三溝交替式氧化溝工藝新型經(jīng)濟(jì)運(yùn)行程序的生產(chǎn)性研究

柴春省 山東省棗莊市排水管理處 277103

三溝交替式氧化溝工藝新型經(jīng)濟(jì)運(yùn)行程序的生產(chǎn)性研究

柴春省 山東省棗莊市排水管理處 277103

介紹棗莊市污水處理廠在三溝交替式T 型氧化溝的運(yùn)行方式上探索出一套十階段一周期，一周期歷時(shí)十二小時(shí)的新型經(jīng)濟(jì)化運(yùn)行程序并就其工藝原理與傳統(tǒng)六階段一周期，一周期歷時(shí)八小時(shí)的工藝運(yùn)行程序進(jìn)行了比較分析。通過一年多的生產(chǎn)性運(yùn)行實(shí)踐證明，新型工藝運(yùn)行程序不但確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，優(yōu)化了脫氮除磷效果，且使氧化溝的運(yùn)行動(dòng)力費(fèi)降低了25%，實(shí)現(xiàn)了污水處理廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

三溝交替式氧化溝；傳統(tǒng)工藝運(yùn)行程序；新型經(jīng)濟(jì)運(yùn)行程序；生產(chǎn)性試驗(yàn)

引言

城市污水處理廠的經(jīng)濟(jì)化運(yùn)行，不但能更好的推行城市污水理工程的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)化運(yùn)作，提高公司在水務(wù)行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)對(duì)落實(shí)國(guó)家關(guān)于提高能源利用率，緩解我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展受能源瓶頸制約的節(jié)能降耗舉措具有十分重要的意義。因此污水處理廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是同行一直關(guān)注的課題，也是我們長(zhǎng)期以來在污水處理工作實(shí)踐中不斷探索和研究的方向。本文著重介紹了棗莊市污水處理廠，為實(shí)現(xiàn)污水處理的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行在“T”型氧化溝的運(yùn)行工藝程序上，打破傳統(tǒng)的六階段一周期，一周期歷時(shí)八小時(shí)的運(yùn)行模式，在工作實(shí)踐研究的基礎(chǔ)上大膽創(chuàng)新出一套十階段一周期，一周期歷時(shí)十二小時(shí)的經(jīng)濟(jì)化工藝運(yùn)行新程序。通過四年多的生產(chǎn)性運(yùn)行實(shí)踐證明，該工藝運(yùn)行程序不但保證處理出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)且使氧化溝運(yùn)行動(dòng)力費(fèi)同比下降25%，實(shí)現(xiàn)了污水處理的經(jīng)濟(jì)化運(yùn)行。

1、棗莊市污水處理廠的工程概況

棗莊市污水處理廠處理規(guī)模為7萬噸/天，二級(jí)生化處理采用三溝交替式“T”氧化溝工藝，該工程于1994年立項(xiàng)建設(shè)，1997年完成設(shè)備的安裝調(diào)試運(yùn)行，1998年10月正式投產(chǎn)運(yùn)行。

圖1 “T”型氧化溝系統(tǒng)工藝流圖

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)表

1.1 “T”型氧化溝設(shè)計(jì)主要工藝技術(shù)參數(shù)

氧化溝（共兩組）每組尺寸：L×B×H＝147m×65m×4m 有效容積為：30500，處理規(guī)模為：3.5萬噸/天，水力停留時(shí)間HRT=12hr，泥齡SRT=30d,負(fù)荷F/M=0.16kg BOD5/MLSS.d，污泥濃度MLSS＝4000mg/L,設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。

1.2 主要設(shè)備及設(shè)計(jì)參數(shù)

