自响应生物反应在乡镇污水处理中应用

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【摘要】自响应生物反应技术有耗能低、投资小、产泥少、运行稳定等优点，运用该技术处理污水有利于提高出水质量。文章通过分析自响应生物反应技术的原理、优势以及应用，论述这项技术对乡镇污水处理的重要性和必要性，供相关项目参考。

【关键词】自响应生物技术；污水处理；环境保护

1引言

改革开放以来，我国经济得到了迅速发展，国家综合实力得到很大提升，但在经济和社会发展过程中，不知不觉对环境造成了破坏[1]。随着可持续发展理念的提出，环境保护也被提上日程，污水处理成为其中的重要部分。在我国的水环境治理过程中，污水处理技术不断发展，自响应生物反应技术是一种处理污水非常有效的工艺，应用过程中不会出现二次污染，处理效率很高。本文通过对该项技术的研究，以期进一步提高乡镇污水的治理水平。

2自响应生物反应技术的来源和背景

我国经过长期的污水治理之后，城市污水处理已经取得了一定成效，现阶段重点需要解决的是乡镇污水处理问题。自响应生物反应技术又称为IBR（IntegretedBiomarkerResponses，整合生物标志物响应）技术，该技术处理的污水具有氮和磷浓度低、污泥多、有机物含量少等特点。

3自响应生物反应技术的原理

自响应生物反应技术是通过集成各种生物化学反应和物理手段于一体处理污水的一项技术，并且采取不间断进出水和间歇性向污水中冲氧气的方式保持污水中污泥的循环性和活性，让污水的脱氮除磷工作处于最佳状态[2]。随着氧气充入污水的频率不同，反应池中的污水状态也不同，对不同的污水选取不同且合适的充氧频率可以提高污水处理的效率。目前该技术已经具有按空间分割流体污泥和按时间进行间歇性曝气的优点。自响应生物反应技术的反应池是进行生物化学反应和沉淀的场所，因此反应池也是沉淀池，这减少了该技术应用所占用的场地。在沉淀的过程中，同样需要向污水中间歇性充入氧气，还要进行搅拌和沉淀等工作，使用机械搅拌器时的驱动功率较高，一般是2kW·m3～4kW·m3；涡旋式搅拌器的叶片数量一般为4、6、8个，可以根据需要选择合适数量的叶片进行工作。通过分析污水的水深、温度和水质以及季节变化对污水状态造成的影响来灵活调节充氧频率、搅拌周期和沉淀时间，实现在最经济的情况下最大限度达到污水脱氮除磷效果，同时减少该过程中消耗的能量，达到节能的目的。在通气装置中，最简单的装置是一单孔管，此时的管口与罐底只有40mm，可以有效避免培养液中固体物质在开口处的堆积。

4自响应生物反应技术的工艺流程

4.1格栅

该步骤是工艺流程的第一步，主要是拦截污水中的颗粒和纤维状的物质，以此保证在后续的污水处理工作中管道畅通。格栅所拦截下来的物质会由人工进行定期清理，格栅设计采用的是粗细两道形式，在整个工艺流程中处理调节池的进水口。

4.2污水调节池

污水调节池主要是接受经过格栅处理后的污水，有均匀水质和调节水量的作用，可以使污水经过污水调节池之后更加均匀地进入下一步污水处理。此外，在污水调节池中有潜污泵，作用是将在污水调节池中处理好的污水送至下一个污水处理环节。

4.3膜生物反应器

膜生物反应器最核心的部分是膜元件，膜元件是由一种结构组合成膜的组件，将膜元件用于污水处理时，可以用平片膜0.3μm的孔径阻止细菌的通过，同时保证水的通过，可将曝气池中的大部分细菌保留在这一步，实现泥水分离。此外，膜生物反应器分为间歇反应器、连续式反应器、半连续式反应器。

4.4消毒装置

该步骤采用接触式消毒的方法，彻底消灭处理后污水中的各种病菌。

4.5污泥消化池

在膜生物反应器中排放出的污泥会在池中进行好氧消化的稳定处理，可以提高污泥的稳定性，减少污泥的体积，待污泥的体积减少之后，环卫部门对污泥进行处理和外运，池中的上清液回流到调节池中进行再次利用。

4.6风机

该步骤主要用于对膜生物反应器、污泥消化池的好氧消化处理和调节池预曝气等。

5自响应生物反应技术的应用情况及优势

截至2020年，自响应生物反应污水处理技术已经在我国14个省份、总计超过200个污水处理项目中应用。2020年，该技术稳居市场占有率第一。在乡镇污水方面，已经建成投入使用和正在建设的自响应生物反应污水处理厂有60余个。在乡镇应用自响应生物反应技术的优势主要有几方面。

5.1构、建筑物少，占地面积小

自响应生物反应技术在应用过程中有着构、建筑物少和占地面积小的特点。①由于自响应生物反应技术的特点，例如反应池和沉淀池合二为一、平流沉砂池和消毒渠一起建成、采用一体结构设计、不需要再建第二沉淀池等，减少了该工程的构、建筑物数量，也减少了应用占地面积。②在设计构筑物时考虑到污水的特性，最终污水处理厂的工艺性构筑物只有2座，分别是调节池和自响应生物反应综合池。因此，在处理污水的整个过程中场地建筑设计十分畅通，十分简洁。③在该项技术的实际应用中，反应器池体深度较深，从而增大污水处理能力，同时将占地面积问题巧妙转变成了处理池的深度问题，减小占地面积。

