摘要:氧化沟技术是活性污泥工艺的一种变形,具有出水水质好,运行稳定可靠,管理简便的特点。近年来,该技术在污水处理中得到了广泛应用。本文结合应用实例,探讨了氧化沟技术在城镇污水处理中的应用,并对其运行情况进行了分析,取得了较好的出水结果,为今后城镇污水处理提供了参考。 

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关键词:氧化沟;存在问题;试验;氨氮;投加量 

  近年来,随着中国社会和经济的高速发展,环境问题日益突出,因此,我国政府非常重视污水处理事业,以前所未有的速度推进城镇污水处理工程的建设。氧化沟(oxidation ditch),也称连续循环曝气池(Continuous loop reactor),是活性污泥法的一种变形。该技术采用封闭循环式的池型,使污水和活性污泥的混合液在其中进行不断的循环流动,兼有完全混合式和推流式的特点,具有出水水质好,运行稳定可靠,管理简便的特点。目前,该技术已经被广泛应用于城镇污水处理中。 

  1 氧化沟工艺及其构成 

  1.1 氧化沟工艺 

  氧化沟是活性污泥处理工艺的一种变形工艺,一般不设初沉池,且通常采用延时曝气。其曝气池呈封闭的环形沟渠形,池体狭长,曝气装置多采用表面曝气器,污水和活性污泥的混合液在其中做不停的循环流动。 

  1.2 氧化沟系统的构成 

  氧化沟系统的基本构成包括:氧化沟池体,曝气设备,进、出水装置,导流和混合装置及附属构筑物。 

  (1)氧化沟池体 

  氧化沟一般呈环形,平面多为椭圆形或圆形,四壁由钢筋混凝土制造,也可以由混凝土或石材作护坡。水深与所采用的曝气设备有关,2. 5m~ 8 m 不等。 

  (2)氧化沟曝气设备 

  曝气设备具有以下功能:一是供氧;二是推动水流作不停的循环运动;三是防止活性污泥沉淀;四是使有机物、微生物及氧气三者充分混合、接触。主要的曝气装置有:机械曝气机,射流曝气机,导管式曝气机,混合曝气系统。 

  (3)进(出)水装置 

  包括进水口、回流污泥口和出水调节堰等。氧化沟的进水和回流污泥进入点应该在曝气器的上游,使得它们能与沟内混合液立即混合。氧化沟的出水应该在曝气器的下游,并且离进水点和回流污泥点足够远,以避免短流。 

  (4)导流和混合装置 

  包括导流墙和导流板。在弯道设置导流墙可以减少水头损失,防止弯道停滞区的产生和防止对弯道过度冲刷。通常在曝气转刷上下游设置导流板,主要是为了使表面的较高流速转入池底,同时降低混合液表面流速,提高传氧速率。 

  (5)附属构筑物 

  如二沉池、刮泥机和污泥回流泵房等,这一部分构筑物与传统活性污泥工艺相同。 

  1工程概况 

  某污水处理厂占地面积2.11hm2,设计污水处理规模为20000m3/d,回用水规模为10000m3/d,预计总投资7673.95万元,设计年限为100年。 

  1.1设计进出水水质 

  设计进水、出水参数见表1。 

  表1 设计进水、出水参数mg/L 

  众多试验表明,提高COD的去除率一般会增大曝气量,而回流污泥中溶解氧含量势必会增加,因此对磷的释放产生了影响,在曝气池内不能很好的吸收磷。所以为了兼顾脱氮和除磷,通常会加化学除磷剂以辅助,使得出水的磷含量达到标准排放。 

  1.2存在问题 

  1)由于城市管网覆盖率不高以及输送能力较弱等原因,自城市污水处理厂运作以来,水厂的实际进水量远低于设计进水量,温度是微生物生物活性的一个重要指标。绝大部分的微生物适宜在20℃左右的温度内存活,随着温度的升高微生物的活性增强,处理效果好,反之,温度越低,生物活性越差,因此在夏季生物法处理效果最好。 

