IBR工艺在乡镇污水处理上的应用

张英慧，熊尚雷，赵海燕，王琴芳

（1.广西建筑科学研究设计院，南宁 530011；2.华蓝设计（集团）有限公司，南宁 530011；3.绍兴市环保科技服务中心，浙江 绍兴 312000；4.武汉芳迪环保工程有限公司，武汉 430000）

IBR工艺在乡镇污水处理上的应用

张英慧1，熊尚雷2，赵海燕3，王琴芳4

（1.广西建筑科学研究设计院，南宁 530011；2.华蓝设计（集团）有限公司，南宁 530011；3.绍兴市环保科技服务中心，浙江 绍兴 312000；4.武汉芳迪环保工程有限公司，武汉 430000）

根据广西某镇污水水质特点，总结了该污水处理厂一期采用的改良型氧化沟工艺的不足，除磷效果不佳，动力消耗大，占地面积大等问题.结合项目用地、污水排放、工期等实际情况，宜采用建设施工复杂性较小、工期较短、占地较小的工艺，经过对比后确定本污水处理厂二期采用IBR工艺，既能达到排放标准，同时占地面积小，动力能耗低，运营维护简单，经济节能.

IBR工艺；乡镇污水；污水处理厂；改良型氧化沟

1 广西某镇污水处理厂规模及进出水水质情况确定

该污水处理厂总规模5.0万m3/d，分两期建设，其中一期工程已建规模为2.5万m3/d，采用改良型氧化沟工艺；二期工程采用新型IBR工艺，规模为2.5万m3/d.此规模目前是广西境内乡镇污水处理厂建设中规模较大的污水处理厂.所以，在进水水质确定及在工艺的选择上十分慎重.

1.1 污水处理厂一期水质监测（表1）

城镇污水处理厂污水来源主要为居民生活污水、公建污水和工业废水三个部分.污水厂设计进水水质浓度的大小，直接影响污水处理工艺方案的选择，影响污水处理厂的投资成本，因此污水厂设计进水水质的确定非常关键.本工程设计进水水质主要根据一期进水监测数据、污水排放口监测数据和相似类型城镇污水处理厂进水水质等数据确定.

表1 某镇一期运行中的污水取样水质监测表

1.2 国内部分城镇污水处理厂进水指标（表2）

表2 国内部分城镇污水厂进水水质表

1.3 确定污水处理厂二期进出水水质（表3）

由于一期污水管网主要为截流式合流制收集，截污干管敷设于河道中，存在河水渗漏入截污干管的情况，而二期污水管网收集主要为新城区采用分流制与老城区采用合流制相结合形式收集，污水进水浓度相应的提高，故根据以上数据分析及结合该地区生活污水水质实际可能情况综合取值如表3所示.确定进水及出水水质，选择合适的处理工艺成为本项目的核心.

表3 污水处理厂设计进、出水水质

2 选择IBR工艺

活性污泥法常用工艺：普通曝气法、AB法、氧化沟、A/O或A2/O［1］除磷脱氮工艺、SBR［2］、MSBR［3］、IBR及其改进型工艺等.结合处理厂用地规模、气候条件、资金筹措等情况，参照国内外的研究成果及污水处理厂的运行实践，本工程属城镇小规模污水处理厂，在进行多方案比较的基础上，选用适合小型污水处理厂处理工艺进行比选.

2.1 一期改良型氧化沟工艺存在不足

该镇污水处理厂一期工程二级处理工艺为改良型氧化沟工艺，根据实际的调研，现污水处理厂管理方反馈该工艺存在以下不足之处：电量大，增加污水处理成本；嚗气不充分，对水中溶解氧的指标控制不易掌控；污泥浓度达到2 500 mg/L后，易堆积，造成污泥龄过长，易出现污泥反消化，膨化；后期投入设备维修工作量大.二期需要选择更适合乡镇污水处理的工艺才能做到经济节能，可持续发展.

2.2 IBR工艺原理介绍及工程实例

IBR（Continuous-flow Intermission Biological Reactor）技术，即连续流一体化间歇生物反应技术，是一种集厌氧、兼氧、好氧反应及沉淀于一体的连续进出水的周期循环活性污泥法［4］.这一技术在污水处理中具有广泛的应用，已经非常成熟，实际的运行证明工艺在完全能保证出水指标满足要求前提下，体现了“三低一少”的工艺优势.其内部构造如图1所示.