5.2设备少、耗能低

自响应生物反应技术与其他污水处理技术相比，所需机械设备较少。在自响应生物反应池中只需要搅拌器和水泵两种设备，在调节池中只需要提升泵和粗格栅两种设备。由于机器设备少，应用时其能耗与其他污水处理技术相比较低，且在实际中需要消耗的能量只有电能。该工艺通过合理控制水池的进出口高差，实现了充分利用水的特性减少能量消耗的目的，进一步减少了能耗[3]。另外，该工艺采用先进的自控系统，可自动根据污水水质改变污水处理的运行模式，保证了处理后的水质，使该工艺达到了耗能最小化。

5.3污水处理的操作简单

由于自响应生物反应技术在应用时所需机械设备少，并设有自动控制系统，因此，在进行污水处理时所需的运行操作人员较少，操作步骤也简单易行。由于自响应生物反应技术专用控制系统采用的是可编程逻辑控制器，又称为PLC，可以控制污水进水的水量，而且操作简单，运用该控制器可以达到自动控制的目的，所以在步骤上甚至不需要过多专门的控制人员[4]。

5.4经济实惠

综合自响应生物反应技术在应用时的特点，该工艺也拥有经济实惠的特点。①由于该工艺构建筑物少、占地面积小，因此建设污水处理厂土地使用面积小，用地成本和工程建设成本较低。②由于运行过程中无噪音，不需要在污水处理厂外再设置隔音装置，也不会因为噪音而受到投诉。③由于设备保质期长，在运营期间无需经常更换设备，减少设备重置费用，也降低了后期的维护维修的成本。

6自响应生物反应技术应用的意义

6.1实现水资源的循环利用

我国的水资源不少，但是由于人口基数庞大，导致人均水资源十分匮乏，被世界列为了世界上十三个贫水国之一。随着国家的不断改革和工业化的不断推进，水质污染、水资源浪费的问题日趋严重，为了实现水资源的循环利用，减少水资源的消耗，污水治理必须提上日程。同时，为了响应国家的可持续发展理念，污水处理也逐渐受到社会的高度重视。当污水被处理之后，部分水资源可以得到再次利用，甚至可以被循环处理，再被循环利用，这就大大提高了水资源的利用率，变废为宝，减少了对新的水资源的消耗。

6.2减少环境污染总量

当前，水污染严重的重要原因之一是人为污染。人类在生活和生产的过程中会产生许多废物和废水，例如，生活污水、工业废水、农业废水、城市固体废料等污染。相当大一部分的工业废水流入江河，污染了水体，这部分的污水中包含了大量污染物质，还有许多复杂的成分。其中，有部分含剧毒，如果被食用，后果不堪设想。部分污水中含有有机物，当这些废水被排放到水体中后，有机物会消耗大量的溶解氧，导致原来水体中的鱼类、植物死亡，导致水体发黑和变臭。随着工业和采矿业的发展，我国的工业持续发展中还有可能会产生许多重金属超标的废水，直接排放后会导致湖泊和河流的重金属超标，造成重金属污染，水资源污染更加严重。在农业生产过程中也会造成水体污染。农民对农作物施肥、喷洒农药和此过程中产生的农业废弃物造成了土壤污染，在浇水和下雨时，土壤中的污染物随着水流进入河流中，进而造成水体污染，水体富营养化。据统计，我国每年平均使用农药为50万吨～60万吨，化肥使用量为4537万吨，其中产生的大量污染物造成许多河流、水库、湖泊等水体被严重污染。生活污水也是造成水污染的重要原因之一，城市中人均污水产生量为150L～400L，其中包括商业排水、医院排水、娱乐场所的排水和家庭排水等，这些都与人类的生活密切相关。

6.3减少了水污染造成的环境危害

如今，人类居住的环境正向宜居和美化的方向不断发展，因此，环境保护变得越来越重要，对环境建设工作也有着越来越高的要求，当污水处理效果不好或者处理污水措施落后时，就会影响整体的居住环境，进而影响人们的居住心情。当水体环境良好时，人们可以喝上健康的水、呼吸新鲜的空气、改善居住环境，提高人们居住的满意程度和生活质量。在新的环境建设要求之下，建立新的风景线也是很重要的一步，在建立人工湖或者公园时，水体的重要性也就显现出来，因此，要保证水体干净，才能更好地建设美好的环境。

7结语

本文通过对自响应污水处理技术的研究，并分析乡镇发展的现状发现：自响应污水处理技术是一项很适合乡镇污水处理的技术，经过长时间的实地工程实践取得了良好的效果，给乡镇污水处理现状带来了改变和提高。

参考文献

[1]吴迪.IBR生物反应器工艺在鸭池镇污水处理工程中的应用[J].节能与环保，2019（5）：46-47.

[2]王银川.某小城镇污水处理厂IBR工艺设计[J].中国给水排水，2016（18）：60-63.

[3]王志强.试论IBR工艺在乡镇污水处理上的应用[J].建材与装饰，2019（16）：151-152.

[4]缪文龙.PLC在污水泵站自动化监控系统中的应用[J].智能建筑与智慧城市，2019（3）：68-69.

作者:杨文浩 单位:中国市政工程西南设计研究总院有限公司