氧化沟提升改造工艺说明

张 宏 峰

(山西省轻工设计院，山西 太原 030001)

氧化沟提升改造工艺说明

张 宏 峰

(山西省轻工设计院，山西 太原 030001)

通过对某污水厂的运行参数分析，在尽量不改造、增加土建的原则下，提出改造方案，经实施后，运行效果良好，达到了一级A的排放标准，对今后的相似提标改造工程有一定的参考意义。

提标改造，氧化沟，脱氮，污水厂

阳城县某污水厂主要接纳生活污水，设计规模为1.8万m3/d，并已有深度处理规模1.0万m3/d。深度处理后的水回用于工业循环冷却水。氧化沟工艺在山西省污水处理厂中应用较为广泛，山西省大部分采用氧化沟的污水厂为2008年以前设计，设计排放标准为GB 18918—2002城镇污水厂污染物排放标准一级B标准，该污水厂采用Orbal氧化沟工艺，为了适应新形势下提升污水排放标准的要求，需要对污水厂的污水处理工艺进行提升改造，改造后排放水全面达到一级A标准。

1 设计水质和现有工艺流程

根据对污水厂现状运行数据的监测，进、出水水质指标见表1。

表1 污水厂进、出水水质 mg/L

从表1可以看出，在现有工艺下，污水经过一级处理和二级处理后，对BOD5，COD，SS，NH3-N，TN和TP的去除率分别为：92.69%，89.97%，90.95%，77.71%，61.22%和75.16%，出水水质达到了一级B标准，其中COD，SS，TP在经过深度处理后可达到一级A标准，而BOD5，NH3-N，TN等指标不稳定，达到一级A标准是比较困难的。污水厂现有的处理流程见图1。

2 问题分析

面对新形势下，污水厂排放口出水全面达到一级A标准的要求，在现状处理工艺的运行条件下，显然不能满足。究其原因：1)排放部分无深度处理(即使有，NH3-N，TN也难达标)；2)已建的深度处理的工艺流程为混凝、沉淀和机械过滤，其主要作用是通过絮凝、沉降和机械过滤罐中的吸附作用去除SS和P，而对BOD5，NH3-N，CODCr的去除效果有限。有机物和氨氮主要是在氧化沟中通过微生物的生化作用去除，因此，氧化沟中BOD5和NH3-N的去除效果直接影响着深度处理的出水水质。由此可知，本处理厂目前按一级B标准运行的氧化沟对氨氮、总氮和BOD5的去除率偏低(尤其是对氨氮和总氮仅有77.71%，61.22%)是造成出水难以满足一级A标准的主要原因。

3 改造思路

脱氮效果的提升是急需解决的问题。脱氮效率与曝气方式密不可分。污水厂现在运行的二级处理单元是Orbal氧化沟。Orbal氧化沟采用的曝气转碟，表面密布凸起的三角形齿结，这种独特的构造使其具有较高的充氧能力和动力效率[2]。然而实地考察后发现，曝气转碟的充氧与推流作用均不太理想。氧化沟内流速在垂直高度上的分布靠水流之间的粘滞作用传递，上部流速大，下部流速小，在底部往往形成污泥沉淀的危险区域，而在沿氧化沟长度方向，流速是以曝气设备为起点，逐渐向下传递，曝气设备下方常常出现淤积现象。而同时，溶解氧的问题也是如此，单靠曝气设备由于其底部附近的混合能力较差，溶解氧存在分层现象，使氧化沟的实际有效容积减小。针对这一点，结合此次提标改造对于出水水质氨氮去除的要求，考虑对氧化沟的曝气方式进行变化，并增设水下推动器强化混合功能，把原本曝气转碟所起的充氧与推流作用分别实现。

曝气方式考虑改造为鼓风曝气形式的底曝。相比较于机械曝气形式的转碟曝气，底曝的氧转移效率更高，同时能耗也更低。考虑硝化和反硝化进行的条件，需要在沟内形成交替好氧/缺氧区，因此不需要整个氧化沟都曝气，可以经过计算好氧/缺氧区的容积来进行曝气器的布置，但是曝气器还是在好氧区池底布满较好，可以采取分段设置供气系统，根据需要分段用电磁阀门进行气量调节，以便在沟体内形成明显的好氧/缺氧区。还可以考虑用在线溶解氧测定系统，结合溶解氧自动分析仪，在池内分段进行测量，在中控室集中控制，结合工艺要求，按每段测得的溶解氧值，控制各段电磁进气阀的开启度，以精确调节进气量。分段控制池底曝气器的出气量，与原来氧化沟的曝气与不曝气相互交替，机理上是不矛盾的。由于提高了氧转移率，可以节省一些能耗。还可以实现多段好氧/缺氧交替运行的模式，强化脱氮效果。

