项目简介

　　经典SBR工艺投资最少，运行操作灵活简便，但间歇运行方式不能满足连续处理污水和要求。ICEAS和CASS工艺通过在前端增设生物选择区或预反应区来达到连续处理的需要，可它们更多采用延时曝气方式，就损失了SBR工艺高效的特性。DAT-IAT工艺将预反应区变为一个连续的活性污泥池，进一步提高容积利用率。随后的MSBR和UNITANK工艺在扩大连续式反应区，继续增大容积利用率同时，也增加了各池间的污泥分布不均匀性问题。周律在邯郸市东郊污水厂中三沟氧化沟工艺的测试中得出，三条沟的污泥浓度分布为5.3g/L、2.0g/L和5.0g/L，其污泥分布呈现严重的不均匀状态。依据工作状态而得出的参与工艺的污泥量系数为48％，这也意味着超过一半的污泥处于非工作状态。王凯军提出了曝气沉淀一体化反应器池容利用率的概念，将容积、时间、污泥量以及设备等利用的效率综合在一起，反映出工艺系统的利用率。由此可见，提高工艺的中间曝气池容、反应时间及污泥量都将会大大提高池容利用率，也即处理效率。

　　北京市环境保护科学研究院研制的交替式内循环活性污泥反应器(AICS)在吸收传统活性污泥法、氧化沟和改进SBR工艺的基础上提高了设备和池容利用率，降低了投资和运行费用。

项目背景

　　国外对SBR的研究及应用主要集中在澳大利亚、美国和日本。在SBR的应用方面主要以中、小规模的城市污水为对象，重点放在除磷脱氮的效果上。同时，在工业废水(如酿造、屠宰、食品加工等)的治理方面也获得了成功的应用。澳大利亚以应用SBR著称，近10多年来建成了SBR污水处理厂近600座，其中中型及大型的SBR污水处理厂也日益增多，在澳大利亚的新南威尔士州和维多利亚后已建成的日处理量7万吨的污水处理厂，其大型SBR反应池单池处理量为12000m3/d的，并且正在兴建的日处理量21万吨的大型SBR污水处理厂，所采用的方法包括ICEAS法、CASS法、IDEA法及DAT-IAT法等SBR的变型。美国环境保护局把SBR作为替代常规活性污泥法技术而加以推广。日本1970年以后开始重新掀起了对SBR的研究热潮，对SBR法给予了高度评价，并把该项技术作为90年代污水处理省能技术研究的一个课题继续加以研究推广。

　　国内对SBR的研究起步于20世纪80年代，在相继引进消化吸收了国外的研究成果的同时，建成了多项采用国外设备工艺的SBR污水厂。但在实际运行当中改进SBR工艺的仍然存在着诸多问题。

项目创新点

　　1. 理论创新

　　(1) 提出了池容利用率的计算方法

　　提出影响交替式工艺运行及费用的池容利用率问题，并且通过改变曝气时间、池容以及污泥分布三个因子来提高池容利用率。

　　(2) 提出了动态沉淀理论

　　AICS工艺是连续进水连续出水的交替式工艺，两侧边池周期交替以曝气—静沉—出水三个运行阶段运行。出水前要先进行静态沉淀。这里的静态沉淀过程是理想化静止沉淀，不受任何干扰，是传统二沉池所不具有的过程。静态沉淀过程，是理想化的沉淀方式，无任何干扰；静沉以后，开始动态出水。

　　虽然在形式上与传统二沉池的连续进出水有些相似，但这个动态沉淀过程是一个逐渐变化的过程，它由泥水完全分离的状态逐渐过渡为传统二沉池的边沉淀边出水的动态平衡过程，是一个静态—过渡状态—动态平衡的变化过程。这就是动态沉淀理论的基础。由于静态沉淀过程和动态平衡的存在，系统的表面负荷具有很大提高空间。采用动态沉淀理论指导反应器的设计，将AICS工艺的设计沉淀表面负荷提高了近2倍，对AICS工艺的不同堰口形式的负荷提出设计依据。

