氧化沟处理城市污水的分析

氧化沟处理以生活污水为主的城市污水的分析

给排水科学与工程 111824104 方志娟

摘要：本文就氧化沟处理以生活污水为主的城市污水过程中脱氮除磷不优的情况，进行优化控制，从以下几个方面：1、倒置A2/O，2、对对曝气系统DO的控制，3、对MLSS的控制,4、控制内循环

关键词：氧化沟；城市污水；内循环

Oxidation ditch treatment with domestic wastewater of city sewage analysis

Abstract: in this paper,the Oxidation ditch treatment of sewage of urban sewage in the process of denitrification descaling is not optimal.I’m from the followig several aspects:1.inversion A2/O,2.control of the aeration system DO,3. Control of the MLSS,4. control of inner loop.

Key words: Oxidation ditch；urban sewage；inner loop

前言

氧化沟属于延时曝气活性污泥法，工程实践表明其具有很多优点，如工艺流程简单，构筑物少，不需要建初沉池和消化污泥池；处理效果稳定，出水水质污泥产量少，污泥性能稳定，不需进行消化处理；能承受水量、水质冲击负荷，即使对高浓度的废水也具有较大的耐冲击能力等，是适合于处理城市生活污水的工艺之一[1]，在国内得到广泛的应用。

近年来, 氧化沟技术得到了迅速的发展, 出现了许多新型的氧化沟系统, 吸收融合了其它处理技术,池型更加丰富, 曝气设备多样, 去除污染物的能力得到极大的提高。正是由于氧化沟采用较长的沟状反应器和机械曝气设备, 使得沟中的溶解氧水平不可能维持一致,自然形成了好氧、兼氧甚至厌氧段, 尽管氧化沟最初用于碳源污染物去除时并不需要。若有意在氧化沟流程设计上设置并强化好氧、兼氧和厌氧等不同溶解氧水平的生物化学反应段, 则可以将碳源代谢、硝化、反硝化、释磷、吸磷等一系列生物化学过程, 组合在一个闭合环路中连续进行, 不仅可以去除碳源污染物, 还可以去除氮磷营养物质。现在的氧化沟已经根据不同的实际需要, 更加刻意灵活地划分和强化了氧化沟中的好氧、兼氧和厌氧段, 甚至在氧化沟外单独设置厌氧池或回流污泥浓缩池, 成功地强化了除磷脱氮效果[2]。

但常规氧化沟除磷效果还不够理想。部分强化除磷效果工艺的通常作法是,在沟渠前端加设厌氧段,创造条件形成相应的厌氧区\\ 缺氧区\\需氧区,过程与A2/O相似。除一体化氧化沟外,氧化沟工艺占地面积较大,前置厌氧段构筑物更增加了用地压力,而且采用前置厌氧段也存在A2/O工艺固有的一些不利情况。因氧化沟具有独特的水流形态,可以从如下三方面考虑脱氮除磷性能改善:(l) 利用曝气器下游供氧逐渐衰减的规律,适当安排氧化沟曝气器\\进水口\\出水口\\回流口位置,将氧化沟反应单元段构建成倒置A2/O脱氮除磷工艺；（2）对曝气系统DO的控制；（4）对MLSS的控制；（5）改变内循环。

1. 倒置A2/O

倒置A2/O工艺是针对经典A2/O工艺的主要问题所进行的改进,这种工艺保留了经典A2/O工艺流程简单的特点,不增加空间数量,但将空间分区的顺序作了调整,将缺氧区置于厌氧区前,形成缺氧/厌氧/好氧单元顺序,首先接受碳源的是缺氧区,硝化液和回流污泥先回流入缺氧区,经反硝化脱氮后进入厌氧区释磷。 这一改进与Bardenpho工艺UCT工艺和VIP工艺不同之处在于回流的污泥全部经历了完整的厌氧释磷和好氧吸磷的过程,使剩余污泥含磷量提