图1 IBR反应池构造示意图

通过设置于池底的三相分离器将反应池分为位于池中间的反应区与位于池两侧的沉淀区.活性污泥混合液通过三相分离器完成气固液的分离，沉淀区内放置斜管填料，形成沉淀的污泥自滑回流至生物反应区内，使反应池实现无动力内循环；清水由池顶出水槽收集后排放，可实现连续进水出水，避免了传统CASS工艺中通过设置滗水器及其水位控制系统带来的设备投资大，控制环节多的缺点.此外，反应池内采用潜水泵+激波传质器的射流曝气方式，与传统CASS工艺相比，减少了鼓风机房和曝气管路系统.激波传质器是将两级射流曝气与隐形双吸搅拌技术相结合的专利技术，具有可切割活性污泥絮体，强化气液传质过程，维持高生物量反应等特点.经激波传质器切割的活性污泥与常规活性污泥相比，具有粒径小、密度大、比表面积大、吸附能力强等特点，有效提高了生物反应器的有机物去除效果.

IBR技术目前已经实际应用：湖北仙桃毛嘴镇污水处理厂（4 000 m3/d）、贵州贞丰污水处理厂（8 000 m3/d）、贵州赫章污水处理厂（10 000 m3/d）、贵州普安污水处理厂（4 000 m3/d）、贵州册亨污水处理厂（4 000 m3/d）、中国一拖集团废水回用工程（3 600 m3/d）、武汉市江夏区五里界污水厂（4 000 m3/d）、湖北省仙桃市第三污水处理厂（4 000 m3/d）、贵州省遵义市新蒲新区新舟镇污水厂（3 000 m3/d）等几十个项目.同时据了解，湖南、广西及海南等省份部分乡镇正采用此工艺进行前期设计工作.

2.3 二期采用IBR工艺流程（图2）

图2 IBR工艺流程图

2.4 一期和二期工艺对比

因一期工艺（卡鲁塞尔氧化沟）建设内容包括预处理构筑物，改良型氧化沟生物池、二沉池、紫外线消毒渠、巴氏计量槽、污泥泵房、污泥脱水机房、污泥池、配电间、综合楼、门卫、机修间、车库等.其中预处理按5.0万m3/d规模进行设计并建设；氧化沟生化池、二沉池等构筑物按一期规模2.5万m3/d进行设计并建设，消毒渠、巴氏计量槽按5万m3/d规模进行设计并建设；污泥池、污泥脱水机房、综合楼、门卫、机修间等按二期规模一次建成；配电间按一期用电负荷进行建设.总占地面积因为包括远期规模的构筑物，可以按照主工艺占地面积进行对比，较有说服力（表4）.

表4 一期与二期主工艺占地面积对比表

一期工程采用属于改良型氧化沟工艺，池内设有厌氧区、缺氧区、好氧区，耐冲击负荷能力强，脱碳脱氮效果稳定，但除磷效果不佳；为维持外沟微生物量，提高脱氮效果，需采用大流量低扬程的过墙式回流泵实现内回流；采用转刷曝气器，水池较浅，供氧及搅拌动力消耗较大；水力停留时间长，具备延时曝气特点，污泥稳定，污泥量少.但由于池容较大，占地面积大，土建投资高；不需建设初沉池，但需建设二沉池；技术相当成熟，有大量工程实例.

二期采用IBR工艺，通过调节曝气、搅拌、静沉时间比调节反应池A/A/O状态，脱氮除磷效果稳定，抗冲击负荷能力强；污泥泥龄长，SVI低，产泥量少，沉降性能好；采用潜水射流曝气方式，激波传质器曝气后氧利用率高.水池较深，占地面积小；IBR内置三相分离器替代常规SBR滗水器，结构简单易于操作管理，提高了活性污泥沉淀效率；采用一体化结构设计，不需建设二沉池，节省土建投资；所需设备少，动力消耗少，节省运行投资；技术先进，已经成为适合中小城市及乡镇污水处理的成熟技术.已有大量乡镇污水处理工程实例.IBR处理工艺优点在于：该工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺.所以，减少了处理能耗，降低了运行费用.

通过以上比较及一期实际运行中存在的问题可以看出，IBR工艺相对于卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟工艺占地面积小，各方面指标均略优于（Carrousel）氧化沟工艺，IBR工艺也具有很多中小城镇运转经验与实例，两种工艺均能分别进行单独自动化控制，相互不受影响，所以本污水处理厂二期工程污水生物处理工艺推荐采用IBR工艺.

3 结语

IBR工艺具有突出的优点，与空间系列的连续流活性污泥法相比，它省去了污泥及混合液回流、二沉池等环节，因而节省运行能耗及减少相关设施；与时间系列的间歇流活性污泥法相比，具备连续进出水的特点，省去了滗水器，增加了处理设施的利用效率，并减少了提升水头.因此，IBR工艺是污水处理工艺的一种创新，脱氮除磷效果好，节省基建投资，处理能耗低，是一个全新的适合城镇污水处理的工艺，值得大力推广，本工程二期建设采用IBR工艺，目前已正在建设中.

［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.湖北村镇污水处理技术遴选及推广模式研究［D］.武汉：华中科技大学，2012.

［责任编辑王新奇］

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

张英慧（1983—），女，内蒙古赤峰人，广西建筑科学研究设计院工程师，硕士，主要从事污水处理研究.