  从图1、图2、图3可以看出,随着气温的降低,各项出水指标都偏高,可见,气温是冬季影响处理效果的重要因素。 

  图1 11月COD去除率 

  图2 11月氨氮去除率 

  图3 11月TP去除率 

  2)磷的去除效果不是很理想,污水处理厂在日常的运行过程中,进水往往是低碳、高氮磷,传统的活性污泥法往往很难同时做到脱氮和除磷。而且除磷的效果往往受到污泥龄、碳源、回流污泥中溶解氧浓度、污泥回流比等因素的制约。一般为了提高COD的去除率会增大曝气量,那么回流污泥中溶解氧含量势必会增加,这样就对磷的释放产生了影响,从而在曝气池内不能很好的吸收磷。所以在污水处理厂的运行过程中,为了兼顾脱氮和除磷,通常会加化学除磷剂以辅助,使得出水的磷含量达到标准排放。 

  3)活性污泥的沉降性能不好。 

  2试验部分 

  由于冬季的气温低,活性污泥的沉降性能不好,会流失大量污泥,使得处理效果变差,为了缓解这一现象,可以在氧化沟中投加絮凝剂,使得污泥的沉降性能变好,从而保证污泥不流失,处理效果增强。 

  常用的絮凝剂如PAC,硅藻精土等,考虑到PAC可能对活性污泥中的微生物产生影响,甚至毒害作用,因此,采用投加硅藻精土。通过在实验室做混凝实验,以确定其最佳投药量。 

  2.1试验材料 

  JJ-4型六联混凝试验搅拌器;752紫外―可见分光光度计;硅藻精土(w(硅藻)≥92%);10%抗坏血酸溶液;钼酸盐溶液;过硫酸钾溶液;酒石酸钾钠溶液等。 

  2.2水样 

  本试验水样取自该市污水处理厂氧化沟内沟污水,该水样NH3-N的质量浓度为9.2mg/L,TP的质量浓度为1.53mg/L。 

  2.3试验方法 

  取6个500mL烧杯,分别加入250mL水样,在6个烧杯中分别加入10mg/L,20mg/L,30mg/L,40mg/L,50mg/L,60mg/L的硅藻精土,然后用搅拌器快速搅拌(300r/min)1min,中速搅拌(100r/min)10min,慢速搅拌(50r/min)5min,静置沉淀30min。 

  3结果与讨论 

  3.1最佳投药量的确定 

  由图4可知,随着硅藻精土的投加量增加,活性污泥的沉降比减小,当硅藻精土的投加量为30mg/L时,其沉降比为48%,继续增加硅藻精土投加量,沉降比趋于稳定。 

  图4 投加硅藻精土的污泥沉降比 

  由图5可知,氨氮的去除率随着投加量的增加而增大,当投加量为30mg/L时,其去除率达到最大为44.0%,继续增大投加量到60mg/L,其去除率反而又降低。TP的去除率在硅藻精土投加量为30mg/L时达到71.2%,随着投加量继续增大,其去除率趋于平稳。综合以上结果,可以确定,硅藻精土的最佳投药量为30mg/L。 

  图5 硅藻精土投加量对TP和氨氮的去除率的影响 

  3.2实际运行 

  在确定最佳投药量后,在氧化沟中投加硅藻精土,运行10d后,其出水结果如图6所示。 

  图6 运行10d后进出水COD变化 

  由图6可知,在投加硅藻精土运行10d后,各出水指标均有所提高,基本上满足了出水要求。 

  4结语 

  综上所述,氧化沟技术与传统活性污泥法完全不同,它有效地解决了除磷脱氮的难题,具有出水水质良好、运行成本低、运行管理方便等优点。因此,该技术在城镇污水处理中应用,既能确保技术指标,也可以优化经济指标。虽然目前应用中还存在一些影响处理效果的因素,但随着科学技术发展和社会的进步,该技术必将得到进一步的提高,有望取得更佳的社会效益和经济效益。 

  参考文献: 

  [1] 刘.氧化沟工艺在污水处理厂的应用[J].建设科技.2010年09期 

  [2] 刘炳娟.氧化沟工艺及其在污水处理中的应用[J].邯郸职业技术学院学报.2008年03期