DAT-IAT设计简介.doc

DAT-IAT（连续间歇曝气序批式活性污泥法）设计简介1. DAT-IAT工艺概述DATIAT的主体处理构筑物由需氧池DAT和间歇曝气池IAT组成，一般情况下DAT池连续进水，连续曝气，其出水进入IAT池，在此完成曝气、沉淀、滗水和排泥程序，其典型工艺流程图如图4所示。由于进水工序只发生在DAT池，排水工序只发生在IAT地，提高了整个工艺的稳定性，从而使整个生物处理工序的可调节性进一步增强。有利于去除难降解有机物。与CAST和ICEAS相比，DAT是一种更灵活、完备的预反应池，从而使DAT池和IAT池能够保持较长的污泥龄和很高的MLSS浓度，对有机物和毒物有较强的抗冲击能力。DAT-IAT工艺的主要特点如下：工艺稳定性高。由于DAT池连续进水，连续曝气起到了水力均衡作用，提高了工艺处理的稳定性。处理构筑物少，使处理流程大大简化。可脱氮除磷，通过调节IAT池的曝气时间和间歇时间，使污水在池中交替处于好氧、缺氧和厌氧的状态，为脱氮除磷创造了首要条件。DATIAT工艺同时具备SBR工艺和传统活性污泥法的优点。与其他工艺相比DATIAT的容积比是最高的，达到667，可以说是一种节省投资的工艺。表1 各种SBR工艺的基本情况和性能对比工艺类型项 目常规SBRCASSCASTDAT-IAT池型主反应区分隔为生物选择区和主反应区分隔为生物选择区、兼氧区和主反应区DAT、IAT串联进水形式间歇连续间歇连续排水形式间歇间歇间歇间歇曝气间歇间歇间歇DAT连续 IAT间歇沉淀静态半静态静态半静态周期/h484或64或6IAT4容积利用率/%5070505066.7污泥回流无无无有防止污泥膨胀一般好好较好脱氮功能尚可尚可好较好除磷功能一般一般好一般主要优点1、 设备最简单2、 操作最简单3、 沉淀出水水质好4、 脱氮除磷效果尚可1、 连续进水2、 抗冲击能力好3、 基建费省、运行费用低4、 防止污泥膨胀1、脱氮除磷效果好2、防止污泥膨胀好3、同步硝化反硝化，电耗省，池容小4、静沉水质好1、容积利用率最高2、连续进水3、水位差最小4、基建投资省主要缺点1、 周期较长，池容和排水设备较大2、 要脱氮除磷需延长周期、增加搅拌3、 水位变化大4、 至少需两池1、 周期较长，池容和排水设备较大2、 要脱氮除磷需延长周期、增加搅拌3、 水位变化大4、 至少需两池1、 池容利用率低，池容相对较大2、 少量污泥回流，能耗增加3、 水位变化大4、 至少需两池1、 回流污泥量大，能耗高2、 需脱氮除磷需延长周期，增加搅拌3、 除磷效果差实用性小型污水厂最适合可用于较大型污水处理厂脱氮除磷要求高时最适用可用于较大型污水处理厂2. DAT-IAT工艺原理DAT-IAT系统的主体构筑物是由一个连续曝气池和一个间歇曝气池串联而成。DAT连续进水、连续曝气，其出水连续流入IAT池，在IAT池完成反应、沉淀、滗水等工序。其典型工艺流程如下图所示。DAT-IAT系统是SBR工艺完善和发展的新形式。DAT的操作时连续不分阶段地进行，而IAT的操作则与传统的SBR工艺相类似，具体反应过程如下：（1）进水阶段与普通SBR工艺不同的是，DAT-IAT系统的原污水是连续进入DAT，经曝气初期处理后的污水连续进入IAT。起到了水质调节和均质的作用。 进水阶段是IAT反应池接纳污水的过程，此时反应池内水位最低。在污水六流入IAT反应池的过程中，不单纯看成水位的上升，而且也进行重要的生化反应。在此阶段可分成3种情况:曝气（好氧反应）；搅拌（厌氧反应或缺氧反应）；静置。不管什么方式或组合方法都是根据废水的性质和一个周期作为整体的处理目标来决定的。（2）反应DAT-IAT系统反应分两部分：反应首先发生在DAT，该池全天在连续进水的同时连续曝气，该池去除有机污染物机理与活性污泥法基本相同。DAT主要完成活性污泥对有机物的吸附。反应的第二部分发生在IAT，经DAT进行初步的生物处理后的污水通过两池之间双层配水装置连续进入IAT。并进行一定时间的曝气或搅拌，达到好氧反应的目的，有时为达到更高的沉淀效果，在沉淀前最短时间内进行曝气，以去除附着在污泥上的氮气。