氧化沟处理城市污水探讨

赵学耘 郑乔予

1 概况

城市污水处理和综合利用在环境保护工作中占重要地位，因此近年来我国各城市都在积极筹建城市污水处理厂，但是由于城市经济的迅速发展和人民生活水平不断提高，污水流量日益增加，而传统的活性污泥法污水净化工艺流程，处理设备庞大、占地多、运行费用较高。因此，研究和发展新型污水处理工艺和净化设备，是我国当前城市建设的迫切需要。

2 气温、水温和污水水质分析

2.1 气温、水温

某县为大陆性气候，干燥少雨，7，8月份气温高，1，2月份气温低，一日内温差比较大，最高达 38.4℃，中午气温高，夜间气温低。从1991年10月开始运转以来经过冬季和春季几个月的运转，污水水温逐月变化，夏季进水水温较高，介于17℃～21℃之间，冬季水温较低，池中水温介于9℃～5℃，冬季进水水温11℃～8℃，观测表明池中水温最低在2℃以上，此水温属于停水期间池内实测水温，如供水正常情况最低为5℃，依据1983年《某县城市污水生物处理中间实验报告》试验结论，认为5℃处理效果尚可，故可以认为城内污水水温是可以进行污水处理的。

2.2 污水水质

该试验项目、试验场地选在某县滨河第二苗圃，滨河西场泵站出水为水源，表1列有进水有机物的浓度。

表1 进水有机物的浓度汇总表 mg/L

由表1可以看出实际进水平均浓度:BOD比设计进水高出133 mg/L，SS比设计进水高出 138 mg/L。BOD和COD之间有很大的相关性，BOD/COD=0.5～0.8，表示可生化性。

本项目BOD5/COD=383/754=0.5，此值处于可以进行生物处理的低值，但对以后的处理造成一定的困难，因为所测数据期限较短，数据也不多，尚需多方收集。尤其变化水质幅度较大，尚需调查清楚，限期均匀排放，以改变水质现状，提高处理效果。

3 试验流程及设备

本项目涉及由南、北二池的工艺流程。

3.1 单池流程及设备

根据项目要求南池选用分流交替运行式氧化沟设计规模为300 t/d，3条渠道每条渠道长15 m，宽2 m。这种氧化沟由3个渠道组成，它具有交替式氧化沟的特点，又有合建式氧化沟的优点:布置紧凑、占地小、土建费用低。该系统的工作程序为:1，2渠道作曝气池时，污水进入1池即与池内循环混合液混合，充氧并在1，2渠道内环流，此时3渠道作沉淀池用，出水由出流堰排放。而当1，2渠道内混合液污泥浓度逐渐降低至一定值时，关闭 3渠道的出流堰，停止出水，同时开启渠道的闸门。关闭2渠道的闸门，这时2，3渠的功能转换，2渠作沉淀池，1，3渠道为循环曝气。2渠静沉0.5 h后开启出流堰，沉淀池继续工作。

3.2 试验设备

为了进行对不同设备充氧量及电耗的比较选择了两种设备:1)曝气转刷直径为700 mm，长1 300 mm，转速为40 r/min～120 r/min，淹没水深为120 mm～200 mm，调速电机功率为3.6 kW，设计动力效率为1.7的旋流式预沉池。2)鼓风机:型号B22×15罗茨鼓风机，转速 1 450 r/min，流量:6.5 m3/min。

4 活性污泥的培养与实验运行情况

4.1 活性污泥的培养

考虑到进入10月份后天气渐冷，污水水温降低，决定在设备安装前采用活性污泥培养池进行菌种培养(因包头地区目前尚未有二级处理活性泥法可供利用)，培养池尺寸为长×宽×高=6 m×2 m×1.5 m，曝气采用 D=50 mm穿孔曝气，分别设两根上清液排出管，1991年9月5日向培养池中加入一部分原生污水，投入一车(3 t)新鲜粪便，这时考虑池内有机物浓度还达不到 1 000 mg/L，决定采用青山区北郊污水厂一级处理后双层沉淀池中排出的经过硝化的污泥为微生物营养，因为其中和空气接触的污泥中生长好氧微生物，是可以作为菌种直接接种，同时硝化污泥中含有大量有机物是微生物生长所必需的养料。6日采用吸泥车加入硝化污泥一车，而后进行大量曝气。这是在培养池污泥上清液中，COD 700 mg/L～1 000 mg/L，BOD约300 mg/L～500 mg/L，保持较高有机物浓度，混合液溶解氧浓度在2 mg/L～4 mg/L左右，进行闷曝培养，同时每天排出一部分沉淀后的上清液，补充污水，曝气培养4 d后，镜检出草履虫、豆形虫和藻类，6 d～7 d后出现钟虫和盖纤虫等，再经过几天培养后，混合液沉降比达到14%～15%，这时每日投加1次～2次高浓度的污水，又经过一周培养后，沉降比达到15%～20%，混合液浓度在2 000 mg/L左右，原生动物增多，以纤毛虫为主，这就表明活性污泥已经成熟，培养即结束，培养期间温度为16℃，共用 18 d时间。

4.2 试验运行情况

培养后活性污泥应马上放入池中驯化，经过观察和取样分析，污水处理效果不佳，经研究分析主要有下列原因:

1)活性污泥没有及时做到驯化工作，微生物营养不足，影响污水处理效果。2)原生污水浓度不稳定，BOD5最低时200 mg/L，最高时590 mg/L;COD最低时519 mg/L，最高时1006 mg/L;SS最低时197 mg/L，最高时790 mg/L。而且水温偏低，与原设计水质资料不相符。3)进水流量偏大，近1 088 m3/d(设计为600 m3/d)，流量冲击负荷高。在通水后第二天又投加两车新鲜粪便继续闷曝驯化。取样结果处理效率有了明显好转逐步达到冬季处理效果，我们认为只要泵站不停水，池内水循环正常，冬季水温是可以保证5℃以上，1992年又经过春季几个月的运转，水工构筑物基本符合设计要求，水质指标好转，BOD5出水51 mg/L～82 mg/L，COD出水40 mg/L～60 mg/L，SS出水60 mg/L～92 mg/L。

根据上列处理效果分析，冬季效果肯定要差些，这是规律。如果在此基础上进一步加强管理，改善水质条件控制流量以减少水质和水量冲击，初步分析冬季去除率可在70%～80%左右。

5 寒冷地区的设计问题

要考虑到充氧设备冬季结冰，设备本身负荷增大。因此在选择设备功率时要适当放宽，从BOD5的去除率来说，池内水温降到5℃～8℃左右时没有发现去除效果有明显下降的现象，而不需专门设置保温覆盖等设施。沟内临变当降到2℃时去除效果明显下降，但是水温较低时如果能保持一定的MLSS浓度，仍可得到一定的处理效果。我们认为，对于水温在5℃以下的寒冷地区，为了防止处理效果降低，在不大幅度增加运行经费和基建费的条件下，应考虑适当增设保温设施。有关资料介绍水温低时对处理过程带来的影响不光是生化反应速度变慢，水的粘性也会增加，给污泥沉淀带来不良影响。此外，气温特别低的地区，沉淀区内会产生温度并重流，导致污泥流失。

综上所述已初步显示氧化沟污水处理技术是具有突出优越性的一种二级处理工艺，在我国目前的技术、经济条件很值得重视、研究、推广使用，以促进我国城市污水处理的发展。