雙速曝氣轉(zhuǎn)刷 10臺(tái) 電機(jī)功率：50/32KW

高速曝氣轉(zhuǎn)刷 6臺(tái) 電機(jī)功率：45KW

水下推流器 4臺(tái) 電機(jī)功率：3KW

出水堰板 9臺(tái) 電機(jī)功率：0.25KW

2、“T”型氧化溝的傳統(tǒng)工藝運(yùn)行程序

2005年3月之前棗莊市污水處理廠氧化溝的運(yùn)行，采用如表2所示六階段一周期，一周期歷時(shí)八小時(shí)的工藝運(yùn)行程序運(yùn)行，處理出水水質(zhì)見表3。

第（1）階段：污水進(jìn)入溝Ⅰ，溝Ⅰ內(nèi)出水堰關(guān)閉，轉(zhuǎn)刷低速運(yùn)轉(zhuǎn)，只推流不曝氣處于厭氧狀態(tài)，在此溝進(jìn)行反硝化脫氮、磷的有效釋放及部分有機(jī)物的降解，溝Ⅱ內(nèi)轉(zhuǎn)刷均高速運(yùn)轉(zhuǎn)，處于好氧狀態(tài)進(jìn)行硝化反應(yīng)和有機(jī)物的去除。溝Ⅲ內(nèi)轉(zhuǎn)刷停轉(zhuǎn)，為沉淀區(qū)進(jìn)行泥水分離，出水堰開啟并排水。該階段歷時(shí)1.5 h。

第（2）階段：污水進(jìn)入溝Ⅱ，溝Ⅰ和溝Ⅱ內(nèi)轉(zhuǎn)刷均高速運(yùn)行，溝Ⅲ內(nèi)轉(zhuǎn)刷停轉(zhuǎn)，為沉淀區(qū)出水堰仍開啟并排水，溝Ⅰ出水堰關(guān)閉為悶曝區(qū)。該階段歷時(shí)1.5h。

第（3）階段：污水仍進(jìn)入溝Ⅱ轉(zhuǎn)刷繼續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，此溝處于曝氣好氧狀態(tài)。溝Ⅰ轉(zhuǎn)刷停轉(zhuǎn)進(jìn)入靜沉階段。溝Ⅲ出水堰仍開啟并排水。該階段歷時(shí)1.0h。

第（4）階段：污水改為進(jìn)入溝Ⅲ，出水堰關(guān)閉轉(zhuǎn)刷低速運(yùn)轉(zhuǎn)，只推流不曝氣處于厭氧狀態(tài)，在此溝進(jìn)行反硝化脫氮、磷的有效釋放及部分有機(jī)物的降解，溝Ⅱ內(nèi)轉(zhuǎn)刷均高速運(yùn)轉(zhuǎn)，處于好氧狀態(tài)進(jìn)行硝化反應(yīng)和有機(jī)物的去除。溝Ⅰ內(nèi)轉(zhuǎn)刷停轉(zhuǎn)，為沉淀區(qū)進(jìn)行泥水分離，出水堰開啟并排水。該階段歷時(shí)1.5h。

第（5）階段：污水進(jìn)入溝Ⅱ，溝Ⅲ和溝Ⅱ內(nèi)轉(zhuǎn)刷均高速運(yùn)行，溝Ⅰ內(nèi)轉(zhuǎn)刷停轉(zhuǎn)，為沉淀區(qū)出水堰仍開啟并排水，溝Ⅲ出水堰關(guān)閉為悶曝區(qū)。該階段歷時(shí)1.5h。

第（6）階段：污水仍進(jìn)入溝Ⅱ轉(zhuǎn)刷繼續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，此溝處于曝氣好氧狀態(tài)。溝Ⅲ轉(zhuǎn)刷停轉(zhuǎn)進(jìn)入靜沉階段。溝Ⅰ出水堰仍開啟并排水。該階段歷時(shí)1.0h。

從表3可以看出棗莊市污水處理場(chǎng)“T”型氧化溝工藝采用傳統(tǒng)的六階段的工藝運(yùn)行程序，其處理出水中除TN超標(biāo)外，其他各項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到了GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的B標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3、“T”型氧化溝經(jīng)濟(jì)運(yùn)行新程序