采用鼓风曝气代替机械曝气后，提高了充氧效率，强化了硝化反应和BOD的降解，但同时为了避免出现前文提到的流速分层现象，需要在池底增设水流推进器。针对改造的特点，考虑选用大直径、低转速推流器安装在沟体内。同时，为了防止在推流器作用下，整个氧化沟内难以形成明显的好氧区和缺氧区，从而破坏了反硝化反应的缺氧环境，考虑在好氧区末端投加MBBR悬浮填料。MBBR是移动床生物膜反应器工艺。是将比重接近于水的生物填料投加于反应池中，让填料随着轻微的搅拌作用随水流自由运动，在运动过程中内表面上形成一层生物膜(增大生物量并兼有部分膜处理的特点)。国内外经验表明，在污水厂改造方面MBBR突出特点是构造简单，可在不增加池容的基础上提高有机物和氮磷的去除率。悬浮填料直接向池内投加，可以设置网格防止填料在流速冲击下流失，挂膜后的密度接近于水，只需要很小的气量即可悬浮于水中。好氧区的污水经过悬浮填料时，消耗多余的氧量，强化了好氧区的硝化反应，同时也为缺氧区的反硝化反应创造了缺氧的环境。

氧化沟内的缺氧区内也有一定的除磷效果。研究表明，在活性污泥中存在反硝化除磷菌，它们在缺氧条件下进行反硝化脱氮的同时，还能摄取磷。然而硝化菌和聚磷菌在泥龄上存在着矛盾。泥龄太高不利于除磷，泥龄太低硝化菌又无法存活，更加影响后续处理。上述投加悬浮填料后，由于硝化菌可以栖息于填料表面不参与污泥回流，能解决脱氮除磷的泥龄矛盾[3]。

4 改造方案

按照上述改造思路，改造后污水厂的处理流程见图2。改造部分的工艺参数与原有工艺的对比见表2。

5 运行调试

改造完成后，经过一级、二级生物处理后出水水质见表3。由表3可见，调试运行后，采用MBBR工艺对氧化沟中COD，BOD，NH3-N和TN的去除效果均有提升，尤其是对NH3-N和TN去除率由改造之前的77.71%和61.22%提升至89.58%和83.44%，有较大幅度的提升。经过深度处理后，出水水质全面且稳定的达到一级A标准。

表2 改造前后的工艺参数对比表

表3 改造后出水水质 mg/L

6 结语

针对阳城县某污水厂氨氮、总氮处理效果差的情况，结合污水厂实际情况，充分利用现有处理构筑物，不显著增加占地的情况下，污水厂经过二级生物处理强化改造，即改变氧化沟曝气方式为鼓风曝气并投加MBBR悬浮填料后，强化了硝化和反硝化过程，最终出水水质稳定且达到一级A标准。MBBR工艺在氧化沟的改造对于国内类似问题的污水厂具有一定工程参考意义。

[1] GB 18918—2002，城镇污水厂污染物排放标准[S].

[2] 邓荣森.氧化沟污水处理理论与技术[M].北京：化学工业出版社，2011.

[3] 郑兴灿，尚 巍，孙永利，等.城镇污水处理厂一级A稳定达标的工艺流程分析与建议[J].给水排水,2009,35(5):24-28.

Explanation of oxidation ditch improving transformation technologies

Zhang Hongfeng

(ShanxiInstituteofLightIndustryDesign,Taiyuan030001,China)

Through analyzing the sewage plant operation parameters, the paper puts forward transformation schemes under principles of increasing soil construction without large transformation. After the implementation, the operation effect is good, which achieves grade A emission criteria, which has certain guiding meaning for similar upgrading transformation engineering in future.

upgrading transformation, oxidation ditch, denitrification, sewage plant

2015-01-06

张宏峰(1965- )，男，工程师

1009-6825(2015)08-0141-02

X703

A