高从而提高了除磷效率。

氧化沟要达到理想的脱氮除磷效果,需要为相应生化反应的进行提供宜的环境,各生化反应单元的构建需统筹兼顾、按比例、相协调,以满足相应工艺的要求。氧化沟厌氧释磷单元段的适当构建,是改善氧化沟除磷效果的关键,应考虑满足：低DO值；盐浓度；远离供气设备~远离接触空气水层；特定的区段应严格供氧以减少盐的形成对聚磷菌厌氧释磷的不利影响等条件。适宜的厌氧释磷区段应该在缺氧区段之后,随之即进入供气好氧区段。氧化沟有效的脱氮功能单元段构建应达到这样的目标:有机碳源为反硝化过程优先利用,提供的氧让硝化过程充分进行。适宜的缺氧反硝化区段应该与污水入口相连,好氧区段完成硝化过程后,随之即进入缺氧反硝化区段。

为此,将氧化沟曝气器、进水口。出水口、回流口按下图安排,使污水经由的反应单元段构成倒置A2/O脱氮除磷工艺。

由于空气中氧向敞开沟渠中污水转移,可能对严格的厌氧环境的形成产生一定影响。 当将图3按立面布置,采用内置二沉池或其它形式时,将氧化沟生化反应单元构建立面隔墙改为水平

隔板,曝气好氧段在上,缺氧段、厌氧段在下。 污水由下层缺氧段进入 。出水构件采用溢流槽、在转刷下游邻近处、与转刷平行设置。水流沿立面逆时针循环流动[3]。

2.对曝气系统DO的控制

在该改良氧化沟脱氮除磷工艺中，由于生物除磷本身并不消耗氧气，故实际供氧量只需考虑以下三部分：脱碳需氧量、硝化需氧量及反硝化产氧量。在该厂的实际运行控制中，各段曝气量一般是根据在线DO仪和便携式DO仪的监测值，通过调整曝气转碟开启台数或叶轮转速来控制的。经长期的运行实践可得出各区DO的控制范围：氧化沟内MLSS较高(一般可达到4 000～5 800 ms／L)，一般保持缺氧区DO为0．3—0．7 ms／L，好氧区DO控制在2．0～3．2 mg／L，若太低会抑制硝化作用，太高则会使DO随回流污泥进入厌氧区，影响聚磷菌的释磷，而且会使聚磷菌在好氧区消耗过多的有机物，从而影响对磷的吸收。从实际运行效果来看，该氧化沟工艺的除磷效果始终能保持在较高的水平，这得益于对氧化沟各区内DO的有效控制，尤其是好氧区，其出水DO控制在2．5～3．5 ms／L，当混合液进入二沉池完成泥水分离后，充足的DO保证了聚磷菌能将磷牢牢地聚积于体内而不释放于水中，最终确保了良好的除磷效果[5]。

3.对MLSS的控制

对生活污水中的MISS偏高的情况，高达6 000 mg／L以上，一般为4 000—5 800 mg／L，在这种情况下，由于提高了沟内的活性污泥浓度，降低了有机负荷，相应地延长了污泥龄，为硝化菌的生长提供了有利条件，最终也获得了较好的脱氮效果，因此较高的MLSS对硝化、脱氮过程较为有利。然而同时也发现，系统中11P也得到了较好的去除，两者问并没有出现矛盾关系。这和Srinzth和Finstein的研究所得出的结论一致，其原因可能是污泥中的聚磷菌数量也相应增加⋯传统除磷理论认为，排除的剩余污泥量越多，即泥龄越短，对磷的去除

率就会越高，但加大排泥量必然导致MISS降低。在实际运行控制中，发现适当地减少排泥量，即提高MLSS，结果反而对除磷更为有利。当然MLSS也不能过高，在实际运行中有时因受季节影响造成不能正常排泥，沟内MLSS增至7 000 mg／L以上，会导致局部出现污泥膨胀现象。因此，在实际运行控制中，应尽可能将MLSS控制在5 000 mg／L左右，以使氧化沟系统在最低运行能耗下获得最优处理效果。

4．内循环控制

王淑莹等人就实际生活污水在低溶解氧条件下研究了内循环对系统的影响，实现了良好的脱氮除磷效果。增加内循环回流比，可以增强系统对氨氮负荷的抗冲击能力，提高脱氮效果。但是除磷效率降低。考虑COD、氮和磷等指标，控制系统内循环回流比为1。

