俞峰

奧貝爾氧化溝的特性分析與理論探討

俞峰

（合肥朱磚井污水處理有限公司 安徽合肥 230000）

奧貝爾氧化溝工藝運(yùn)行效果比較穩(wěn)定，管理過程也非常簡(jiǎn)單，對(duì)我國(guó)的一些中小城鎮(zhèn)比較適用。這種形式的脫氮效果和溶解氧的分布形式與傳統(tǒng)的脫氮系統(tǒng)不同，不斷的被這個(gè)行業(yè)的人關(guān)注和研究。本文采用數(shù)學(xué)模擬與試驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法，在低負(fù)荷長(zhǎng)泥齡和高負(fù)荷長(zhǎng)泥齡環(huán)境中的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，對(duì)奧貝爾氧化溝工藝相關(guān)問題進(jìn)行研究。

奧貝爾氧化溝；特性分析；理論研究

1 奧貝爾氧化溝概述

1.1 奧貝爾氧化溝工藝運(yùn)行機(jī)理

奧貝爾氧化溝的外溝道可以發(fā)揮良好的脫氮效果，專家研究可能的原因與以下幾個(gè)方面有關(guān)：①低氧條件下存在的硝化反硝化；②外道溝中會(huì)交替出現(xiàn)缺氧環(huán)境和好氧環(huán)境；③有很高的混合液回流比。

在此基礎(chǔ)上，業(yè)內(nèi)人士提出了三種有關(guān)的運(yùn)行機(jī)理：①混合方式下形成的缺氧環(huán)境和有氧環(huán)境，也就是在高濃度的有機(jī)物中，微生物對(duì)食物的好氧降解造成缺氧環(huán)境。它不僅可以在推流式曝氣池中實(shí)現(xiàn)，也可以在混合方式的曝氣池中實(shí)現(xiàn)。②微環(huán)境的缺氧和好氧，也就是說每一種微小活性污泥物體的外部處于好氧環(huán)境中，內(nèi)部就處于缺氧環(huán)境中。③新型特種微生物，也就是全新微生物可以在特定環(huán)境中除去營(yíng)養(yǎng)物。

1.2 研究目的與需要解決的問題

雖然奧貝爾氧化溝的工藝運(yùn)行不斷的被業(yè)內(nèi)人士研究，但是還是有很多相關(guān)的問題需要進(jìn)一步研究。

（1）奧貝爾氧化溝外溝道的脫氮作用效果非常明顯，還需要對(duì)影響因素進(jìn)一步研究，是否可以進(jìn)一步推廣。如果將奧貝爾氧化外溝道應(yīng)用在單溝式氧化溝中，是否也能發(fā)揮這種優(yōu)勢(shì)，是否可以將這種工藝進(jìn)一步改良和創(chuàng)新。

（2）對(duì)外溝道的脫氮占總量的百分比多少進(jìn)行研究，內(nèi)溝、中溝與外溝的溶解氧的分布方式在不同情況下會(huì)造成什么樣的影響。對(duì)二沉池的設(shè)計(jì)應(yīng)該注意哪些問題。

（3）對(duì)外溝道內(nèi)的點(diǎn)源與面源曝氣有哪些不同進(jìn)行研究，對(duì)各自的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行研究。

1.3 研究工具與方法

相關(guān)專家和學(xué)者不斷的對(duì)有關(guān)奧貝爾氧化溝工藝運(yùn)行機(jī)理以及問題進(jìn)行研究，但是受到檢測(cè)方法的限制，不能通過檢測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)的解釋，因此，利用了一種活性污泥數(shù)學(xué)模型并結(jié)合微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，對(duì)各種可能存在的影響因素進(jìn)行綜合考慮，在特定條件和環(huán)境中模擬污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行情況。

2 某一處理廠工程測(cè)試簡(jiǎn)介

某一污水處理廠是某一石化公司35萬t乙烯改擴(kuò)建工程中的環(huán)保項(xiàng)目，主要對(duì)一廠的部分工業(yè)廢水以及化工二廠和三廠的工業(yè)廢水以及生活污水進(jìn)行處理。該廠采用生物處理工藝也就是奧貝爾氧化溝，設(shè)計(jì)規(guī)模為6.5萬m3/d。生物處理工段設(shè)計(jì)為2組，每組有1個(gè)奧貝爾氧化溝和2個(gè)沉淀池。

