自響應生物反應在鄉鎮污水處理中應用
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【摘要】自響應生物反應技術有耗能低、投資小、產泥少、運行穩定等優點，運用該技術處理污水有利于提高出水質量。文章通過分析自響應生物反應技術的原理、優勢以及應用，論述這項技術對鄉鎮污水處理的重要性和必要性，供相關項目參考。
【關鍵詞】自響應生物技術；污水處理；環境保護
1引言
改革開放以來，我國經濟得到了迅速發展，國家綜合實力得到很大提升，但在經濟和社會發展過程中，不知不覺對環境造成了破壞[1]。隨著可持續發展理念的提出，環境保護也被提上日程，污水處理成為其中的重要部分。在我國的水環境治理過程中，污水處理技術不斷發展，自響應生物反應技術是一種處理污水非常有效的工藝，應用過程中不會出現二次污染，處理效率很高。本文通過對該項技術的研究，以期進一步提高鄉鎮污水的治理水平。
2自響應生物反應技術的來源和背景
我國經過長期的污水治理之后，城市污水處理已經取得了一定成效，現階段重點需要解決的是鄉鎮污水處理問題。自響應生物反應技術又稱為IBR（IntegretedBiomarkerResponses，整合生物標志物響應）技術，該技術處理的污水具有氮和磷濃度低、污泥多、有機物含量少等特點。
3自響應生物反應技術的原理
自響應生物反應技術是通過集成各種生物化學反應和物理手段于一體處理污水的一項技術，并且采取不間斷進出水和間歇性向污水中沖氧氣的方式保持污水中污泥的循環性和活性，讓污水的脫氮除磷工作處于最佳狀態[2]。隨著氧氣充入污水的頻率不同，反應池中的污水狀態也不同，對不同的污水選取不同且合適的充氧頻率可以提高污水處理的效率。目前該技術已經具有按空間分割流體污泥和按時間進行間歇性曝氣的優點。自響應生物反應技術的反應池是進行生物化學反應和沉淀的場所，因此反應池也是沉淀池，這減少了該技術應用所占用的場地。在沉淀的過程中，同樣需要向污水中間歇性充入氧氣，還要進行攪拌和沉淀等工作，使用機械攪拌器時的驅動功率較高，一般是2kW·m3～4kW·m3；渦旋式攪拌器的葉片數量一般為4、6、8個，可以根據需要選擇合適數量的葉片進行工作。通過分析污水的水深、溫度和水質以及季節變化對污水狀態造成的影響來靈活調節充氧頻率、攪拌周期和沉淀時間，實現在最經濟的情況下最大限度達到污水脫氮除磷效果，同時減少該過程中消耗的能量，達到節能的目的。在通氣裝置中，最簡單的裝置是一單孔管，此時的管口與罐底只有40mm，可以有效避免培養液中固體物質在開口處的堆積。
4自響應生物反應技術的工藝流程
4.1格柵
該步驟是工藝流程的第一步，主要是攔截污水中的顆粒和纖維狀的物質，以此保證在后續的污水處理工作中管道暢通。格柵所攔截下來的物質會由人工進行定期清理，格柵設計采用的是粗細兩道形式，在整個工藝流程中處理調節池的進水口。
4.2污水調節池
污水調節池主要是接受經過格柵處理后的污水，有均勻水質和調節水量的作用，可以使污水經過污水調節池之后更加均勻地進入下一步污水處理。此外，在污水調節池中有潛污泵，作用是將在污水調節池中處理好的污水送至下一個污水處理環節。
4.3膜生物反應器
膜生物反應器最核心的部分是膜元件，膜元件是由一種結構組合成膜的組件，將膜元件用于污水處理時，可以用平片膜0.3μm的孔徑阻止細菌的通過，同時保證水的通過，可將曝氣池中的大部分細菌保留在這一步，實現泥水分離。此外，膜生物反應器分為間歇反應器、連續式反應器、半連續式反應器。
4.4消毒裝置
該步驟采用接觸式消毒的方法，徹底消滅處理后污水中的各種病菌。
4.5污泥消化池
在膜生物反應器中排放出的污泥會在池中進行好氧消化的穩定處理，可以提高污泥的穩定性，減少污泥的體積，待污泥的體積減少之后，環衛部門對污泥進行處理和外運，池中的上清液回流到調節池中進行再次利用。
4.6風機
該步驟主要用于對膜生物反應器、污泥消化池的好氧消化處理和調節池預曝氣等。
5自響應生物反應技術的應用情況及優勢
截至2020年，自響應生物反應污水處理技術已經在我國14個省份、總計超過200個污水處理項目中應用。2020年，該技術穩居市場占有率第一。在鄉鎮污水方面，已經建成投入使用和正在建設的自響應生物反應污水處理廠有60余個。在鄉鎮應用自響應生物反應技術的優勢主要有幾方面。
5.1構、建筑物少，占地面積小
自響應生物反應技術在應用過程中有著構、建筑物少和占地面積小的特點。①由于自響應生物反應技術的特點，例如反應池和沉淀池合二為一、平流沉砂池和消毒渠一起建成、采用一體結構設計、不需要再建第二沉淀池等，減少了該工程的構、建筑物數量，也減少了應用占地面積。②在設計構筑物時考慮到污水的特性，最終污水處理廠的工藝性構筑物只有2座，分別是調節池和自響應生物反應綜合池。因此，在處理污水的整個過程中場地建筑設計十分暢通，十分簡潔。③在該項技術的實際應用中，反應器池體深度較深，從而增大污水處理能力，同時將占地面積問題巧妙轉變成了處理池的深度問題，減小占地面積。