4.1内循环对系统脱氮的影响

4.1.1系统的硝化

内循环对系统氨氮去除的影响如图4所示．内循环回流比不大于1时，出水P(NH4．N)对进水氨氮负荷的响应较为明显，氨氮负荷增加，容易引起出水P(NI-h．N)升高，此时系统多次出水p(NH4．N)大于6mg／L，外沟』D(NH4一N)多数情况大于20 mg／L．随着内循环回流比的增加，内循环混合液携带一部分溶解氧进入外沟，增强了外沟的硝化能力和对氨氮负荷的抵抗能力．当内循环回流比小于1时。出水ID(NI-14一N)随进水负荷波动较小，仅有一次出水』D(NH4．N)超过6 mg／L．随着内循环的增加，虽然外沟p(NH4．N)随进水负荷有所波动，但其平均值低于20 mg／L。比内循环回流比不大于1时低．试验发现，回流污泥对氧化沟内的p(MLSS)有一定影响．当二沉池内污泥上浮严重时，氧化沟内p(MI，ss)下降，系统氨氮负荷升高，导致出水P(NH4．N)超标．二沉池污泥上浮的直接原因之一就是系统

出水ID(N(h．N)较高。污泥在二沉池中内源反硝化，产生的气体不能及时排出体系，从而形成浮泥．增加内循环回流比，进入二沉池的ID(N(h．N)降低。浮泥现象明显减弱，回流也得到改善．可以说，增加内循环可以通过稀释和改善回流2种方式来强化系统的硝化效果．

4.1.2系统的反硝化

增加内循环，可以明显提高硝态氮、亚硝态氮的去除率和总氮去除率．出水lDTN逐渐降低，当内循环回流比不小于1时，出水PTN低于15 mg／L，达到城镇污水处理厂污染物一级A(GB 118--2002)排放标准．不设内循环时，出水PaN较高，在13～18 mg／L范围内变化。多数出水IDTN大于15 mg／L．增加内循环后，只有一次出水PTN高于10 rag／I，，这是瞬时进水负荷较高所致．当内循环回流比为1～3时，出水IDTN没有明显变化，总体水平基本持平，集中于7～10 mg／L之间；当

内循环回流比为4时，脱氮效率明显增加(均大于％)，脱氮效果稳定，出水PTN均低于7 mg／L．如果单纯考虑脱氮的问题，可以根据排放水质的要求，在进水』DmD／』DTN约为5时，设定内循环回流比为1～2，即可满足GB 118--2002一级A标准。

4.2系统整体除磷效果与二沉池的二次放磷

系统存在着明显的吸磷和放磷现象，条件适宜时，系统除磷效率接近100％，这说明系统污泥中存在着PAOs，系统具有强化生物除磷能力。内循环对系统除磷效果的影响情况。当内循环回流比不大于1时，系统出水p(P04一P较为稳定，平均值低于0．5 mg／L，平均磷去除率大于90％。随着内循环回流量的增加，系统出水P(P04．P)波动较大，多数情况下大于0．5 mg／L，部分时候甚至达到2．2 mg／L．所示，内沟p(P04．P)随内循环的增加没有明显变化，其平均值低于0．5 mg／L，吸磷很好，p(P04一P)在二沉池中明显升高．随着内循环回

流比的增加，系统除磷效率降低的原因主要是污泥在二沉池的二次放磷[4]。

分析发现回流污泥中各污染物质量浓度与内沟相应物质质量浓度接近，与二沉池出水差距较大。由内沟进入到二沉池的混合液经过较短的停留时间，或者并未经过停留，即被回流到厌氧区，而二沉池泥斗中大部分污泥仍停留在原处，未参与系统循环，该短流区微生物在局部形成厌氧环境，发生二次放磷，导致

