一體化氧化溝處理城市污水試驗研究

1、一體化氧化溝處理城市污水試驗研究    摘要：氧化溝技術(shù)具有構(gòu)筑物簡單和運管理方便等優(yōu)點，在污水處工程中被廣泛采用。美國EPA對不同類型生物處理法的運行情況的調(diào)查結(jié)果表明，不同工藝出水BOD5小于20mg/L的時間占總運行時間百分?jǐn)?shù)分別是：氧化溝90%；鼓風(fēng)曝氣70%；生物濾池60%1。由此可見，氧化溝的處理效果比其它生物處理方法穩(wěn)定。氧化溝的特點是低負(fù)荷運行，因此有機物可以有效去除而且對氨氮完成硝化。但傳統(tǒng)的氧化溝中由于溶解氧濃度較高而沒有反硝化發(fā)生，總氮(TN)去除率通常在30%40%。 關(guān)鍵詞：氧化溝 試驗 脫氮  氧化溝技術(shù)具有構(gòu)筑物簡

2、單和運行管理方便等優(yōu)點，在污水處理工程中被廣泛采用。美國EPA對不同類型生物處理法的運行情況的調(diào)查結(jié)果表明，不同工藝出水BOD5小于20mg/L的時間占總運行時間百分?jǐn)?shù)分別是：氧化溝90%；鼓風(fēng)曝氣70%；生物濾池60%1。由此可見，氧化溝的處理效果比其它生物處理方法穩(wěn)定。氧化溝的特點是低負(fù)荷運行，因此有機物可以有效去除而且對氨氮完成硝化。但傳統(tǒng)的氧化溝中由于溶解氧濃度較高而沒有反硝化發(fā)生，總氮(TN)去除率通常在30%40%。實際上，氧化溝的循環(huán)運行方式非常適合于脫氮，它不需要為反硝化而增設(shè)回流系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)曝氣量使氧化溝內(nèi)形成缺氧區(qū)和好氧區(qū)，可使脫氮效果明顯提高，總氮去除率大于90% 2。

3、因此，其基建和運行費用均低于其它生物脫氮工藝3。本研究采用新型斜板沉淀池一體化氧化溝處理城市污水，工藝簡單，操作簡便，不需設(shè)污泥回流系統(tǒng)，曝氣轉(zhuǎn)刷是唯一機械設(shè)備，設(shè)備利用率100%。由于污泥齡長，污泥呈高度礦化狀態(tài)，排出的剩余污泥較穩(wěn)定，不需要消化，經(jīng)濃縮后可直接脫水。研究中對該氧化溝的處理效果以及主要影響因素進行考察。1試驗條件與方法本研究為實驗室小型試驗，試驗裝置如圖1所示。氧化溝全長1.6m，有效水深0.3m，有效容積41L。污水首先由高位水箱經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計流入氧化溝中，迅速與溝內(nèi)的原有混合液混合，經(jīng)多次循環(huán)后，與進水等量的混合液在沉淀池內(nèi)固液分離，經(jīng)出水堰排出。由于試驗?zāi)Ｐ洼^小，沒有適當(dāng)

4、規(guī)格的曝氣轉(zhuǎn)刷可以安裝，所以在氧化溝的一端轉(zhuǎn)彎處設(shè)一臺攪拌機，以推動混合液在溝內(nèi)循環(huán)流動，攪拌漿的形式類似于曝氣轉(zhuǎn)椎，在平面圓盤上固定6片漿板。攪拌機的轉(zhuǎn)速在100250轉(zhuǎn)/分鐘之間調(diào)節(jié)。為了調(diào)節(jié)氧化溝內(nèi)溶解氧的濃度，在進水口前設(shè)置一充氧提升多用泵。試驗中采用底部設(shè)有特殊進水整流過渡區(qū)的斜板沉淀池作為溝內(nèi)合建的沉淀池，沉淀池占氧化溝總體積6%。試驗運行共歷時9個月，處理水量1.65.6L/h，相應(yīng)的系統(tǒng)總水力停留時間為7-25小時。水溫隨季節(jié)變化，為1027。在試驗期間，氧化溝的污泥齡大于20天，MLSS 22.8g/l，MLVSS 1.41.9g/l。COD負(fù)荷為0.1830.327 kg/

5、kgVSS×d，NH3-N負(fù)荷為0.0190.033 kg/kgVSS×d。試驗污水取自哈爾濱市的主要納污水體馬家溝河，污水水質(zhì)如表1所示，為典型的城市污水。試驗運行期間每日監(jiān)測的項目有：水溫、溶解氧、SV%、pH、CODcr、NH3-N、NO2-N和NO3-N。每周監(jiān)測的項目有：SS、MLSS、MLVSS，并用顯微鏡觀察微生物生長情況。限于實驗條件，BOD5、TKN、TP只在試驗條件發(fā)生較大變化時進行監(jiān)測。水質(zhì)分析方法采用標(biāo)準(zhǔn)分析方法4。表1 試驗污水水質(zhì) 項目范圍項目范圍COD (mg/L)258.9407.5NH3-N (mg/L)18.230.5BOD5 (mg/L