2.1 工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

單個(gè)氧化溝的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)有：進(jìn)水流量為1350m3/h；泥齡為30d；有效池容為 17300m3，MLSS 為 4500mg/L；MLVSS 為 3500mg/L；外、中、內(nèi)的容積分配為55：25：15；每個(gè)氧化溝設(shè)有30組曝氣轉(zhuǎn)碟，外、中、內(nèi)溝各設(shè)置10組曝氣器。

2.2 測(cè)試期間的進(jìn)出水水質(zhì)與工藝運(yùn)行參數(shù)

進(jìn)出水水質(zhì)相關(guān)的數(shù)據(jù)以及運(yùn)行參數(shù)用表1和表2來體現(xiàn)。

通過有關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)際供氧量進(jìn)行計(jì)算，外溝：中溝：內(nèi)溝比例為56：21：15。

表1 測(cè)試期間氧化溝原水水質(zhì)

表2 實(shí)際運(yùn)行有關(guān)參數(shù)

3 低負(fù)荷長(zhǎng)泥齡下的數(shù)據(jù)模擬

低負(fù)荷長(zhǎng)泥齡下的數(shù)據(jù)模擬主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：①對(duì)奧貝爾氧化溝原型工藝進(jìn)行模擬，以判斷模擬參數(shù)的可用性；②對(duì)混合液回流比的作用進(jìn)行分析，以確定外溝道形成的高回流比對(duì)出水效果的影響；③在單溝式氧化溝采用同樣的曝氣布置，以判斷其脫氮效果；④在低氧混合條件下的同時(shí)硝化反硝化是否與外溝道的情況一樣。

根據(jù)上述表格中的數(shù)據(jù)，可以判斷模擬數(shù)據(jù)與實(shí)際的情況接近吻合。①外溝道總氮為3.7mg/L，去除率為93.8%，實(shí)際測(cè)試為92%；有機(jī)物去除率為89.9%，實(shí)際測(cè)試為91%；計(jì)算出污泥濃度為4530mg/L，實(shí)際測(cè)試MLSS為4500mg/L。②在一定條件下，外溝道內(nèi)溶解氧分布梯度非常明顯，也就是說高流速是外溝道具有脫氮效果的一個(gè)重要原因，模擬結(jié)果表明，混合液回流比為45倍，效果非常理想。③將單溝式氧化溝、奧貝爾氧化溝以及外溝道用面源曝氣代替曝氣轉(zhuǎn)碟進(jìn)行對(duì)比，模擬結(jié)果表明單溝式氧化溝的脫氮效果更佳，不同的曝氣方式都可以達(dá)到理想效果。

4 高負(fù)荷短泥齡下的數(shù)據(jù)模擬

在低負(fù)荷短泥齡下的數(shù)據(jù)模擬的基礎(chǔ)上，將泥齡縮短為10d，進(jìn)水量進(jìn)一步提高到6.8萬m3/d，氨氮提高到55mg/L，然后對(duì)奧貝爾氧化溝以及單溝式氧化溝的有關(guān)性能進(jìn)行對(duì)比，如表3。

表3 高負(fù)荷短泥齡條件下三種工藝模擬分析

通過表中的數(shù)據(jù)我們看到，單溝式氧化溝的碳氧化效果更好，但是它的脫氮效果相對(duì)差一些。對(duì)幾種改型工藝進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步說明不同的曝氣方式都可以達(dá)到理想處理效果。

5 數(shù)據(jù)模型與實(shí)際測(cè)試結(jié)論

5.1 奧貝爾氧化溝外溝的脫氮作用

（1）奧貝爾氧化溝外溝的脫氮作用非常明顯，其影響因素與曝氣轉(zhuǎn)碟在外道溝的獨(dú)特流態(tài)有關(guān)，也就是混合式與推流式形成的特殊形態(tài)。