系统出水|D(P04一P)升高。其成因主要有3点。

1)污泥在二沉池中的停留时间过长，导致二次放磷；

2)系统出水p(N03一N)过低，在二沉池中形成局部厌氧环境，导致微生物在二沉池中二次放磷；

3）反应器的设计．本试验装置的二沉池为中心进水，四周出水，来自内沟的混合液经由导流管在重力作用下垂直落入回流管内，易在其周围形成较大压力层，导致此前停留在污泥斗中的污泥(尤其是贴壁污泥)较难进入回流污泥管．对此可以改进二沉池的进水方式，减小进水湍流程度，避免污泥在二沉池中形成短路。4.3 内循环对其他指标的影响及最佳内循环比

内循环对系统PCOD的去除没有明显影响，可以增强系统对氨氮负荷的抗冲击能力．内循环对系统脱氮效果影响显著，当内循环回流比为1～2时，系统出水PTN≤10 mg／L。当系统内环回流比大于等于4时，出水PTN稳定在8 mg／L以下。

当内循环回流比不大于1时，系统出水p(P04．P)较为稳定，平均值低于0．5 mg／L。随着内循环回流比的增加，系统出水p(P04一P)波动较大，多数情况下大于0．5 mg／L，

部分时候甚至达到2．2 mg／L。

综合PCOD、N和P的去除效果，当内循环回流比为1时，中试系统对以上污染物的去除可以很好地满足GB 118w2002一级A标准。

随着内循环回流比的增加，二沉池二次放磷，出水P(P(h．P)升高。试验表明系统中存在着DNPAOs，小试测定其比吸磷速率为13．2 mgP／(gVSS·h)，根据缺氧／好氧吸磷速率之比确定DNPAOs约占总PAOs的23％。

5．日本的生活污水处理技术

日本的国情与中国不同，日本生活污水处理设施建设主要分为“下水道事业”( 指城市污水处理厂及管网建设) 、“农业村落污水处理事业”以及“净化槽事业”三大类业务，其中以大城市为中心的下水道事业发展最快后来，由于下水道建设速度无法满足日益扩大的城市圈的发展，其滞后部分由净化槽事业替代补充，直至下水道的服务覆盖到该地区。之后随着城市地区下水道的逐步完善，要求农村地区也要建设完善下水道，随即开始以具备一定规模管网的分散型生活污水处理为中心，实施农业村落污水处理事业及小规模的下水道事业。日本采用深度处理氧化沟/絮凝沉淀工艺：采用一般氧化沟工艺的反应池，停留时间为24h，好氧和缺氧运行时间比例为1∶1。通过硝化和反硝化进行脱氮，除磷则由絮凝沉淀完成。该工艺对TN 的去除率＞ 85%，对TP 的去除率＞ 90%[6]。

总之，我们应该结合我们中国的具体情况来选择较佳的水处理工艺，来达到更好的处理效果。

6．结语

氧化沟抗冲击负荷能力强，出水水质稳定。对于进水浓度波动较大的中小城镇污水，可以选择氧化沟。对于氧化沟脱氮除磷优化的控制，可以从以下几方面来控制：1.倒置A2/O，2.对曝气系统DO的控制，3.对MLSS的控制,4.内循环。

参考文献

[1] 薛永强, 汤兵,区岳州.A／A／O微曝氧化沟处理城市污水的工程设计[J].环境污染治理技术与设备，2006，1：126~128.

[2] 周克钊.城市污水氧化沟生物除氮脱氮处理技术综述[J].西南给水排水，2005，2：13~17.

[3] 汪昆平, 邓荣森, 李伟民, 王 涛. 氧化沟脱氮除磷强化途径[J].重庆建筑大学学报，2006，12：79~83.

[4] 王淑莹，闫骏，侯红勋，殷芳芳，杨庆娟.内循环对Orbal氧化沟系统生物脱氮除磷的影响[J].北京工业大学学报，2008，5：522~528.

[5] 李思敏， 李艳平， 秦卫峰， 谭丽敏.改良氧化沟工艺处理城市污水的优化控制[J].中国给水排水，2008，5：91~94.

[6]水落元之， 小柳秀明，久山哲雄，常杪.日本分散型生活污水处理技术与设施建设状况分析[J].中国给水排水，20012，6：29~33.