自2005年4月至今，棗莊市污水處理廠“T”型氧化溝的運(yùn)行采用如表4所示，十階段一周期，一周期12小時(shí)的工藝程序運(yùn)行，圖3-1、3-2、3-3、3-4分別為棗莊市污水處理廠2008年度進(jìn)、出水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)月均值曲線圖。

3.1 各階段工藝原理分析

第（1）階段：溝Ⅰ出水堰提起，進(jìn)水高曝，其目的有兩個(gè)：1）、通過轉(zhuǎn)刷高速曝氣使沉淀6個(gè)小時(shí)的活性污泥能被充分曝起，使活性污泥與進(jìn)水充分混合均勻；2）、通過轉(zhuǎn)刷高速曝氣使污泥活性能夠得到更好的恢復(fù)，同時(shí)進(jìn)行硝化反應(yīng)和BOD5的降解。溝Ⅱ停全部轉(zhuǎn)刷開啟全部推流器，使其處于較理想?yún)捬鯛顟B(tài)，確保由溝Ⅰ回流來的混合液中的NO3-N經(jīng)厭氧反硝化后能更充分的轉(zhuǎn)化為N2逸釋到大氣中達(dá)到真正脫氮的目的。溝Ⅲ停止全部轉(zhuǎn)刷的運(yùn)行，打開全部出水堰處于出水狀態(tài)。該階段歷時(shí)0.5小時(shí)。

第（2）階段：溝Ⅰ經(jīng)過0.5小時(shí)的高曝后沉淀的污泥層已被充分的攪起，確保繼續(xù)流入的污水能與活性污泥中的微生物充分接觸提高生化反應(yīng)效果，此時(shí)，溝Ⅰ繼續(xù)進(jìn)水，轉(zhuǎn)刷運(yùn)行轉(zhuǎn)換為低速推流，混合液處于缺氧狀態(tài)，在此階段主要進(jìn)行:1）、反硝化細(xì)菌在缺氧的環(huán)境中，利用水中的小分子有機(jī)物進(jìn)行反硝化反應(yīng)將NO3-N轉(zhuǎn)化為N2實(shí)現(xiàn)生化脫氮；2）、聚磷酸菌進(jìn)行磷的有效釋放；3）、水解酸化酶在厭氧的環(huán)境中，將污水中大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，提高水質(zhì)可生化性 ；4）、進(jìn)行有機(jī)物的降解。溝Ⅱ和溝Ⅲ所處的狀態(tài)及作用同與第（1）階段相同。該階段歷時(shí)3.0小時(shí)。

表3 “T”型氧化溝工藝采用六階段運(yùn)行程序其進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)表

表2 六階段運(yùn)行程序表

第（3）階段：溝Ⅰ繼續(xù)進(jìn)水，轉(zhuǎn)刷高速曝氣處于好氧狀態(tài)，工藝機(jī)理同第（1）階段。溝Ⅱ和溝Ⅲ所處的狀態(tài)及作用同與第（1）階段相同。該階段歷時(shí)0.5小時(shí)。

第（4）階段：進(jìn)水改到溝Ⅱ，溝Ⅰ停止進(jìn)水，轉(zhuǎn)刷繼續(xù)高速曝氣，此時(shí)溝Ⅰ為悶曝精處理階段，其作用是使有機(jī)物降解的更加徹底、硝化反應(yīng)進(jìn)行得更加完全，保證處理出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。溝Ⅱ進(jìn)水同時(shí)開啟轉(zhuǎn)刷高速曝氣，作用是對(duì)前三階段水解酸化產(chǎn)生的小分子有機(jī)物和進(jìn)水中的有機(jī)物進(jìn)行降解凈化；經(jīng)過厭氧條件下，有效釋放磷酸鹽，累積了大量PHB的除磷菌，進(jìn)入好氧狀態(tài)后，將消耗內(nèi)部貯存的PHB和外源基質(zhì)產(chǎn)生質(zhì)子運(yùn)動(dòng)力，質(zhì)子推動(dòng)力可用來運(yùn)輸磷和產(chǎn)生ATP。從而使除磷菌在好氧環(huán)境中貪婪超量的吸收混合液中的磷（有文獻(xiàn)報(bào)道厭氧每釋放1mg P在好氧條件下可吸收2.0～2.4mg P），然后通過從溝Ⅱ排出一定量的剩余污泥來達(dá)到生化除磷的目的。溝Ⅲ所處的狀態(tài)及作用同與第（1）階段相同。該階段歷時(shí)1.0小時(shí)。

