氧化溝提升改造工藝說明

張 宏 峰

(山西省輕工設計院，山西 太原 030001)

氧化溝提升改造工藝說明

張 宏 峰

(山西省輕工設計院，山西 太原 030001)

通過對某污水廠的運行參數分析，在盡量不改造、增加土建的原則下，提出改造方案，經實施后，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，設計規模為1.8萬m3/d，并已有深度處理規模1.0萬m3/d。深度處理后的水回用于工業循環冷卻水。氧化溝工藝在山西省污水處理廠中應用較為廣泛，山西省大部分采用氧化溝的污水廠為2008年以前設計，設計排放標準為GB 18918—2002城鎮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 設計水質和現有工藝流程

根據對污水廠現狀運行數據的監測，進、出水水質指標見表1。

表1 污水廠進、出水水質 mg/L

從表1可以看出，在現有工藝下，污水經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%，出水水質達到了一級B標準，其中COD，SS，TP在經過深度處理后可達到一級A標準，而BOD5，NH3-N，TN等指標不穩定，達到一級A標準是比較困難的。污水廠現有的處理流程見圖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。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碟，表面密布凸起的三角形齒結，這種獨特的構造使其具有較高的充氧能力和動力效率[2]。然而實地考察后發現，曝氣轉碟的充氧與推流作用均不太理想。氧化溝內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域，而在沿氧化溝長度方向，流速是以曝氣設備為起點，逐漸向下傳遞，曝氣設備下方常常出現淤積現象。而同時，溶解氧的問題也是如此，單靠曝氣設備由于其底部附近的混合能力較差，溶解氧存在分層現象，使氧化溝的實際有效容積減小。針對這一點，結合此次提標改造對于出水水質氨氮去除的要求，考慮對氧化溝的曝氣方式進行變化，并增設水下推動器強化混合功能，把原本曝氣轉碟所起的充氧與推流作用分別實現。

曝氣方式考慮改造為鼓風曝氣形式的底曝。相比較于機械曝氣形式的轉碟曝氣，底曝的氧轉移效率更高，同時能耗也更低。考慮硝化和反硝化進行的條件，需要在溝內形成交替好氧/缺氧區，因此不需要整個氧化溝都曝氣，可以經過計算好氧/缺氧區的容積來進行曝氣器的布置，但是曝氣器還是在好氧區池底布滿較好，可以采取分段設置供氣系統，根據需要分段用電磁閥門進行氣量調節，以便在溝體內形成明顯的好氧/缺氧區。還可以考慮用在線溶解氧測定系統，結合溶解氧自動分析儀，在池內分段進行測量，在中控室集中控制，結合工藝要求，按每段測得的溶解氧值，控制各段電磁進氣閥的開啟度，以精確調節進氣量。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。由于提高了氧轉移率，可以節省一些能耗。還可以實現多段好氧/缺氧交替運行的模式，強化脫氮效果。

采用鼓風曝氣代替機械曝氣后，提高了充氧效率，強化了硝化反應和BOD的降解，但同時為了避免出現前文提到的流速分層現象，需要在池底增設水流推進器。針對改造的特點，考慮選用大直徑、低轉速推流器安裝在溝體內。同時，為了防止在推流器作用下，整個氧化溝內難以形成明顯的好氧區和缺氧區，從而破壞了反硝化反應的缺氧環境，考慮在好氧區末端投加MBBR懸浮填料。MBBR是移動床生物膜反應器工藝。是將比重接近于水的生物填料投加于反應池中，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)。國內外經驗表明，在污水廠改造方面MBBR突出特點是構造簡單，可在不增加池容的基礎上提高有機物和氮磷的去除率。懸浮填料直接向池內投加，可以設置網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。好氧區的污水經過懸浮填料時，消耗多余的氧量，強化了好氧區的硝化反應，同時也為缺氧區的反硝化反應創造了缺氧的環境。

氧化溝內的缺氧區內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與原有工藝的對比見表2。

5 運行調試

改造完成后，經過一級、二級生物處理后出水水質見表3。由表3可見，調試運行后，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。經過深度處理后，出水水質全面且穩定的達到一級A標準。

表2 改造前后的工藝參數對比表

表3 改造后出水水質 mg/L

6 結語

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

[1] GB 18918—2002，城鎮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[M].北京：化學工業出版社，2011.

[3] 鄭興燦，尚 巍，孫永利，等.城鎮污水處理廠一級A穩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