6、)100.3144.8NO2-N (mg/L)0.020.2SS (mg/L)60160NO3-N (mg/L)0.010.55pH6.07.2TKN (mg/L)23.841.2TP(mg/L)4.58.6CODcrTKN1012 結(jié)果與討論2.1有機物的去除試驗工藝進出水中COD濃度及其去除效率如圖2所示。由圖可見，進水COD濃度為259388 mg/L，出水COD濃度保持在18.142.7 mg/L，去除效率在90%以上。此外，試驗裝置出水BOD5濃度為16.7mg/L，去除效率為88.5%。出水SS低于35mg/L。2.2生物脫氮生物脫氮過程是在好氧條件下硝化菌將氨氮氧化為硝態(tài)氮（亞硝

7、酸鹽氮和硝酸鹽氮），然后在缺氧條件下通過反硝化菌的作用將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣從水中逸出。氧化溝具有高硝化效率，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)，在氧化溝內(nèi)形成好氧段和缺氧段，可以完成脫氮過程2。圖3是本研究中不同缺氧段比例情況下總氮去除效率的試驗結(jié)果。由試驗結(jié)果可知，在本試驗條件下，當(dāng)缺氧時段所占比例為4060%時可達到最高的TN去除率，因此在實際運行中可控制好氧區(qū)和缺氧區(qū)各占氧化溝容積的一半。在試驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)原水中氨氮濃度較高時，若只進行硝化反應(yīng)，而無反硝化發(fā)生時，氧化溝內(nèi)混合液的pH值下降，當(dāng)堿度不足時將抑制硝化反應(yīng)的進行。通過調(diào)節(jié)出現(xiàn)反硝化時段后，由于反硝化反應(yīng)產(chǎn)生一定量的堿度，可使硝化效率提高。因此，在氧化溝

8、內(nèi)完成反硝化反應(yīng)，對硝化反應(yīng)具有促進作用。反硝化以有機物為碳源，利用硝態(tài)氮中的氧，在缺氧狀態(tài)下的去除BOD5和COD，可減少曝氣裝置的供氧量，從而節(jié)約能源。此外，經(jīng)過反硝化，活性污泥能夠避免在沉淀池中因停留時間長或死角出現(xiàn)反硝化而使污泥塊狀上浮的現(xiàn)象，使沉淀效果更理想。因此，在氧化溝內(nèi)同步完成硝化和反硝化，可以起到一功多能的作用。工程應(yīng)用中的氧化溝水流循環(huán)一周耗時約5-10分鐘，只要采用合理布置曝氣機臺數(shù)或調(diào)節(jié)曝氣轉(zhuǎn)刷淹沒深度即可實現(xiàn)缺氧區(qū)和好氧區(qū)同時存在。2.3沖擊負(fù)荷對處理效果的影響城市污水的水量水質(zhì)隨季節(jié)變化幅度很大，尤其是合流制排水系統(tǒng)，在夏季時受到暴雨沖擊，水量可增加到3倍，污染物濃

9、度降低一半。因此污水處理廠的工藝系統(tǒng)應(yīng)具有一定的抗沖擊負(fù)荷能力。氧化溝系統(tǒng)負(fù)荷較低，對入流水濃度和水量的變化具有較大的承受能力，處理水質(zhì)穩(wěn)定。表2為試驗運行期間，水質(zhì)水量變化導(dǎo)致負(fù)荷變化對系統(tǒng)處理效率的影響的試驗結(jié)果。從表2可以看出，當(dāng)進水流量增加到5.6L/h (正常流量的2倍)，COD濃度407.5 mg/L(正常濃度的1.5倍)，COD 污泥負(fù)荷為0.738 kg/kgVSS.d，出水COD濃度為62.5mg/L，去除效率仍然在84.7%。進水NH3-N 濃度為41.2mg/L，NH3-N 污泥負(fù)荷為0.075kg/kgVSS.d，出水NH3-N濃度 14.5mg/L，均低于國家的污水排放標(biāo)準(zhǔn)5。表2 抗沖擊負(fù)荷試驗結(jié)果Q(L/h) HRT(h) MLVSS (mg/L) COD NH3-N 污泥負(fù)荷 (kg/kgVSS.d) 進水 (mg/L) 出水 (mg/L) 去除率 (%) 污泥負(fù)荷 (kg/kgVSS.d) 進水 (mg/L) 出水 (mg/L) 去除率 (%) 1.234.714000.138282.810.596.30.01429.41.295.91.626.014560.233365.715.795