存活在IAT内的活性污泥微生物继续完成将周围环境污水中的有机污染物作为营养加以摄取、吸收，进一步氧化分解和合成代谢的过程。并将合成代谢产物-剩余污泥从IAT池排出系统。（3）沉淀沉淀只发生在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-IAT系统可视为延时曝气，其活性污泥混合液具有质轻，絮体颗粒小，易被出水带去，易扰动等特点，所以设计中将DAT注入IAT过程中的流速设置的非常低，以免对沉淀过程产生扰动。IAT活性污泥混合液的浓度在35005500mg/l之间，具有絮凝性能，可以产生成层沉淀，沉淀时泥水之间有较清晰的界面，絮凝体结成整体，共同下沉，达到澄清上清液，浓缩混合液的作用。DAT-IAT平面图见下图。（4）排水排水只发生在IAT，当池水位达到设计的最高水位时，沉淀后的上清液由滗水器缓慢排出池外。当池水位恢复到处理周期开始的最低水位时停止滗水。DAT-IAT设计参数如下表：表2 DAT-IAT主要设计参数3. DAT-IAT工艺设计3.1 DAT-IAT反应池总容积的设计计算3.1.1方法一：混合液容积+每周期进水容积反应池总容积(1)式中 反应池混合液容积，m3； Lr进水BOD5浓度，mg/l； Fw混合液挥发性悬浮固体浓度，mgMLVSS/l； Nw污泥负荷，kgBOD5/(kgMLVSS.d); Q反应池设计流量，m3/d。(2)式中 每周期进水容积，m3； t每周期到达最高水位所需时间，h；（一般为2h） Q反应池设计流量，m3/d。3.1.2方法二：按反应时间比计算式中 反应池混合液容积，m3； Lr进水BOD5浓度，mg/l； Fw混合液挥发性悬浮固体浓度，mgMLVSS/l； Nw污泥负荷，kgBOD5/(kgMLVSS.d); e曝气时间比，当DAT与IAT的容积比为1:1时，e=0.67。3.2需氧量、供气量计算和分配DAT-IAT工艺的两个池中都发生有机物降解、硝化、反硝化等反应，但它们的工况又有很大差异，需氧量也有很大不同，需要进行具体分析。从整个系统看，需氧量和供气量与其他活性污泥工艺相同，但怎样分配则是本工艺需氧量计算的特点。3.2.1总需氧量计算式中 O2 污水需氧量，kgO2/d；Q 污水设计流量，m3/d；So 反应池进水五日生化需氧量，mgBOD5/L；Se 反应池出水五日生化需氧量，mgBOD5/L；X v排出反应池系统的微生物量，kgMLVSS/d；N k 反应池进水总凯氏氮浓度，mg/L；N ke 反应池出水总凯氏氮浓度，mg/L；N t 反应池进水总氮浓度，mg/L；N oe 反应池出水硝态氮浓度，mg/L；a 碳的氧当量，当含碳物质以BOD5计时，取1.47；b 氧化每公斤氨氮所需氧量（kgO2/kgN），取4.57；c 细菌细胞的氧当量，取1.42。3.2.2标准状态下污水需氧量计算：Os=KOO2式中S O 标准状态下污水需氧量，kgO2/d；K 0 需氧量修正系数；O2 污水需氧量，kgO2/d；C S 标准状态下清水中饱和溶解氧浓度，mg/L，取9.17； 混合液中总传氧系数与清水中总传氧系数之比，一般取0.800.85； 混合液的饱和溶解氧值与清水中的饱和溶解氧值之比，一般取0.900.97；CSWT oC、实际压力时，清水饱和溶解氧浓度，mg/L；C O 混合液剩余溶解氧，mg/L，一般取2；T 设计水温，。3.2.3换算为标准状态下的供气量式中 G S 标准状态下的供气量，m3/d；S O 标准状态下污水需氧量，kgO2/d；E A 曝气设备的氧利用率，%；Ot 曝气后反应池水面逸出气体中氧的体积百分比，%。3.2.4两池需氧量分配比例DAT-IAT工艺的两个池工况有很大差异，需氧量也有很大不同。从整个系统看，需氧量和供气量与其他活性污泥工艺相同，但怎样分配到两个池则是本工艺需氧量计算的特点。（1） BOD降解需氧量（不包括内源呼吸耗氧量） BOD降解与好氧污泥量和两池的相对位置有关。DAT好氧时间比IAT长，是主要反应区，又在流程前端，BOD基本上都在此降解。