SBR设备DAT-IAT工艺

DAT-IAT法是SBR工艺中继ICEAS、CASS、CAST、IDEA、法之后不断完善发展的一种新方法，它的反应机理以及污染物质的去除机制和CFS、传统SBR、相同，仅是构筑物的构成方式和运行操作不一样。原污水首先经DAT池的初步生物处理后再进IAT池，由于连续曝气起到了水力均衡作用，提高了整个工艺的稳定性，进水工艺只发生在DAT池，排水工艺一直发生在IAT池，使整个生物处理系统的可调节性进一步增强，有利于有机物的去除。一部分剩余污泥由IAT池回流到DAT池。与CAST和ICEAS工艺相比，DAT池是一种更加灵活、完备的与反应器，从而使DAT池与IAT池能够保持较长的污泥龄和很高的MLSS浓度，对有机负荷和毒物有较强的抗冲击能

力。

一、DAT-IAT工艺的流程

1、DAT-IAT的工艺组成

DAT-IAT工艺主体构筑物是由两个串联的反应池组成，即需氧池（Demand Aeration Tank）和间歇曝气池（Intermittent Aeration Tank），一般情况下DAT池连续进水连续曝气，其出水进入IAT池，在IAT地完成曝气、沉淀、滗水和排除剩余活性污泥。

DAT-IAT是序批式活性污泥法（SBR法）的一种变形工艺。DAT-IAT系统的主体构筑物是由1个连续曝气池（DAT）和1个间歇曝气池（IAT）串联组成。DAT连续进水，连续曝气（也可间歇曝气），期初谁连续流入IAT池，在IAT池完成反应、沉淀、滗水等工序。IAT也是连续进水，但间歇曝气。处理水和剩余污泥均由IAT排出。DAT-IAT介于传统活性污泥法和典型的SBR法之间，既有传统活性污泥法的连续性和高效性，又具有SBR法的灵活性，适用于水质水量变化大的中小城镇污水和工业废水处理。

DAT-IAT工艺流程如图5-24所示。DAT池为主反应区，也为需氧池，污水连续流入的同时，还有从IAT反应区回流的混合液投入，进行连续曝气，也可以根据进水和出水进行间歇曝气，充分发挥了活性污泥的生物降解作用，大部分的可溶性有机污染物被去除。IAT按传统SBR反应器运行方式进行周期运转，处理后的上清液和剩余污泥的排除均在IAT内完成。DAT对进行的水质调节、均衡作用，使得进入IAT的水质稳定，有机物附和低，提高了对水质变化的适应性。另外IAT的C/N值较低，有利于硝化菌的繁衍，能够发生硝化反应。又由于间歇曝气能够在时续上形成好痒/缺氧/厌氧交替出现的环境，在去除BOD5的同时，取得一定的脱氧除磷效果。IAT的反应机理以及污染物质的去除机理与传统SBR基本相同，仅是构筑物为连续进水，曝气是周期性的。

 

IAT的操作由进水、反应、沉淀、滗水和闲置等5个基本阶段组成，从污水流入开始到闲置时间结束算作1个周期。在一个周期内上述过程周而复始、反复进行，达到不断进水进行污水生化讲解的目的。因此，该工艺的主要处理构筑物为DAT-IAT反应池，不需要连续流活性污泥法中必须设置的初沉池、回流污泥泵房、二沉池等构筑物。也正因为如此，该工艺对格栅和沉砂池的要求就更高，要求格栅的间隙尽可能小。

 

2、DAT-IAT工艺的运行流程

DAT-IAT是在1组反应池中，在时间进行过程中，通过实现各种运行状态来达到目的的不同操作，即不管什么方式或其组合方法都是根据废水的性质和1个周期作为整体的处理目标来决定的。DAT的操作是连续不分阶段的进行，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

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。连续进水是对进水的控制大大简化，这样的双池系统还起着调节和均质作用。而且还减少了管路和进水电动阀门的费用，这是不同的SBR处理工艺是否适用于大型污水处理厂的首要条件。

原污水连续地进入DAT，并经连续曝气后通过DAT与IAT之间双层导流设施进入IAT。由于原污水仅仅流入DAT池，DAT池不直接排放处理水，因此，在系统运行过程中即使有水质水量的变化，对处理出水水质没有太大的影响。而对于IAT反应池，进水阶段是其接纳污水的过程。在污水流入开始之前是上1个周期的排水或闲置状态，因此反应池内污泥混合液起着回流污泥的作用，此时反应池内水位最低。再进水过程所决定时间内即达到最高水位之前，反应池的排水口一直处于关闭状态以接纳污水的流入。但在此过程中不能将其看成是单纯的水位上升，在此阶段，IAT池内还进行着重要的生化反应：曝气：进行好氧反应，有机物几乎再进水过程中被氧化掉；搅拌：进行厌氧反应或缺氧反应，抑制好氧反应进行；静置。

 

