此该格内曝气量应调至最高，而4#及6#辅助曝气格为进一步进行好氧反应，该两格末端DO值为2～4mg/L为宜，由于SBR反应格在较低DO状态时，可实现同步硝化反硝化反应，达到较好的脱氮效果，因此SBR反应格曝气量设置应最少，末端DO值为1～2mg/L为宜，而且为防止过多的DO随回流污泥进入1#缺氧格影响反硝化反应，宜将SBR格靠近回流泵处的曝气阀门关闭。

(3)增加辅助曝气格搅拌器。在辅助曝气格内安装搅拌器，使其可作为过渡格。当3#主曝气格硝化反应完全时，辅助曝气格也可作为缺氧格，开启搅拌器进行缺氧搅拌，实现后置反硝化反应，提高脱氮效果。由于进水碳源不足，影响后置反硝化效果，可用泵提升部分进水(10%～20%进水)进入该格内，补充碳源，提高脱氮效率。这样进入1#格与2#格进行缺氧反硝化及厌氧释磷的反应时间相应减小。为提高回流污泥浓度可在SBR格滗水结束后，搅拌阶段开始前15～20min，将上一周期内沉淀后较高浓度的污泥回流进入1#缺氧格，与进水中碳源进行反硝化反应。通过采用上述调节后，该污水处理厂脱氮效果大大好转，脱氮效率提高20%。由于该污水处理厂设置的CSBR工艺更类似于倒置A2/O工艺，更倾向于脱氮，需采取措施提高除磷能力。

结合CSBR工艺周期运行的特点，在SBR池回流污泥的后期将PAC药剂投加在SBR池进口处的中间位置。至SBR池停止回流污泥时，投加的化学药剂随水流恰好流至SBR池的中央位置。当SBR池停止回流污泥后，继续曝气0.2～0.3h以保证化学药剂与SBR池内混合液的充分混合，且需保证化学药剂不会随回流污泥进入1#池。经过生产性试验，该厂在投药量为25mg/L时，可将TP由1mg/L降至0.5mg/L以下。

4存在的问题

CSBR工艺具有占地小，调节灵活，可实现脱氮除磷的优点，但由于该污水处理厂为雨污合流制进水，泥砂量巨大，因此运行中也出现了一些意想不到的问题，我们结合CSBR工艺的特点，采取了一系列解决措施。具体情况如下。

4.1单组池体运行，无法检修由于处理规模较小，只设置了单组CSBR反应池，这样不能分系列停水检修，只能全厂断水检修，而通常当地政府不会同意污水处理厂停运，因此造成检修困难。建议今后设计时考虑分组设计，将采取连续流的1～4#反应格设为两组并联运行，前部增加闸门，可以实现分组检修。

4.2沉砂池除砂能力不足该污水处理厂接纳的污水中携带了大量泥砂，大部分砂砾粒径在0.1～0.2mm，而目前国内的旋流沉砂池只对大于0.2mm粒径的砂砾去除率较高，因此尽管设计时，已提高了旋流沉砂的停留时间，从规范规定的30S提高到2min，但是仍然无法有效去除小粒径砂砾。这些砂砾进入CSBR反应池，对生化反应效果及设备的使用情况均造成严重影响。另外，目前应用较多的內进流式网板细格栅，对于去除小颗粒物质效果也很好[2]。细格栅孔径为1～3mm时，可大大降低沉砂池的负荷。将来改造时可考虑此方案。

4.3泥砂沉积严重，搅拌器功率不足沉砂池无法去除的大量小粒径泥砂进入CSBR反应池的厌氧格与缺氧格中，进水中无机物含量较高，因此运行时污泥浓度较高，而选择潜水搅拌器时没有考虑到泥砂很多的情况，导致搅拌器功率不足。在厌氧格、缺氧格中沉积了大量泥砂，减少了有效池容，缺氧及厌氧反应停留时间不足。由于厌氧格、缺氧格为方形池体，采用潜水搅拌器搅拌，易造成搅拌不匀，池体四角出现死角。且在池内的大量泥砂也对搅拌机的叶轮造成磨损。目前潜水搅拌器已更换为立轴搅拌机，该种搅拌器不需做底部基础，在污水处理厂正常运行时也可安装，因此非常适合该厂无法断水施工的情况。而且该种搅拌机搅拌时水力流态较好，很适合方形池体，为防止泥砂沉积，将搅拌器功率密度由原来的2W/m3提升至5W/m3。目前搅拌器运行状态良好，没有出现沉砂现象。

4.4SBR格出现滗水翻泥现象

该污水处理厂运行时污泥浓度较高，更易出现出水跑泥情况。通过多次观察，我们发现SBR格确实存在周期性水量突增而滗水带泥的现象。因此改进时从两方面入手:一是调节出水状态，避免SBR格瞬时出水量突增；二是改善SBR边格静沉条件，降低污泥界面。具体情况介绍如下:

(1)避免周期性瞬时水量增加。SBR格是靠末端空气堰进行滗水。空气堰的工作原理为：周期性向带有密封罩的溢流堰充入或排除加压空气，使罩内水位低于或淹没溢流堰堰顶而使SBR格停止或开始溢流出水。详见图1。

(2)改善SBR边格静沉条件，降低污泥界面。

①回流污泥起始阶段:为降低SBR格污泥浓度，不开搅拌器和曝气装置，进行高浓度污泥回流以增大污泥回流量。待高浓度回流一段时间后，再打开搅拌器和曝气装置进行混合液回流。此方法在前文中已叙述，该方法也可以增加反硝化反应的效果。

②回流污泥结束阶段:由于惯性，在污泥回流泵和搅拌器停止后，SBR池中液体沿池长和池宽方向的运动仍将持续一段时间，相当于减少了有效静止沉淀时间。因此可将池中污泥回流泵和搅拌器比曝气装置先关0.2～0.3h，利用气泡的垂直扰动来防止上述影响，以提高沉淀阶段SBR池的静沉效率。

③滗水阶段:将SBR边格相邻的辅助曝气格内的曝气阀门适当关闭，使辅助曝气格呈现静沉状态，以免将曝气时的污泥混合液推流进入SBR池，使出水中SS过高。

5结论

CSBR工艺结合了倒置A2/O工艺与传统SBR工艺的优点，占地小、调节灵活，污水生物脱氮除磷效果较好。但由于该污水处理厂为雨污合流制进水，过多的泥砂带来了一系列问题，因此污水处理厂选择处理工艺时，不仅要对生化处理工艺进行优选，对预处理工艺也应进行充分考虑。由于CSBR工艺调节性较强，因此针对污水处理厂出现的一系列问题[3]，结合CSBR工艺的特点，采取了一系列解决措施，使处理出水达到较好的效果。

参考文献：

[1]吴卫国，PeterL．Tinpany连续进水、恒水位的改进型SBR系统．中国给水排水，2001，17(7):17～22

[2]李亚新，郑兴灿．污水生物脱氮除磷技术，北京:中国建筑工业出版社，1998

[3]周雹．活性污泥工艺简明原理及设计计算．北京:中国建筑工业出版社，2005

作者简介：

张乐，男，1984年3月生，汉族，山西省芮城县人，学士学位，2005年7月毕业于北京科技大学环境工程专业，就职于中国恩菲工程技术有限公司，工程师，主要从事给排水及环境工程相关方面的设计研究工作。