【詳解】IBR污水處理工藝
IBR（Continuous-flow Intermission Biological Reactor）技術(shù)，即連續(xù)流一體化間歇生物反應(yīng)技術(shù)，是一種集厭氧、兼氧、好氧反應(yīng)及沉淀于一體的連續(xù)進(jìn)出水的周期循環(huán)活性污泥法。
該技術(shù)是針對(duì)我國(guó)城鎮(zhèn)污水有機(jī)物負(fù)荷較低、氮和磷濃度較高的特點(diǎn)，特別研發(fā)的節(jié)能型城鎮(zhèn)污水生物處理技術(shù)，并通過(guò)國(guó)家科學(xué)技術(shù)部的成果驗(yàn)收。通過(guò)幾年的工程應(yīng)用完善與發(fā)展，該技術(shù)已經(jīng)成為適合城鎮(zhèn)污水處理的成熟技術(shù)。
（1）技術(shù)來(lái)源和背景
IBR技術(shù)源自國(guó)家“十五”863重大科技專項(xiàng)中的高新技術(shù)研究課題：1）“城市污水生物/生態(tài)處理技術(shù)與示范”（編號(hào)：2003 AA60 1110）；2）“污水生物--生態(tài)處理技術(shù)集成與設(shè)備成套化”（編號(hào)：2005 AA601060）的成果，系該項(xiàng)目研發(fā)的系列技術(shù)中的核心技術(shù)，通過(guò)了國(guó)家科學(xué)技術(shù)部的成果驗(yàn)收。
（2）基本原理
IBR生物處理工藝是一種集厭氧、兼氧、好氧反應(yīng)及沉淀于一體的連續(xù)進(jìn)出水的，間歇曝氣的周期循環(huán)活性污泥法。通過(guò)調(diào)節(jié)曝停比營(yíng)造出污水在反應(yīng)池中的多級(jí)A/A/O狀態(tài)，使污水在反應(yīng)池中處于較好的狀態(tài)的脫氮除磷工況，以最大限度地去除氮和磷。根據(jù)原污水水質(zhì)、水量、水溫、季節(jié)變化調(diào)節(jié)生物反應(yīng)池曝、攪、沉周期，從而實(shí)現(xiàn)生物反應(yīng)池曝量較小且較大限度的脫氮除磷，系統(tǒng)整體節(jié)能的目的，是低能耗脫氮除磷先進(jìn)技術(shù)。
通過(guò)多年的研究加實(shí)踐，已經(jīng)形成了包括生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、絮凝動(dòng)力學(xué)和沉降動(dòng)力學(xué)的完善的理化體系。它同時(shí)兼具按空間分割的連續(xù)流活性污泥法及按時(shí)間進(jìn)行分割的間歇性活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)。
IBR工藝流程簡(jiǎn)單，分期建設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，根據(jù)需要調(diào)整設(shè)計(jì)可滿足出水達(dá)到《城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002中不同排放標(biāo)準(zhǔn)要求（如一級(jí)B、一級(jí)A、或回用水標(biāo)準(zhǔn)）。
2、IBR的技術(shù)特點(diǎn)
IBR工藝與其他工藝相比，具有較大的優(yōu)勢(shì)。科技部驗(yàn)收結(jié)論：技術(shù)水平為國(guó)內(nèi)專業(yè)國(guó)際先進(jìn)。
與A20、氧化溝等空間系列的連續(xù)流活性污泥法相比，省去了污泥及混合液回流、獨(dú)立設(shè)置二沉池等環(huán)節(jié)，因而節(jié)省運(yùn)行能耗及減少相關(guān)設(shè)施。
與SBR、CASS等時(shí)間系列的間歇流活性污泥法相比，具備連續(xù)進(jìn)出水的特點(diǎn)，省去了潷水器，提高處理設(shè)施的利用效率，并減少了提升水頭。節(jié)省基建投資，處理能耗低。
其優(yōu)勢(shì)總結(jié)為以下幾個(gè)方面。
（1） 構(gòu)筑物少，節(jié)省用地
由于其連續(xù)進(jìn)出水的特性，IBR池可方便地與平流沉砂池
及后續(xù)的消毒渠合建，整個(gè)污水處理廠工藝構(gòu)筑物只有二座：調(diào)節(jié)池、IBR綜合池。因此，流程布置順暢，平面簡(jiǎn)潔，用地節(jié)省。其較低占地指標(biāo)為0.5-0.8 M2 / M3 ﹒d-1 ，遠(yuǎn)低于《小城鎮(zhèn)污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》的1.0-1.5 M2 / M3 ﹒d-1。
各種工藝生產(chǎn)構(gòu)筑物對(duì)比表
生產(chǎn)構(gòu)筑物
建筑物名稱
工藝名稱
IBR
時(shí)間系列
空間系列
A2/O
A/O
氧化溝
SBR、ICEAS、UNITANK
1、調(diào)節(jié)池
2、IBR綜合池
3、污泥脫水間
4、辦公室
1、調(diào)節(jié)池
2、初沉池
3、缺氧池
4、厭氧池
5、好氧池
6、二沉池
7、消毒池