5.2設備少、耗能低
自響應生物反應技術與其他污水處理技術相比，所需機械設備較少。在自響應生物反應池中只需要攪拌器和水泵兩種設備，在調節池中只需要提升泵和粗格柵兩種設備。由于機器設備少，應用時其能耗與其他污水處理技術相比較低，且在實際中需要消耗的能量只有電能。該工藝通過合理控制水池的進出口高差，實現了充分利用水的特性減少能量消耗的目的，進一步減少了能耗[3]。另外，該工藝采用先進的自控系統，可自動根據污水水質改變污水處理的運行模式，保證了處理后的水質，使該工藝達到了耗能最小化。
5.3污水處理的操作簡單
由于自響應生物反應技術在應用時所需機械設備少，并設有自動控制系統，因此，在進行污水處理時所需的運行操作人員較少，操作步驟也簡單易行。由于自響應生物反應技術專用控制系統采用的是可編程邏輯控制器，又稱為PLC，可以控制污水進水的水量，而且操作簡單，運用該控制器可以達到自動控制的目的，所以在步驟上甚至不需要過多專門的控制人員[4]。
5.4經濟實惠
綜合自響應生物反應技術在應用時的特點，該工藝也擁有經濟實惠的特點。①由于該工藝構建筑物少、占地面積小，因此建設污水處理廠土地使用面積小，用地成本和工程建設成本較低。②由于運行過程中無噪音，不需要在污水處理廠外再設置隔音裝置，也不會因為噪音而受到投訴。③由于設備保質期長，在運營期間無需經常更換設備，減少設備重置費用，也降低了后期的維護維修的成本。
6自響應生物反應技術應用的意義
6.1實現水資源的循環利用
我國的水資源不少，但是由于人口基數龐大，導致人均水資源十分匱乏，被世界列為了世界上十三個貧水國之一。隨著國家的不斷改革和工業化的不斷推進，水質污染、水資源浪費的問題日趨嚴重，為了實現水資源的循環利用，減少水資源的消耗，污水治理必須提上日程。同時，為了響應國家的可持續發展理念，污水處理也逐漸受到社會的高度重視。當污水被處理之后，部分水資源可以得到再次利用，甚至可以被循環處理，再被循環利用，這就大大提高了水資源的利用率，變廢為寶，減少了對新的水資源的消耗。
6.2減少環境污染總量
當前，水污染嚴重的重要原因之一是人為污染。人類在生活和生產的過程中會產生許多廢物和廢水，例如，生活污水、工業廢水、農業廢水、城市固體廢料等污染。相當大一部分的工業廢水流入江河，污染了水體，這部分的污水中包含了大量污染物質，還有許多復雜的成分。其中，有部分含劇毒，如果被食用，后果不堪設想。部分污水中含有有機物，當這些廢水被排放到水體中后，有機物會消耗大量的溶解氧，導致原來水體中的魚類、植物死亡，導致水體發黑和變臭。隨著工業和采礦業的發展，我國的工業持續發展中還有可能會產生許多重金屬超標的廢水，直接排放后會導致湖泊和河流的重金屬超標，造成重金屬污染，水資源污染更加嚴重。在農業生產過程中也會造成水體污染。農民對農作物施肥、噴灑農藥和此過程中產生的農業廢棄物造成了土壤污染，在澆水和下雨時，土壤中的污染物隨著水流進入河流中，進而造成水體污染，水體富營養化。據統計，我國每年平均使用農藥為50萬噸～60萬噸，化肥使用量為4537萬噸，其中產生的大量污染物造成許多河流、水庫、湖泊等水體被嚴重污染。生活污水也是造成水污染的重要原因之一，城市中人均污水產生量為150L～400L，其中包括商業排水、醫院排水、娛樂場所的排水和家庭排水等，這些都與人類的生活密切相關。
6.3減少了水污染造成的環境危害
如今，人類居住的環境正向宜居和美化的方向不斷發展，因此，環境保護變得越來越重要，對環境建設工作也有著越來越高的要求，當污水處理效果不好或者處理污水措施落后時，就會影響整體的居住環境，進而影響人們的居住心情。當水體環境良好時，人們可以喝上健康的水、呼吸新鮮的空氣、改善居住環境，提高人們居住的滿意程度和生活質量。在新的環境建設要求之下，建立新的風景線也是很重要的一步，在建立人工湖或者公園時，水體的重要性也就顯現出來，因此，要保證水體干凈，才能更好地建設美好的環境。
7結語
本文通過對自響應污水處理技術的研究，并分析鄉鎮發展的現狀發現：自響應污水處理技術是一項很適合鄉鎮污水處理的技術，經過長時間的實地工程實踐取得了良好的效果，給鄉鎮污水處理現狀帶來了改變和提高。
參考文獻
[1]吳迪.IBR生物反應器工藝在鴨池鎮污水處理工程中的應用[J].節能與環保，2019（5）：46-47.
[2]王銀川.某小城鎮污水處理廠IBR工藝設計[J].中國給水排水，2016（18）：60-63.
[3]王志強.試論IBR工藝在鄉鎮污水處理上的應用[J].建材與裝飾，2019（16）：151-152.
[4]繆文龍.PLC在污水泵站自動化監控系統中的應用[J].智能建筑與智慧城市，2019（3）：68-69.
作者:楊文浩 單位:中國市政工程西南設計研究總院有限公司