　　2. 技术创新

　　交替式内循环好氧生物反应器改变传统SBR进出水控制方式，同时又是对其它改进SBR的优化。循环系统的增加，改善了污泥分布，提高了池容利用率。

　　交替式内循环好氧生物反应器作为改进SBR的一种，具有独特的循环系统和曝气沉淀交替方式，同时增加了高效内循系统使得反应器内污泥分布更加均匀，在结构改进的同时，从运转的角度提高了反应器池容利用率提高了20%。

　　动态沉淀的方式，保证了出水的效果。动态沉淀与静态沉淀的结合，即保证了出水水质的稳定又进一步提高了池容利用率，是同时兼有SBR出水稳定间歇作用、氧化沟抗冲击能力和高效微孔曝气于一身的新型工艺。

　　解决了系统的连续性问题。AICS反应器采用连续进水连续出水的运行方式。连续进水解决了传统SBR反应器因间歇进水而不得不采用多个小反应器轮流运转的问题，使得AICS反应器更加适应大型城市污水处理厂；连续出水同时避免了间歇出水带来后续消毒计量及深度处理运行不便的问题，而消毒计量及深度处理是今后大中型城市污水处理厂的发展趋势。

　　3. 工艺创新

　　交替式内循环好氧生物反应器在传统SBR及其它SBR变形工艺的基础上发展演变而来，其在工艺特性上继承了SBR工艺的灵活多变、节省投资、曝气沉淀一体化等特点，并且通过增设内回流系统使系统兼有完全混合式和推流式的水力特点，如下图1为AICS工艺反应器的运行所示。

　　同时去除多种营养物。AICS反应器不但可以去除有机物，还可以通过运行方式的改变实现同时除磷脱氮。

　　4. 结构创新

　　传统的三沟氧化沟和UNITANK工艺是由三池串联的结构形式，而交替式内循环好氧生物反应器变增加为四池分布的结构形式，两个中沟同时曝气的结构形式与三池的UNITANK系统池容利用率提高了18％，提高了反应的有效体积，提高了工艺的去除效率。

社会经济效益

　　我国目前污水处理行业任务大、资金相对短缺，降低污水处理系统的运行费用低、提高处理效率，对于我国城市污水处理节能降耗具有重要意义。通过以产业联盟集中优势力量，从工艺技术、设备、建设等角度进行对改进SBR工艺设备的成套化研究，集成优化相关技术设备，降低主体设备的投资成本，提高国产设备使用寿命，降低运行费用。项目不仅对于我国城市污水处理有着重要意义，而且通过项目运作形成包括核心企业、紧密型合作企业构成的企业联盟，有效推动我国水处理相关环保产业的发展。

　　AICS工艺不仅保留了传统SBR工艺的处理效率高、运行简便灵活等特点，同时采用中、高负荷设计的思想，在其配套的关键设备进行国产化、系列化以后，其投资、能耗、运行成本均有效降低，这将直接导致污水处理系统的成本降低，为国家节约较大的基建建设投入，同时还可以加速市政污水建设的步伐，形成良好的社会效益。

　　AICS技术工艺目前已在全国范围内有数十座污水处理厂应用，直接投资额度8~10个亿元，采用高效、节能的AICS工艺后可为国家节省投资近亿元。根据《国民经济和社会发展“十一五”规划》要求，“十一五”期间新增城镇污水处理规模4500万吨/日，改造和完善现有污水处理厂及配套管网，配套污泥安全处置和再生水利用。如果按静态投资(考虑配套管网)处理每立方米污水投资为2000-3000元的低限值计算，则需投资900-1350亿元。如果采用AICS工艺后，可为国家节省的投资和运行费用将不可估量，创造了良好的经济效益。

　　项目承担单位：

　　北京市环境保护科学研究院

　　地址：西城区北营房中街59号

　　邮编：100037

　　电话：88362293-814

　　网址：www.cee.com.cn

　　项目推荐单位：

　　北京市科学技术奖励工作办公室

　　地址：西直门大街16号（市科委院内北楼104房间）

　　邮编：100035

　　联系电话：66186832  66188227