三溝式氧化溝工藝及其特點(diǎn)

摘 要：三溝式氧化溝是氧化溝的一種典型構造型式，目前采用的三溝式氧化溝工藝，是丹麥在間歇式運行的氧化溝基礎上開(kāi)創(chuàng )的，它實(shí)際上仍是一種連續流活性污泥法，只是將曝氣、沉淀工序集于一體，并具有按時(shí)間順序交替輪換運行的特點(diǎn)，其運轉周期可根據處理水質(zhì)的不同進(jìn)行調整，從而使其運行操作更趨于靈活方便。

1.概述

氧化溝也稱(chēng)氧化渠，又稱(chēng)循環(huán)曝氣池，是活性污泥法的一種變形，是50年代荷蘭pasveer首先設計的。最初一般用于處理在5000m3以下的城市污水。

三溝式氧化溝是氧化溝的一種典型構造型式，目前采用的三溝式氧化溝工藝，是丹麥在間歇式運行的氧化溝基礎上開(kāi)創(chuàng )的，它實(shí)際上仍是一種連續流活性污泥法，只是將曝氣、沉淀工序集于一體，并具有按時(shí)間順序交替輪換運行的特點(diǎn)，其運轉周期可根據處理水質(zhì)的不同進(jìn)行調整，從而使其運行操作更趨于靈活方便。這種工藝流程簡(jiǎn)單，無(wú)需另設一次、二次沉淀池和污泥回流裝置，使氧化溝工藝的基建投資和運行費用大為降低，并在一定程度上解決了以往氧化溝占地面積大的缺點(diǎn)，我國邯鄲市東污水處理廠(chǎng)采用的就是這種工藝。

2.三溝式氧化溝的工藝流程

三溝式氧化溝工藝主要按下面六個(gè)階段輪換運行。

階段A：污水經(jīng)配水井進(jìn)入溝Ⅰ，溝內轉刷以低速運轉，轉速控制在僅能維持水和污泥混合，并推動(dòng)水流循環(huán)流動(dòng)，但不足以供給徽生物降解有機物所需的氧。此時(shí)，溝Ⅰ處于缺氧狀態(tài)，溝內活性污泥利用水中的有機物作為碳源，活性污泥中的反硝化菌則利用前一段產(chǎn)生的硝酸鹽中的氧來(lái)降解有機物，釋放出氮氣，完成反硝化過(guò)程。同時(shí)溝I的出水堰自動(dòng)升起，污水和污泥混合液進(jìn)人溝Ⅱ．溝Ⅱ內的轉刷以高速運行，保證溝內有足夠的溶解氧來(lái)降解有機物，并使氨氮轉化為硝酸鹽，完成硝化過(guò)程．處理后的污水流入溝Ⅲ，溝Ⅲ中的轉刷停止運轉，起沉淀池的作用，進(jìn)行泥水分離，由溝Ⅲ處理后的水經(jīng)自動(dòng)降低的出水堰排出。

階段B：進(jìn)水改從處于好氧狀態(tài)的溝Ⅱ流入，并經(jīng)溝互Ⅲ沉淀后排出。同時(shí)溝Ⅰ中的轉刷開(kāi)始高速運轉，使其從缺氧狀態(tài)變?yōu)楹醚鯛顟B(tài)，并使階段A進(jìn)入溝Ⅰ的有機物和氨氮得到好氧處理，待溝內的溶解氧上升到一定值后，該階段結束。

階段C：迸水仍然從溝Ⅱ注入，經(jīng)溝Ⅲ排出．但溝Ⅰ中的轉刷停止運轉，開(kāi)始進(jìn)行泥水分離，待分離完成，該階段結束。階段A、B、C組成了上半個(gè)工作循環(huán)．

階段D：進(jìn)水改從溝Ⅲ流入，溝Ⅲ出水堰升高，溝Ⅰ出水堰降低，并開(kāi)始出水。同時(shí)，溝Ⅲ中轉刷開(kāi)始低速運轉，使其處于缺氧狀態(tài)．溝Ⅱ則仍然處于好氧狀態(tài)，溝Ⅰ起沉淀池作用。階段D與階段A的水淹方向恰好相反，溝Ⅲ起反硝化作用，出水由溝Ⅰ排出。

階段E：類(lèi)似于階段B，進(jìn)水又從溝Ⅱ流入，溝Ⅰ仍然起沉淀他作用，溝Ⅲ中的轉刷開(kāi)始高速運轉，并從缺氧狀態(tài)變?yōu)楹醚鯛顟B(tài)。

階段F：類(lèi)似于階段C，溝Ⅱ進(jìn)水，溝Ⅰ沉淀出水。溝Ⅲ中的轉刷停止運轉，開(kāi)始泥水分離。至此完成整個(gè)循環(huán)過(guò)程。

通常一個(gè)工作循環(huán)需4-8小時(shí)，在整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，中間的溝始終處于好氧狀態(tài)，而外側兩溝中的轉刷則處于交替運行狀態(tài)，當轉刷低速運轉時(shí)，進(jìn)行反稍化過(guò)程，轉刷高速運轉時(shí)，進(jìn)行硝化過(guò)程，而轉刷停止運轉時(shí)，氧化溝起沉淀池作用。不難看出，若調整各階段的運行時(shí)間，就可達到不同的處理效果，以適應水質(zhì)、水量的變化。目前運行的這種工藝，大部分是預先將各階段的運行時(shí)間，根據具體的水質(zhì)、水量，編入運行管理的計算機程序中，從而使整個(gè)管理過(guò)程運行靈活、操作方便。

3.三溝式氧化溝的有優(yōu)點(diǎn)