（2）從數(shù)學(xué)模擬中外道溝的溶解氧的分布情況來看，間隔設(shè)置的曝氣轉(zhuǎn)碟使溶解氧的變化規(guī)律呈梯形狀態(tài)，溝內(nèi)的高流速使溶解氧的變化規(guī)律呈均勻變化狀態(tài)，不會(huì)形成絕對(duì)的缺氧和好氧區(qū)。

（3）采用數(shù)據(jù)模擬不能對(duì)微環(huán)境下的同時(shí)硝化反硝化進(jìn)行詳細(xì)模擬，對(duì)距離曝氣轉(zhuǎn)碟較遠(yuǎn)區(qū)域的好氧和缺氧區(qū)間進(jìn)行模擬，說明了菌膠團(tuán)的微環(huán)境一定存在不一樣的情形。

（4）數(shù)據(jù)模擬表明，外溝道的碳氧化程度以及脫氮程度都占到了90%以上，與測(cè)試結(jié)果基本一致。中溝和內(nèi)溝的溶解氧的分布作用主要是進(jìn)一步加強(qiáng)硝化和改善污泥沉降現(xiàn)象。

（5）數(shù)據(jù)模擬表面，氧化溝的內(nèi)部設(shè)計(jì)非常靈活方便，比如，二沉池的設(shè)計(jì)、內(nèi)回流設(shè)置、溶解氧分布形式等。另外，氧化溝的抗沖擊負(fù)荷能也力非常強(qiáng)。進(jìn)水水質(zhì)和處理要求還會(huì)涉及到很多問題，因此，在設(shè)計(jì)的過程中要進(jìn)行綜合考慮。

（6）數(shù)據(jù)模擬表明，氧化溝的外溝道存在合適的混合比，當(dāng)外溝道體積增大時(shí)可以起到節(jié)能降耗的目的，脫氮的效果大大提高。

5.2 奧貝爾氧化溝與單溝式氧化溝

通過數(shù)據(jù)模擬，如果在單溝式氧化溝中采用與外溝道同樣的布置，也可以達(dá)到脫氮和碳氧化的目的。但是，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在高負(fù)荷短齡環(huán)境中，表現(xiàn)出的效果不如氧化溝明顯，再加上出水前出現(xiàn)的低氧狀態(tài)很容易出現(xiàn)反硝化現(xiàn)象，對(duì)處理效果有一定的影響。

5.3 奧貝爾氧化溝與曝氣方式

通過試驗(yàn)和數(shù)據(jù)表明，在低氧狀態(tài)下或者是混合條件下，可以實(shí)現(xiàn)“同時(shí)硝化反硝化”，與之前確定的結(jié)論是一致的，也就是說與推流式及外溝道有同樣的效果，也可以說與傳統(tǒng)的活性污泥脫氮系統(tǒng)有同樣的效果。

外溝道的轉(zhuǎn)碟曝氣方式形成的部分推流、高回流以及高流速比在性質(zhì)上體現(xiàn)出了混合方式的低氧同時(shí)硝化與反硝化。如果對(duì)外溝道進(jìn)一步的工藝改型，可以使其發(fā)揮出比之前更好的處理效果。

通過對(duì)珙縣的某一污水處理的工藝試驗(yàn)，也得出了這樣的結(jié)論：溶解氧在不超過0.5mg/L的環(huán)境中，選擇面源曝氣混合方式代替點(diǎn)源曝氣推流方式，可以得到相近的效果。

5.4 活性污泥數(shù)學(xué)模型的模擬作用

對(duì)污水處理設(shè)計(jì)中采用數(shù)據(jù)模擬是一種非常有效的方法，它可以將各種情況進(jìn)行集中，但是與污水試驗(yàn)不一樣，可以是試驗(yàn)方案的篩選工具。

6 總結(jié)

通過以上各個(gè)方面的介紹，我們了解到奧貝爾氧化溝的外溝道有很好的脫氮效果。相關(guān)專家和學(xué)者應(yīng)該進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，對(duì)一些疑惑的問題進(jìn)一步研究，使其發(fā)揮更好的作用。

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1004-7344（2016）31-0317-02

2016-10-21