改良型Carrousel氧化溝在污水處理中的應用

文_趙軍 周其胤，2

1.安徽美自然環境科技有限公司 2.合肥工業大學資源與環境工程學院

饒陽縣第二污水處理廠主要處理縣開發區范圍內的生活污水及達到《污水排入城鎮下水道水質指標》（CJ343-2010）標準的工業廢水。此類污水一般CODCr、氨氮和磷等濃度偏高。同時，饒陽縣第二污水處理廠可用地塊面積較小。為保障出水水質達標排放，主體生化處理工藝需改進，以適應進水水質和廠區實際面積，并且需具備良好的脫氮除磷功能。

1 改良型Carrousel氧化溝

1.1 改良型Carrousel氧化溝的工藝原理

為了取得較好的脫氮除磷效果，改良型Carrousel 氧化溝在普通Carrousel 氧化溝前增加了厭氧池，二沉池污泥回流進入厭氧池。厭氧池出水進入改良型Carrousel氧化溝，改良型Carrousel氧化溝是在“跑道型”氧化溝的基礎上進行的改進，其由外、中、內3 個同心圓形溝渠組成，如圖1 所示。改良型Carrousel 氧化溝與二沉池為“同心圓”，二沉池位于Carrousel 氧化溝的中心。污水由外溝進入中溝再進入內溝，污水在各溝內循環后有機物逐步被降解，最后經中心島的可調堰門流出，至二沉池。

二沉池出水經深度處理后，再經過消毒后可達標排放。深度處理采用美自然專利技術“生活污水的保溫生物介質氧化處理方法”。

圖1 氧化溝結構示意圖

1.2 改良型Carrousel氧化溝的工藝特點

與傳統的氧化溝相比，改良型Carrousel 氧化溝有以下特點：

①為避免污泥膨脹和強化生物脫氮除磷，在Carrousel 氧化溝之前增設了厭氧池。

②改良型Carrousel 氧化溝技術流程簡單，氧化溝和二沉池采用同心圓方式，池壁共用，減少了占地和基建費用。

③改良型Carrousel 氧化溝采用可提升微孔曝氣器，曝氣效率高，分單元安裝，容易更換、控制，運行穩定，節能效益顯著。

2 污水處理中的應用

Carrousel 氧化溝工藝應用范圍廣，目前我國已有幾百座Carrousel 氧化溝均在正常運行。本文以饒陽縣第二污水處理廠為例，驗證Carrousel 氧化溝工藝處理城鎮污水的效果。

2.1 工程概況

饒陽縣第二污水處理廠分兩期建設，一期1.5 萬m3/d，二期3.0 萬m3/d。一期服務人口18000 人。污水處理后尾水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級A標準（見表1），最終排入滏陽河。

表1 設計進水和出水主要指標

2.2 工藝流程

采用“厭氧+改良型Carrousel 氧化溝+TBO 系統（T-保溫，B-生物，O-曝氣）+紫外線消毒”工藝，污泥處理采用“污泥濃縮池+機械壓榨”工藝。主要生產構筑物包括粗格柵及提升泵房、細格柵及旋流沉砂池、厭氧池、改良型Carrousel 氧化溝、二沉池、TBO 系統、紫外消毒池、配水井、污泥濃縮池及污泥脫水機房等。污水及污泥處理工藝流程圖如圖2 所示。

圖2 污水及污泥處理工藝流程圖

2.3 主要池體工藝設計

改良型Carrousel 氧化溝，單座規模1.5 萬m3/d，近期設計1 座。具體參數如下：總水力停留時間15.0h，整座氧化溝總容積15000m3，總高5.0m，分為兩個獨立的封閉式環形溝渠，每個環形溝渠分為內溝，中溝和外溝，有效容積分別為2900m3、2450m3和2150m3。污泥產率系數Y=0.55mgVSS/BOD5，濃度MLSS ＝4.0g/L，泥齡20d，回流污泥比50%～100%。氧化溝內內置6 臺潛水推進器，分別設置于內中外三溝轉彎連接處，連續運作。曝氣方式采用可提升微孔曝氣器，設有4 臺羅茨風機（3 用1 備）。

二沉池采用中心進水周邊出水輻流式沉淀池，平均表面負荷1m3/(m2·h)，回流比50%～100%。

TBO 系統，分為15 個單獨的系統，單個系統占地面積100m2。池深1.0m，內布有以煅燒褐鐵礦、中粗砂為主的生態填料，內部布水采用布水管布水的方式。TBO 系統根據污水處理廠進水水量進行間斷運行。

2.4 分析項目和方法

進水和出水具體分析項目采用《水和廢水監測分析方法（第四版增補版）》中的方法進行分析CODCr、NH3-N、TN、TP 和SS。

3 運行效果

饒陽縣第二污水處理廠已運行1年多時間，雖然進水量尚未達到設計規模，但進水水質，CODCr最高達到800mg/L，最低200mg/L。氨氮、TN 和TP 的濃度較高。經處理后尾水穩定達標排放，2020 年1～5月份，出水CODCr平均為28.2mg/L，NH3-N平均為3.27mg/L，TN 平均為11.7mg/L，TP 平均為0.38mg/L。改良型Carrousel 氧化溝發揮了很好的脫氮除磷作用。

衡量一個污水處理廠是否先進的主要指標一般有占地、電耗、運行成本和處理效果。本項目在運行成本和效果方面具有明顯的優勢（見表2）。

表2 工程主要技術經濟指標

4 氧化溝工藝脫氮除磷機理分析

氧化溝脫氮方式主要分為硝化和反硝化階段。在好氧環境下，氨化細菌將有機物降解釋放出NH4+-N，為亞硝化提供基質，NH4+-N 在亞硝化菌的作用下被氧化成NO2－-N，NO2－-N再氧化成NO3－-N。在缺氧狀態下反硝化細菌將NO3－-N 還原為N2排出，達到脫氮的效果。

氧化溝除磷方式主要分為生物除磷和化學除磷。生物除磷主要是好氧條件下聚磷菌大量吸收厭氧階段釋放的磷，形成富磷污泥，達到除磷目的。化學除磷主要是通過添加合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）與硫酸亞鐵來實現。

5 結語

面對工業污水在市政污水廠內比重的日益增大，采用脫氮除磷處理效果更好的改良型Carrousel 氧化溝工藝具有很大的優勢。因此，改良型Carrousel 氧化溝在市政污水處理工藝中具有推廣應用價值。