根据实践经验，DAT降解BOD90%，IAT只降解10%。（2） 内源呼吸耗氧量内源呼吸耗氧量与污泥量成正比，由于两池容积相等，污泥量比值就是污泥浓度比值。IAT的污泥浓度高于DAT。所以IAT的内源呼吸耗氧量大于DAT。（3） 硝化需氧量硝化需氧量与硝化菌数量成正比，即与好氧污泥量成正比，两池的硝化需氧量比值按下式计算：式中fDATDAT硝化需氧量比值；fIATIAT硝化需氧量比值；TODDAT硝化需氧量比值(h/周期)；TOIIAT硝化需氧量比值(h/周期)；DAT高水位时污泥浓度（g/L）；IAT高水位时污泥浓度（g/L）。（4） 反硝化回收氧量前已分析DAT、IAT两池的反硝化功能都不强，所以回收氧量很有限，对总需氧量影响不大，故忽略不计。实际需氧量计算分配表如下：需氧项目分配系数（%）DATIAT降解BOD9010内源呼吸4357硝化氨氮6931需氧量比值66.733.33.3设计计算要点3.3.1DAT的污泥浓度决定于回流比，污泥浓度高有利于提高反应池容比，但回流量大，电耗增加，降低回流比可节省电耗，但带来DAT污泥浓度降低，减少有效泥龄，增大池容。根据实践经验，污泥回流比按上表2取值。3.3.2为了使回流污泥泵的运行不影响滗水，回流污泥泵的位置离滗水器要足够远。但也不能离中隔墙太近，因为DAT的混合液不断进入IAT，回流污泥泵离中隔墙太近将把刚进入的IAT混合液又打回DAT,起不到回流的作用。3.3.3回流系统设计时，在IAT两侧距导流墙一定距离处设混合液回流泵，将混合液回流至DAT池与进水进行混合搅拌。3.3.4的曝气器存在闲置的问题，计算时要根据曝气时间计算小时供气量，以此确定曝气器数量。由于曝气器利用率低，尽管的总需气量小于，一般情况下的曝气器数量都大于。3.4设计计算3.4.1设计条件某城市日排污水量60000m3，总变化系数1.36，原污水BOD5值140mg/L,进水氨氮浓度Ni值30mg/L,要求处理出水BOD5值20mg/L,进水氨氮浓度Noh值15mg/L,进水悬浮物固体浓度SS值为200mg/L,出水SS值为20mg/L。夏季平均水温，考虑污泥好氧稳定泥龄取25d，冬季计算水温10拟采用DAT-IAT系统处理。（1） 计算确定反应池主要部位尺寸。（2） 计算确定鼓风曝气系统。从水量和进、出水水质分析，本例是一中型城市污水处理厂，有去除以BOD5为代表的有机物的要求，同时要求氨氮去除50%，因此计算过程要充分考虑硝化。1.计算确定反应池主要尺寸反应池总体积（V）是由混合液所占容积（Vh）与每周期进水到最高水位时进水所占体积（Vs）之和。混合液所占容积（Vh）采用污泥负荷法进行计算。拟采用的有机污泥负荷Nw值为0.07kgBOD5/(kgMLVSS.d),DAT和IAT平均混合液污泥浓度Fw值为3500mg/L。拟采用12个（组）DAT-IAT，每池宽B=17m，长L=45m，每池混合液所占体积每池混合液所占池深，设计取3.8m，即设计最低水位为3.8m。计算反应池每周期进水所占容积，拟确定IAT周期为3h，其中1h曝气，1h沉淀，1h滗水，连续进水，从周期分析从开始进水2h时，池水水面达到最高，这是开始排水，此时进水量为单池进水2h的量，所以每池达到最高水位时进水所占容积Vs1。进水所占水深经计算单座反应池总体积V1=Vh1+Vs1=2857+357=3214m3总体积V=12V1=38568m3名义水力停留时间池内最低水位3.8m，最高水深3.8+0.5=4.3m。DAT-IAT池容比按1:1，计算DAT与IAT池长为45/2=22.5m。2.曝气系统的设计计算拟采用橡胶膜式微孔曝气装置曝气，氧利用率20%，气压为一个大气压，反应池最大水深4.3m，微孔曝气装置安装深度4.1m。（1） 平均时需氧量计算（2） 最大时需氧量计算（3）标准需氧量计算Os=KOO2Pb=1.013+0.41=1.423Pi 平均时标准需氧量：Os=KOO2=1.51x7257=10958kgO2/d最高时标准需氧量：Os=KOO2=1.51x12548=18947kgO2/d（3） 平均时供气量计算最高日供气量计算（4） 供气量分配按前节论述DAT占总供气量的65%左右，DAT单池供气量Gs1IAT 总供气量的35%左右，3h一周期，其中1h曝气，每池每天曝气8h，每池每小时曝气量:（5） 曝气装置计算本例题供气采用橡胶膜微孔曝气器。