8、鼓風(fēng)機(jī)房
9、污泥脫水間
10、辦公室
1、調(diào)節(jié)池
2、初沉池
3、厭氧池
4、好氧池
5、二沉池
6、消毒池
7、鼓風(fēng)機(jī)房
8、污泥脫水間
9、辦公室
1、調(diào)節(jié)池
2、氧化溝
3、二沉池
4、消毒池
5、污泥脫水間
6、鼓風(fēng)機(jī)房
7、辦公室
1、調(diào)節(jié)池
2、SBR組池
（一組四池）
（或ICEAS）
（UNITANK）
3、消毒池
4、污泥脫水間
5、控制室
6、鼓風(fēng)機(jī)房
7、辦公室
（2） 機(jī)電設(shè)備少、能量消耗低、運(yùn)行費(fèi)用低
IBR工藝 需要配備的機(jī)電設(shè)備非常少，IBR綜合反應(yīng)池內(nèi)機(jī)電
設(shè)備只配備激波傳質(zhì)器配套水泵和潛水?dāng)嚢杵鳎{(diào)節(jié)池中配備提升泵和粗格柵，污泥間配備污泥濃縮設(shè)備。
系統(tǒng)內(nèi)的動(dòng)力設(shè)備只有潛污泵與攪拌設(shè)備，所需的能耗為污水
提升、IBR生物反應(yīng)池內(nèi)維持兩種模式運(yùn)行所耗的電能，能耗非常低。
就整個(gè)污水處理廠系統(tǒng)而且，除了IBR池的能耗之外，不存在污泥回流和混合液回流能耗，只有提升泵站能耗及污泥濃縮所需能耗。由于連續(xù)進(jìn)出水的特性，IBR池進(jìn)出水水頭相差小。污水處理系統(tǒng)配置的集中自控系統(tǒng)可以根據(jù)原污水水質(zhì)，靈活地控制IBR的運(yùn)行模式，在保證出水水質(zhì)的前提下，使工藝的能量消耗較小化。
（3）控制簡(jiǎn)單
工藝設(shè)備少，同時(shí)IBR內(nèi)的激波傳質(zhì)器及潛水?dāng)嚢杵髟O(shè)備只
須按照時(shí)間控制其開(kāi)停，沒(méi)有復(fù)雜的反饋及執(zhí)行元件，提升系統(tǒng)也僅須按照液位調(diào)整水泵的運(yùn)行狀態(tài)，因此，IBR工藝專用控制系統(tǒng)采用簡(jiǎn)單PLC控制加液位控制裝置即可達(dá)到自控目的，操作管理非常簡(jiǎn)單，所需操作管理人員少。
(4)運(yùn)行無(wú)噪音
系統(tǒng)內(nèi)的動(dòng)力設(shè)備只有潛污泵與攪拌設(shè)備，且這些設(shè)備淹沒(méi)在水中運(yùn)行，運(yùn)行的聲音很小，無(wú)其它產(chǎn)生噪音的動(dòng)力設(shè)備，全系統(tǒng)處于交凈音運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)周圍的環(huán)境沒(méi)有噪音污染。
(5)設(shè)備保質(zhì)時(shí)間長(zhǎng)
污水處理廠核心的設(shè)備就是曝氣設(shè)備。IBR污水處理廠中的
激波傳質(zhì)曝氣器為全球同類唯一保質(zhì)十年的產(chǎn)品。其它工藝曝氣設(shè)備在使用過(guò)程中需要經(jīng)常維護(hù)維修，甚至三五年需要更新，造成后期的維護(hù)維修成本高。
該技術(shù)具有“三低一少”即建設(shè)投資低、運(yùn)行費(fèi)用低、管理要求低，占地面積少的特點(diǎn)。
3、IBR在全國(guó)的應(yīng)用情況
IBR污水處理技術(shù)已在全國(guó)14個(gè)省份總計(jì)超過(guò)200個(gè)項(xiàng)目中設(shè)計(jì)采用，穩(wěn)居市場(chǎng)占有率第一。已建成和在建的IBR鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理項(xiàng)目60多個(gè)，屬全國(guó)較多。IBR污水廠被評(píng)為省級(jí)和國(guó)家級(jí)鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水示范項(xiàng)目。
IBR在多個(gè)省份被有關(guān)部門(mén)高度重視并行文推薦，例如貴州省住建廳、環(huán)保廳聯(lián)合發(fā)布的技術(shù)指南中推薦IBR，湖北人大調(diào)研出文肯定IBR。IBR被廣泛應(yīng)用在“南水北調(diào)”庫(kù)區(qū)、“山峽庫(kù)區(qū)” 等國(guó)家重點(diǎn)流域項(xiàng)目中，省級(jí)的重點(diǎn)項(xiàng)目也廣泛采用，例如廣西“漓江流域”、“九州江重點(diǎn)流域”有80%以上采用IBR。
IBR與傳統(tǒng)工藝的比較
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對(duì)比項(xiàng)目 |
IBR工藝 |
空間系統(tǒng)生物法 |
時(shí)間系統(tǒng)生物法 |
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A/O、A2 /O、氧化溝、AB法等 |
SBR、CASS、ICEAS、UNITANK等 |
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工藝原理 |