2）反应阶段

该阶段反应首先发生在DAT，该池全天在连续进水的同时连续曝气，池中水流呈完全混合流态，其主要任务是完成活性污泥对有机物的吸附。在污水开始与活性污泥接触后的较短时间内，进水中的有机污染物即被大量除去，完成物理吸附和生物吸附，污水中呈悬浮和胶体状态的有机污染物即被活性污泥凝聚和吸附而去除，并且被吸附在微生物细胞的表面的有机物会被微生物逐步摄入体内。由于该系统为连续进水，对整个反应系统起到水力均衡的作用。

反应的第2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不断地进入IAT，按工艺计算要求进行一定时间的曝气或搅拌，从而达到好氧反应的目的（去除剩余的BOD5和硝化）。一般来说，DAT与IAT需氧量之比为65:35，有时为达到更好的沉淀效果，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将周围环境污水中的有机污染物作为营养加以摄入、吸收，进一步氧化分解和合成代谢，并将合成代谢产物剩余污泥从IAT池排出系统。

 

对贮存在微生物细胞表面和体内的有机污染物充分的加以代谢，是活性污泥微生物进入内源呼吸期，使其再生，提高活性，并回流到DAT中的过程。IAT向DAT的回流比可视水质和MLSS质量分数控制在100%~450%。排除剩余污泥也可以在本阶段进行。

3）沉淀阶段

DAT-IAT可视为延时曝气，沉淀发生在IAT，其活性污泥混合液具有质轻、絮体颗粒小、易被出水带去、易受扰动等特点，因此为避免沉淀过程产生扰动，在设计中需将DAT注入IAT过程中的流速设置的非常低。当IAT停止曝气后，有效地防止了污水自DAT流入IAT时，出现水力短流或扰动已沉淀的污泥层的现象，因此具有良好的沉淀效果。IAT活性污泥混合液的质量浓度为2~4mg/L，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。

 

4）排水、排泥

排水过程发生在IAT内，当池水水位达到设计的最高水位时，沉淀后的上清液由设置在IAT末端的滗水器缓慢地排出池外。当池水水位恢复到处理周期开始的最低水位时停止滗水。IAT反应池底部沉降的活性污泥大部分作为该池下个处理周期使用，一部分污泥用污泥泵连续打回DAT池作为DAT的回流污泥，剩余污泥引至污泥处理系统进行处理。

5）待机

一个运行周期的完成以IAT滗水的停止为标志，两周期间的间歇时间就是待机阶段。该阶段可视污水的性质和处理要求决定其长短或取消，富余的时间可增加到其他阶段。

 

再以除磷为目的的装置中，剩余污泥的排放一般是在曝气阶段结束，沉淀开始的时候进行。

SBR工艺由于具有简易、高效、低耗等优点，近年来在国内外得到了较为广泛的应用，但是SBR工艺所存在的一些技术问题使其应用受到一定程度的限制。第一，SBR工艺是间歇进水、间歇曝气，这不仅使曝气阶段反应池的利用率降低，而且鼓风曝气机由于间歇运转，其额定风量和功率也比较高，整个工艺的运行变得不够稳定；第二，原污水间歇进入反应池需要安装较为复杂的顺序进水闸阀及自控系统；第三，当进水量较大时，SBR工艺需要多套反应池并联运行，增加了系统的复杂性；第四，对于一些高浓度的有机废水需要较长的反应时间。

为了解决以上问题，DAT-IAT工艺在同一个反应池中设置导流墙，导流墙的前后分别作为DAT池和IAT池。原污水连续进入DAT池并连续曝气，对整个处理系统起到了水利均衡的作用，显著提高了系统运行的稳定性，特别是处理高浓度有机废水时，连续曝气加强了对难降解有机物的降解，相对缩短了运行周期，使鼓风曝气机的额定风量和功率也随之减少；而且DAT池的连续进水，利用普通的污水泵就能实现该操作，完全不必采用复杂的顺序进水闸阀和自控系统。因此，DAT-IAT工艺不仅具备SBR工艺的诸多优点，而且解决了SBR工艺所存在的问题，是一项值得研究和推广的新工艺。

 

二、DAT-IAT工艺的特点

1.DAT-IAT工艺的优点

DAT-IAT工艺主要优点如下

（1）工艺稳定性高。由于DAT池连续进水，连续曝气，起到了水利均衡作用，特别是处理高浓度难降解废水时，DAT池连续曝气加强了对有机物的讲解速度，相对缩短了运行周期，提高了工艺处理的稳定性。

（2）容积利用率高，基建投资省。对于曝气池和二沉池合建构筑物来说，在保证沉淀效果的前提下尽可能提高曝气容积比，可以减小池容，降低基建投资。DAT-IAT工艺在省去了二沉池等构筑物的基础上具有最高的曝气容积比，可达到66.7%，传统SBR工艺一般为50%~60%。可以说DAT-IAT工艺是一种节省基建投资的工艺。

 

（3）设备利用率高。DAT池连续进水，连续曝气，不需要安装复杂的顺序进水闸阀和自控系统，并提高了鼓风曝气机的利用率，使其额定风量和功率减小。

（4）工艺灵活性高，可调节性强。DAT-IAT工艺的连续进水和连续曝气，可已根据原水水质、水量的变化调整IAT池的运行周期，使其处于最佳工况；同时进水只发生在DAT池，排水只发生在IAT池，使系统的可调节性进一步增强，有利于有机物的去除。

