張 宏 峰

(山西省輕工設(shè)計院，山西 太原 030001)

氧化溝提升改造工藝說明

張 宏 峰

(山西省輕工設(shè)計院，山西 太原 030001)

通過對某污水廠的運行參數(shù)分析，在盡量不改造、增加土建的原則下，提出改造方案，經(jīng)實施后，運行效果良好，達到了一級A的排放標準，對今后的相似提標改造工程有一定的參考意義。

提標改造，氧化溝，脫氮，污水廠

陽城縣某污水廠主要接納生活污水，設(shè)計規(guī)模為1.8萬m3/d，并已有深度處理規(guī)模1.0萬m3/d。深度處理后的水回用于工業(yè)循環(huán)冷卻水。氧化溝工藝在山西省污水處理廠中應(yīng)用較為廣泛，山西省大部分采用氧化溝的污水廠為2008年以前設(shè)計，設(shè)計排放標準為GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標準一級B標準，該污水廠采用Orbal氧化溝工藝，為了適應(yīng)新形勢下提升污水排放標準的要求，需要對污水廠的污水處理工藝進行提升改造，改造后排放水全面達到一級A標準。

1 設(shè)計水質(zhì)和現(xiàn)有工藝流程

根據(jù)對污水廠現(xiàn)狀運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測，進、出水水質(zhì)指標見表1。

表1 污水廠進、出水水質(zhì) mg/L

從表1可以看出，在現(xiàn)有工藝下，污水經(jīng)過一級處理和二級處理后，對BOD5，COD，SS，NH3-N，TN和TP的去除率分別為：92.69%，89.97%，90.95%，77.71%，61.22%和75.16%，出水水質(zhì)達到了一級B標準，其中COD，SS，TP在經(jīng)過深度處理后可達到一級A標準，而BOD5，NH3-N，TN等指標不穩(wěn)定，達到一級A標準是比較困難的。污水廠現(xiàn)有的處理流程見圖1。

2 問題分析

面對新形勢下，污水廠排放口出水全面達到一級A標準的要求，在現(xiàn)狀處理工藝的運行條件下，顯然不能滿足。究其原因：1)排放部分無深度處理(即使有，NH3-N，TN也難達標)；2)已建的深度處理的工藝流程為混凝、沉淀和機械過濾，其主要作用是通過絮凝、沉降和機械過濾罐中的吸附作用去除SS和P，而對BOD5，NH3-N，CODCr的去除效果有限。有機物和氨氮主要是在氧化溝中通過微生物的生化作用去除，因此，氧化溝中BOD5和NH3-N的去除效果直接影響著深度處理的出水水質(zhì)。由此可知，本處理廠目前按一級B標準運行的氧化溝對氨氮、總氮和BOD5的去除率偏低(尤其是對氨氮和總氮僅有77.71%，61.22%)是造成出水難以滿足一級A標準的主要原因。

3 改造思路

脫氮效果的提升是急需解決的問題。脫氮效率與曝氣方式密不可分。污水廠現(xiàn)在運行的二級處理單元是Orbal氧化溝。Orbal氧化溝采用的曝氣轉(zhuǎn)碟，表面密布凸起的三角形齒結(jié)，這種獨特的構(gòu)造使其具有較高的充氧能力和動力效率[2]。然而實地考察后發(fā)現(xiàn)，曝氣轉(zhuǎn)碟的充氧與推流作用均不太理想。氧化溝內(nèi)流速在垂直高度上的分布靠水流之間的粘滯作用傳遞，上部流速大，下部流速小，在底部往往形成污泥沉淀的危險區(qū)域，而在沿氧化溝長度方向，流速是以曝氣設(shè)備為起點，逐漸向下傳遞，曝氣設(shè)備下方常常出現(xiàn)淤積現(xiàn)象。而同時，溶解氧的問題也是如此，單靠曝氣設(shè)備由于其底部附近的混合能力較差，溶解氧存在分層現(xiàn)象，使氧化溝的實際有效容積減小。針對這一點，結(jié)合此次提標改造對于出水水質(zhì)氨氮去除的要求，考慮對氧化溝的曝氣方式進行變化，并增設(shè)水下推動器強化混合功能，把原本曝氣轉(zhuǎn)碟所起的充氧與推流作用分別實現(xiàn)。

曝氣方式考慮改造為鼓風(fēng)曝氣形式的底曝。相比較于機械曝氣形式的轉(zhuǎn)碟曝氣，底曝的氧轉(zhuǎn)移效率更高，同時能耗也更低。考慮硝化和反硝化進行的條件，需要在溝內(nèi)形成交替好氧/缺氧區(qū)，因此不需要整個氧化溝都曝氣，可以經(jīng)過計算好氧/缺氧區(qū)的容積來進行曝氣器的布置，但是曝氣器還是在好氧區(qū)池底布滿較好，可以采取分段設(shè)置供氣系統(tǒng)，根據(jù)需要分段用電磁閥門進行氣量調(diào)節(jié)，以便在溝體內(nèi)形成明顯的好氧/缺氧區(qū)。還可以考慮用在線溶解氧測定系統(tǒng)，結(jié)合溶解氧自動分析儀，在池內(nèi)分段進行測量，在中控室集中控制，結(jié)合工藝要求，按每段測得的溶解氧值，控制各段電磁進氣閥的開啟度，以精確調(diào)節(jié)進氣量。分段控制池底曝氣器的出氣量，與原來氧化溝的曝氣與不曝氣相互交替，機理上是不矛盾的。由于提高了氧轉(zhuǎn)移率，可以節(jié)省一些能耗。還可以實現(xiàn)多段好氧/缺氧交替運行的模式，強化脫氮效果。