第（5）階段：溝Ⅰ轉(zhuǎn)刷停止運(yùn)轉(zhuǎn)曝氣，處于靜沉狀態(tài)進(jìn)行泥水分離。溝Ⅱ和溝Ⅲ所處的狀態(tài)及作用同與第（4）階段相同。該階段歷時(shí)1.0小時(shí)。

第（6 ）、（7 ）、（8 ）、(9)、(10)各階段工藝運(yùn)行機(jī)理與第（1）至（5）對(duì)應(yīng)相反，在此不再論述。

4、結(jié)論

4.1 新型經(jīng)濟(jì)運(yùn)行程序與傳統(tǒng)的運(yùn)行程序相比，水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)去除率明顯提高，出水水質(zhì)更加穩(wěn)定。

4.2 節(jié)能降耗顯著，與往年同期相比生化系統(tǒng)處理噸水電耗下降25%左右。

4.3 污泥減量減量化顯著。相對(duì)于六階段的運(yùn)行模式來說，新型的運(yùn)行程序可以控制更高的污泥泥齡，污泥在生化系統(tǒng)的停留時(shí)間延長(zhǎng)微生物處于內(nèi)源呼吸階段，污泥減量化顯著，處理萬噸污水產(chǎn)泥系數(shù)約在0.92左右，同比下降15%。

表4 “T”氧化溝十階段運(yùn)行程序表

4.4 抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。由于十階段運(yùn)行程序相對(duì)于六階段運(yùn)行程序，中溝進(jìn)水時(shí)間縮短了一半，向兩側(cè)溝回流量減少一半，中溝污泥濃度就提高一倍，因此，氧化溝污泥濃度可以控制的更高，也就是說容納微生物的數(shù)量可以更多，氧化溝的抗沖擊負(fù)荷能力得到了增強(qiáng)。

4.5 剩余污泥系統(tǒng)出泥效率高、處理成本降低。由于氧化溝是從中溝排剩余污泥，中溝污泥濃度提高了，若實(shí)現(xiàn)同樣的出泥量，剩余污泥泵提升量可以減少一半，泥系統(tǒng)的污泥濃縮效果得到了很大的提高，上機(jī)污泥的含水率大大降低，不僅提高了系統(tǒng)的出泥效率，更降低了單位產(chǎn)泥量的電耗、藥耗和水耗。

[1] 王洪臣，等.城市污水處理廠——運(yùn)行控制維護(hù)管理 . 北京： 科學(xué)出版社.1997.11

[2] 胡家駿、周群英，等。環(huán)境工程微生物學(xué).高等教育出版社

[3] （美）格雷迪（Grady, jr, C.P.L），（美）戴吉爾（Dargger, G.T.），（美）林（Lrm, H.C）著;張錫輝，劉勇弟 譯.廢水生物處理：改編和擴(kuò)充：第二版. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社會(huì) .2002.12

[4] 李軍,楊秀山，彭永臻.生物與水處理工程.北京：化學(xué)工業(yè)出版社會(huì)性. 2002.09

[5] 王曉蓮,彭永臻，等.A2/O法污水生物脫氮除磷處理技術(shù)與應(yīng)用.北京：科學(xué)出版社.2009.01

[6] 王洪臣,周軍 等.5F-A2/O-脫氮除磷工藝的實(shí)踐與探索.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2009.01