 

（5）可脱氮除磷。IAT池的C/N值较低，有利于硝化菌的繁殖，能够发生硝化反应而且间歇曝气能够在时间上形成良好的好氧/缺氧/厌氧交替出现的环境，在去除BOD5的同时，可以取得一定的脱氮除磷效果。

（6）水位差最小。不论IAT池出于何种反应阶段，DAT池都是连续进水的，只是当IAT池处于沉淀阶段时，为避免进水对沉淀过程产生影响，将DAT池水注入IAT池的流速设计的非常低。其水位差小于1m。

（7）受负荷变化影响小。由于DAT池只进水而不直接接排水，因此DAT-IAT运行中即使有水量与水质的变化，对出水水质也没太大的影响。

（8）处理构筑物少，使处理流程大大简化。

 

2.DAT-IAT工艺的缺点

客观地认识和评价一个新的工艺是进一步开发研究的基础，尽管DAT-IAT工艺有如前所述的诸多优点，但同时也存在一些不足之处：

（1）回流污泥量大，能耗高。为了保证DAT池内较长的污泥龄和较高的微生物浓度，需在IAT池内安装污泥泵，将IAT池内的部分污泥用污泥泵连续抽回DAT池。

（2）脱氮除磷需要延长运行周期，增加搅拌。脱氮除磷要求好氧/缺氧/厌氧/交替的环境，由于该工艺的缺氧、厌氧环境是从好氧环境转变过去且只发生在滗水阶段末期，反硝，脱氮除磷的效果是有限的，因此，可根据要求增加搅拌装置延长缺氧、厌氧的时间，但这却相应地延长了运行周期。

 

（3）除磷效果差。由于DAT-IAT工艺的厌氧只发生在滗水阶段末期，持续时间很短，磷的释放不充分，并且IAT池中残留的溶解氧和NOx-N浓度对其也会产生影响；同时，滗水阶段末期科生物降解的有机物浓度很低，使聚磷菌没有合适的基质可利用；此外，泥龄越短，除磷效果越好，而DAT-IAT工艺属于长泥龄工艺，故而除磷效果差。

 

3、DAT-IAT工艺的发展

1）BD/DAT-IAT

DAT-IAT工艺和传统SBR工艺一样，虽然在处理污水方面都有很多的优点，但同时也存在一些不足之处。DAT-IAT工艺最大的缺点就是除磷效果差，因此针对这个问题，在DAT-IAT工艺的基础上开发了BD/DAT-IAT工艺。

BD/DAT-IAT工艺是在DAT-IAT工艺原理的基础上，将处于厌氧环境的生物选择区与DAT-IAT工艺有机结合的一种新工艺。其平面布置与DAT-IAT工艺（图5-25）相类似，只不过是在DAT池前面加了一个生物选择区。为了使厌氧环境更佳，通常在生物选择区内增加搅拌。这种工艺不仅具有基质浓度梯度和较高的絮体浓度，而且有较高的耐冲击负荷能力。生物选择区的设置除了能有效地抑制污泥膨胀外，最主要的作用是能够为竞争力很差的聚磷菌创造专门的厌氧环境，以消除滗水阶段末期溶解氧和NOx-N对磷的不利影响，并且生物选择区内聚磷菌具有足够的基质用来存储能量，为下一阶段的摄磷做好准备。

 

BD/DAT-IAT工艺与其他传统SBR工艺的变形工艺想必是最有优势的，它除了具有DAT-IAT工艺的诸多优点外，还具有自身的一些特点：

（1）除磷效果好。这是BD/DAT-IAT工艺最主要的特点。由于生物选择区设置在整个工艺的最前端，不仅为除磷创造了良好的厌氧环境，消除了滗水阶段末期溶解氧和NOx-N对摄磷的不利影响，而且在很大程度上满足了聚磷菌对易生物降解有机物浓度的要求；此外，DAT池连续曝气也降解了大部分有机物，削弱了有机物对脱氮过程中硝化作用的抑制作用。

（2）无基质和毒物的抑制作用。BD/DAT-IAT工艺采用连续进水，DAT池连续曝气，可以有效地限制有机污染物在反应池内的积累，不会引起基质抑制和毒物抑制。

（3）基质去除率高。研究表明，当BD/DAT-IAT工艺的回流比为20%~30%、生物选择区与整个工艺系统的体积比大于6%时，系统的总磷去除率大于90%。

 

 

2）MDAT-IAT

MDTA-IAT（Modified Demand Aeration Tank-intermittent Aeration Tank）同步脱氮除磷工艺是在传统DAT-IAT工艺基础上研制的一种新的废水生物处理工艺，它的运行方式和反应机理不仅保留了间歇式的优点，而且容积利用率高；同时，针对原工艺间歇排水造成水位变化大和脱氮除磷效率不高的特点，该工艺在设置上采用连续进水，连续或间歇出水的灵活运用方式，在反应器的布置上突出了生物强化除磷，脱氮除磷效果好与一般DAT-IAT工艺。