本例题拟采用直径215mm橡胶模式微孔曝气器，查样本每只曝气头供气量按大于2.23/h计，每个需安装曝气头数量：每个I需安装曝气头数量I：系统所需安装曝气头总量为：N12（NDATNIAT）10896只（6） 鼓风机选型DAT基本上是连续曝气的，IAT则是每曝气，为使鼓风机能连续运行，将座反应池分为组，座为组，将每组的运行周期错开，使每小时都有座池子的在曝气,用一台鼓风机连续向池组供气，其气量最大为个DAT加上个IAT的气量。全厂只需台工作风机即可，加上台备用，每厂共设台风机，其风量为：3x763.612333523.8Nm3/hP=0.5bar3.排水系统设计由于DAT-IAT系统排水是间歇的，本例题1h排水，在每池中3h连续排入到DAT-IAT系统的水要在1h内排出，则每池滗水器排水能力：拟选择旋转式滗水器，滗水器的堰口负荷q拟采用25L/(s.m)。计算堰口长度：确定每池采用堰口长度为7m的旋转式滗水器台，全厂共12台。滗水器从最高水位4.3m时开始滗水，到最低水位3.8m时结束，滗水高度0.5m。设备参数：4.回流污泥泵回流比，每池混合液回流量为：每池设两台回流泵，每台参数为：扬程H=23m5.剩余污泥泵全厂剩余污泥量为：系统每天产生剩余污泥总量4725kg干固体（含水率99.6），总体积1181/d。每池每周期按排剩余污泥一次，时间1h，则每池每次排泥量为12.3，采用潜污泵将剩余污泥从系统中排出到污泥处理系统，剩余污泥泵安装在IAT中靠后部位。4.自动控制在DAT池和IAT池池底均装有微孔曝气器和空气管路组成的曝气系统，在每座DAT池和IAT池中都装有一台DO测定仪及一台空气流量计，在DAT池中还设有污泥浓度计。1)DAT池和IAT池曝气阶段的自动控制DAT池和IAT池曝气阶段的控制方式分为以下三种： 时间控制时间控制方式是一种应急控制方式，只是在DO仪发生故障不能正常工作时才转换到时间控制方式。时间控制方式是反应池根据预先设定的时间程序，在曝气、沉淀和滗水过程间自动切换，循环工作。 DO控制当切换到DO控制方式后，曝气系统将根据DAT/IAT池中的溶解氧情况自动调节曝气量来保持DAT/IAT池中正常的DO水平。DAT/IAT池中DO值的控制范围设上限、下限两个点，上限为2.5mg/L，下限为1.5mg/L，当DO值高于上限值时，PLC将自动调节空气管路中的空气流量调节阀来减少对DAT/IAT池的曝气量，反之则控制调节阀加大对DAT/IAT池的曝气量。上述调控必须在溶氧仪测定值保持5min(此时间可调)后，调节阀才开始动作。如果DO值在调节阀动作后的一定时间内(可调)仍未达到正常范围,则PLC发出报警信号。 时间DO控制当选择时间DO控制方式后，DAT/IAT池的曝气将根据时间和DO两种方式进行工作，即在设定的曝气时段内，曝气系统将按DO控制方式工作，而在设定的沉淀时段内，曝气系统将转为时间控制方式。2)DAT池和IAT池中鼓风机的自动控制在每座DAT池和IAT池中分别设置一台空气流量计，在空气干管处分别设有一台空气管路压力计和一台空气流量计。鼓风机是污水处理厂的核心设备，每台鼓风机都设有一个小型PLC，对其运行环境、运行状况和准备工作进行监控，并能够自动报警停机。此外还设有一个主控盘PLC，有两个作用，一是可以控制鼓风机的启停顺序，二是设有PID调节器，可以在其上设置所要求的空气管道压力值，对几台联机时进行控制。鼓风机的操作可以分为手动控制和联动控制。手动控制时，即用手动调节出口导叶片的角度以改变供风量。当SBR反应池处于DO控制模式，鼓风机即切换到自动控制状态。当测得池中DO浓度高于或低于设定范围时，反应池中的溶解氧测定仪将信号送入系统PLC，PLC中的PID调节器会自动计算并调整空气管路中气量调节阀的开启度，使