美國EPA對不同類(lèi)型生物處理法的運行情況的調查結果表明，不同工藝出水BOD5小于20mg／L的時(shí)間占總運行時(shí)間百分數分別是：氧化溝90％，鼓風(fēng)曝氣70％，生物濾池60％。由此可見(jiàn)，氧化溝的處理效果比其它生物處理方法穩定。氧化溝的特點(diǎn)是低負荷運行，因此有機物可以有效去除，COD去除率在90％以上。而且對氨氮完成硝化。氧化溝運行操作簡(jiǎn)便，基建和運行費均低于活性污泥法。當要求污水脫氮時(shí)，氧化溝比其它生物脫氮工藝費用低、TN去除效率高，因為它的循環(huán)運行方式非常適合生物脫氮的過(guò)程，不需要為反硝化而增設回流系統。

4.式氧化溝運行及設計存在的問(wèn)題及解決辦法

A:存在的問(wèn)題

以邯鄲三溝式氧化溝為例，邯鄲三溝式氧化溝的根據下列數據設計處理生活污水：

進(jìn)水：
BOD5=130 mg/L
NH3－N=22 mg/L(T=10 0)
TN=42 mg/L
SS=160 mg/L
堿度=280 mg/L(以CaCO3計)

出水：
BOD5<15 mg/L
NH3－N< 2～3 mg/L(T=100)
TN< 10～12 mg/L(T=100)
TN=6～8 mg/L(T=25 0)
TSS< 20 mg/L
最低溫度=10o（最高溫度=25o）

清華大學(xué)周律等人對邯鄲氧化溝進(jìn)行了大量的現場(chǎng)測定工作，總結起來(lái)也是以下三個(gè)問(wèn)題：

①　停留時(shí)間與反應時(shí)間問(wèn)題：出水NH3－N偏高，通過(guò)實(shí)驗發(fā)現延長(cháng)硝化停留時(shí)間，可以降低出水的NH3－N。這說(shuō)明原設計的停留時(shí)間雖然對于BOD的去除充分，但對于脫氮其停留時(shí)間是不夠的。上述問(wèn)題可能也與污泥齡和運行方式有關(guān)。

②　污泥停留時(shí)間問(wèn)題：通過(guò)污泥耗氧速率和懸浮物干重損失率等評價(jià)污泥穩定化實(shí)驗方法，對其污泥進(jìn)行測定的結果表明：經(jīng)過(guò)處理的污泥尚未得到穩定。

③　三溝式氧化溝的容積利用率問(wèn)題：從前面的討論可知三溝式氧化溝本身的容積利用率較低(58％)。在邯鄲測得三溝中MLSS為5.3 、2.0、5.0 kg/m3。fa=0.40與上述的理想狀態(tài)相差很大。三條溝的MLSS分布與設計的分布情況有較大差距。這是三溝式氧化溝運行及設計的一個(gè)主要問(wèn)題。

B  改善三溝式氧化溝運行的一些考慮　

從邯鄲污水廠(chǎng)幾年運行來(lái)看,進(jìn)一步完善工藝操作以達更為優(yōu)化的運行是可能的。如下主要是以改進(jìn)出水水質(zhì)為目標的完善。

由于邯鄲污水廠(chǎng)目前的進(jìn)水水質(zhì)與設計值不全相符,這對其出水水質(zhì)有一定影響,主要反映在脫氮效果不太理想。這與水質(zhì)組成,如進(jìn)水的碳氮比有很大關(guān)系,也與操作有一定關(guān)系。從三溝式氧化溝硝化—反硝化的操作模式中可以發(fā)現,反硝化操作與硝化操作的運行時(shí)間相比較短,在一個(gè)周期內這一比值為1∶2。前置式A/O流程,反硝化與硝化的水力停留時(shí)間比采用1∶3～4。在實(shí)踐中還發(fā)現,出水的NH+4-N常有偏高的現象。針對上述的一些情況進(jìn)行了小型試驗,發(fā)現如果適當提高硝化的運行時(shí)間比例可降低出水NH+4-N值,并使脫氮的效果有所改進(jìn)。由于自養型的硝化菌生長(cháng)速度慢,其生長(cháng)環(huán)境條件影響硝化速率及含氮有機物和氨氮的去除,只有硝化菌的正常代謝才能為脫氮提供NO-3-N。異養型反硝化菌生長(cháng)環(huán)境要求低,代謝速度也較快,不僅在硝化過(guò)程中利用適宜的微環(huán)境進(jìn)行同時(shí)反硝化,還可利用邊溝5h的澄清和沉淀過(guò)程進(jìn)行反硝化。實(shí)踐中發(fā)現,邊溝的脫氮效果一般為10%左右。

5.三溝式氧化溝的應用前景

三溝式氧化溝是新一代氧化溝工藝的典型代表,這種氧化溝工藝結合了許多新的污水處理操作方式,如Ａ/Ｏ法,ＳＢＲ法等。通過(guò)對生產(chǎn)性三溝式氧化溝的調查研究表明,這種工藝處理效果十分穩定,滿(mǎn)足BOD5和懸浮物濃度小于30mg/L的頻率分別為92%和96%。而且，氧化溝排放的剩余污泥可滿(mǎn)足EPA推薦的Ｂ級污泥病原菌排放標準。其反硝化運行和硝化運行的時(shí)間比TDN/TN對調節三溝式氧化溝脫氮效果起著(zhù)重要的作用,是一個(gè)關(guān)鍵的運行參數,針對不同的污水水質(zhì),調節TDN/TN可達到比較好的氮去除效果。三溝式氧化溝工藝能耗低,運行管理方便,是適合我國中小型城市使用的簡(jiǎn)便、高效的污水處理技術(shù)。來(lái)源：中國環(huán)保頻道