規(guī)模調(diào)節(jié) |
不同水質(zhì)、水量隨時(shí)可調(diào) |
不同水質(zhì)、水量難調(diào) |
不同水質(zhì)、水量難調(diào) |
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脫氮除磷 |
低溶解氧同步硝化和反硝化 |
普通硝化和反硝化 |
普通硝化和反硝化 |
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曝氣原理 |
激波傳質(zhì)，提高曝氣效率 |
鼓風(fēng)機(jī)曝氣，噪音大效率低 |
鼓風(fēng)機(jī)曝氣，噪音大效率低 |
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污泥濃度 |
造膜反應(yīng)，低至700mg/1可穩(wěn)定 |
造粒反應(yīng)，2000mg/1以上穩(wěn)定 |
造粒反應(yīng)，2000mg/1以上穩(wěn)定 |
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工程投資 （省20%） |
反應(yīng)池 |
反應(yīng)、沉淀、消毒一體化 |
厭氧、好氧分池或分區(qū) |
不能單吃設(shè)計(jì)、不能連續(xù)進(jìn)出水 |
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沉淀構(gòu)筑物 |
無(wú)需獨(dú)立二沉池 |
需獨(dú)立二沉池 |
半放空沉淀，池體部分閑置 |
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沉淀設(shè)備 |
無(wú)需刮泥機(jī) |
需設(shè)刮泥機(jī) |
需設(shè)潷水器 |
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回流設(shè)備 |
無(wú)需回流泵 |
需設(shè)污泥和混合液回流泵 |
無(wú)需回流泵 |
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控制系統(tǒng) |
簡(jiǎn)單 |
較復(fù)雜 |
復(fù)雜 |
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曝氣系統(tǒng) |
激波傳質(zhì)器曝氣保修十年 |
效率逐步降低，國(guó)產(chǎn)3年需更換 |
效率逐步降低，國(guó)產(chǎn)4年需更換 |
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鼓風(fēng)機(jī)房 |
無(wú)需 |
需鼓風(fēng)機(jī)房 |
需鼓風(fēng)機(jī)房 |
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運(yùn)行成本 （省30%） |
曝氣效率 |
激波傳質(zhì)器曝氣效率可達(dá)35% |
傳統(tǒng)曝氣效率15-25% |
傳統(tǒng)曝氣效率15-25% |
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需溶解氧濃度 |
低溶解氧0.5-2.0mg/1 |
溶解氧2-4mg/1 |
溶解氧2-4 mg/1 |
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曝氣量控制 |
根據(jù)需要曝氣設(shè)備臺(tái)數(shù) |
曝氣設(shè)備只能全開(kāi) |
曝氣設(shè)備只能全開(kāi) |
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規(guī)模調(diào)節(jié) |
根據(jù)實(shí)際調(diào)節(jié)規(guī)模 |
不能調(diào)節(jié)規(guī)模 |
不能調(diào)節(jié)規(guī)模 |
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維護(hù)維修 |
激波傳質(zhì)器曝氣保修十年 |
效率逐步降低，3年內(nèi)均發(fā)生維修 |
效率逐步降低，3年內(nèi)均發(fā)生維修 |
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設(shè)備大修 |
激波傳質(zhì)器曝氣保修十年 |
普通曝氣器基本5年換 |
普通曝氣器基本5年換 |
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人員配備 |
實(shí)際1人可輕松管理 |
2-3人 |
2-3人 |
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占地面積 （省50%） |
每噸/天占地 |
0.5-0.8平方米 |
0.8-1.5平方米 |
0.8-1.2平方米 |