采用鼓風(fēng)曝氣代替機械曝氣后，提高了充氧效率，強化了硝化反應(yīng)和BOD的降解，但同時為了避免出現(xiàn)前文提到的流速分層現(xiàn)象，需要在池底增設(shè)水流推進器。針對改造的特點，考慮選用大直徑、低轉(zhuǎn)速推流器安裝在溝體內(nèi)。同時，為了防止在推流器作用下，整個氧化溝內(nèi)難以形成明顯的好氧區(qū)和缺氧區(qū)，從而破壞了反硝化反應(yīng)的缺氧環(huán)境，考慮在好氧區(qū)末端投加MBBR懸浮填料。MBBR是移動床生物膜反應(yīng)器工藝。是將比重接近于水的生物填料投加于反應(yīng)池中，讓填料隨著輕微的攪拌作用隨水流自由運動，在運動過程中內(nèi)表面上形成一層生物膜(增大生物量并兼有部分膜處理的特點)。國內(nèi)外經(jīng)驗表明，在污水廠改造方面MBBR突出特點是構(gòu)造簡單，可在不增加池容的基礎(chǔ)上提高有機物和氮磷的去除率。懸浮填料直接向池內(nèi)投加，可以設(shè)置網(wǎng)格防止填料在流速沖擊下流失，掛膜后的密度接近于水，只需要很小的氣量即可懸浮于水中。好氧區(qū)的污水經(jīng)過懸浮填料時，消耗多余的氧量，強化了好氧區(qū)的硝化反應(yīng)，同時也為缺氧區(qū)的反硝化反應(yīng)創(chuàng)造了缺氧的環(huán)境。

氧化溝內(nèi)的缺氧區(qū)內(nèi)也有一定的除磷效果。研究表明，在活性污泥中存在反硝化除磷菌，它們在缺氧條件下進行反硝化脫氮的同時，還能攝取磷。然而硝化菌和聚磷菌在泥齡上存在著矛盾。泥齡太高不利于除磷，泥齡太低硝化菌又無法存活，更加影響后續(xù)處理。上述投加懸浮填料后，由于硝化菌可以棲息于填料表面不參與污泥回流，能解決脫氮除磷的泥齡矛盾[3]。

4 改造方案

按照上述改造思路，改造后污水廠的處理流程見圖2。改造部分的工藝參數(shù)與原有工藝的對比見表2。

5 運行調(diào)試

改造完成后，經(jīng)過一級、二級生物處理后出水水質(zhì)見表3。由表3可見，調(diào)試運行后，采用MBBR工藝對氧化溝中COD，BOD，NH3-N和TN的去除效果均有提升，尤其是對NH3-N和TN去除率由改造之前的77.71%和61.22%提升至89.58%和83.44%，有較大幅度的提升。經(jīng)過深度處理后，出水水質(zhì)全面且穩(wěn)定的達到一級A標準。

表2 改造前后的工藝參數(shù)對比表

表3 改造后出水水質(zhì) mg/L

6 結(jié)語

針對陽城縣某污水廠氨氮、總氮處理效果差的情況，結(jié)合污水廠實際情況，充分利用現(xiàn)有處理構(gòu)筑物，不顯著增加占地的情況下，污水廠經(jīng)過二級生物處理強化改造，即改變氧化溝曝氣方式為鼓風(fēng)曝氣并投加MBBR懸浮填料后，強化了硝化和反硝化過程，最終出水水質(zhì)穩(wěn)定且達到一級A標準。MBBR工藝在氧化溝的改造對于國內(nèi)類似問題的污水廠具有一定工程參考意義。

[1] GB 18918—2002，城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標準[S].

[2] 鄧榮森.氧化溝污水處理理論與技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[3] 鄭興燦，尚 巍，孫永利，等.城鎮(zhèn)污水處理廠一級A穩(wěn)定達標的工藝流程分析與建議[J].給水排水,2009,35(5):24-28.

Explanation of oxidation ditch improving transformation technologies

Zhang Hongfeng

(ShanxiInstituteofLightIndustryDesign,Taiyuan030001,China)

Through analyzing the sewage plant operation parameters, the paper puts forward transformation schemes under principles of increasing soil construction without large transformation. After the implementation, the operation effect is good, which achieves grade A emission criteria, which has certain guiding meaning for similar upgrading transformation engineering in future.

upgrading transformation, oxidation ditch, denitrification, sewage plant

2015-01-06

張宏峰(1965- )，男，工程師

1009-6825(2015)08-0141-02

X703

A