T型氧化沟应急提标改造的探索与实践

摘要：以某水质净化厂传统T型氧化沟为研究对象，从技术改造和运行优化的角度探索T型氧化沟出水提标的可行技术措施，充分挖掘老旧生产设施运行潜力。该技术措施具有投资省、耗时少的优势，并且整个实施过程中可以不停产、不减产。实际运行测试和检验结果证明，该技术措施能够较好地解决过渡期出厂水应急提标问题，为早期采用传统T型氧化沟工艺的城镇污水厂应急提标积累技术经验并提供参考方案。

关键词：T型氧化沟；应急出水提标；运行优化；技术措施；不减停产

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）08-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.079

Exploration and Practice of Emergency Standard Raising Technical Measures for Shallow T-shaped Oxidation Ditches

WANG Qingjiao， MA Yunpeng， HU Xiaolin， GE Yanhua， LI Jiafan

（Shenzhen Water （Group） Co.， Ltd.， Shenzhen 518000， China）

Abstract： Taking traditional T-type oxidation ditch of a water purification plant as the research object， exploring the feasible technical measures of T-type oxidation ditch effluent upgrading from the point of view of technological transformation and operation optimization， fully tapping the potential of the operation of the old production facilities， the technical measures have the advantages of provincial investment， less time-consuming， and the whole implementation process can be no shutdown， no reduction in production. The actual operation test and inspection results proved that the technical measures can better solve the problem of emergency upgrading of the water in the transition period， and accumulate technical experience and provide reference programs for the emergency upgrading of urban wastewater plants using traditional T-type oxidation ditch process in the early stage.

Keywords： shallow T-shaped oxidation ditch; emergency water quality improvement; operational optimization ; technical measures; production stoppage without reduction

某水质净化厂T型氧化沟系统为20世纪90年代设计建设，采用T型氧化沟，处理规模为12万m3/d。由于设计建设较早、出水标准较低，实际运行出水水质无法稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级A标准[1-3]。

2018年是深圳市水污染治理“大会战”“大建设”之年，更是决胜深圳河湾流域水质国考达标的关键之年。某水质净化厂作为深圳河流域的重点大型水质净化厂之一，按照深圳河湾流域治水提标整体工作部署和深圳市水务（集团）有限公司厂网河全流域一体化治理模式相关要求，在当前大动作改造不具备条件的情况下，需要采取措施在2018年底前使得出水水质主要指标进一步提升至地表水V类标准。其中，化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）不超过40 mg/L，氨氮不超过2 mg/L，总磷不超过0.4 mg/L。

为完成出水应急提标改造任务，该水质净化厂于2018年初成立“出水应急提标项目”工作小组，组织全厂技术力量客观评估了滨河厂生产整体情况，全面梳理了该水质净化厂生产薄弱环节和提标难点，系统分析提标挖潜关键点并从技术改造及运行优化角度提出了“出水应急提标”工作方案，改造现有T型氧化沟实施试验性技术，探索验证了T型氧化沟出水提标的可行技术措施，充分挖掘老旧生产设施运行潜力，较好地解决了过渡期出厂水应急提标问题[4-6]。

1 T型氧化沟出水应急提标改造难点

1.1 曝气充氧能力不足问题

1997年，某水质净化厂T型氧化沟系统建成投产，曝气方式为转刷表曝。由于设计建设较早、标准较低，生产运行过程中存在曝气充氧能力弱、氧传递效率不高的问题，实际出水水质无法稳定达到一级A标准。多年实际运行情况表明，只有在雨季进水浓度低、处理负荷降低的情况下，氧化沟出水氨氮等指标才能勉强达到地表水V类标准[7-9]。

1.2 易跑泥、泥龄短、生物量不足问题

某水质净化厂T型氧化沟采用浅沟形设计，池深为3.5 m。由于池深较浅，日常污泥浓度只能运行在2 000 mg/L以内，否则极易造成边沟泥水界面抬升，威胁出水水质安全。由于污泥浓度受限，导致氧化沟生物量不足且污泥龄无法稳定在8 d以上，最终导致T型氧化沟不适应高浓度进水水质条件，硝化能力不稳定，出水水质稳定性欠佳。

2 技术改造措施

针对T型氧化沟出水提标难点，某水质净化厂组织技术力量系统分析了提标挖潜关键点并从技术改造及运行优化角度提出了曝气系统改造、聚合氯化铝（Polyaluminum Chloride，PAC）+聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，PAM）药剂联合投配系统技术措施，具体如下。

2.1 曝气系统改造

重新分析和核算氧化沟充氧能力、氨氮削减能力等，结果表明降低氧化沟运行负荷或者进一步提高曝气充氧能力，可以提升氧化沟的出水水质。由于T型氧化沟本身特点，边沟转刷设备利用率偏低，在预沉阶段和出水阶段边沟转刷关闭，整体充氧能力主要依靠中沟转刷。经计算与校核氧化沟充氧能力缺口并多方比选曝气装置，最终确定在氧化沟中沟增加鼓风底曝系统，选用可升降排架式管膜微孔曝气系统。该系统采用鼓风曝气，具有氧传递效率高、能耗低的优点，其可升降排架式安装方式简单，无须改动现状氧化沟土建，工程量小、投资成本小，可确保改造施工期间氧化沟不停产、不减产。其具体设备选型及参数如下：离心鼓风机，流量为120 m3/min，高度为5 m；可升降式微孔曝气器，数量为40组，材料为三元乙丙橡胶（Ethylene Propylene Diene Monomer，EPDM），每组氧转移速率为1.040 kg O2/h，氧利用率为37.138%；DN300曝气主管，长度为600 m。

2.2 PAC+PAM药剂联合投配系统

基于某水质净化厂T型氧化沟池深偏小、易跑泥、生物量不足、污泥龄偏短的实际问题，通过模拟高密度沉淀池运行模式，在T型氧化沟进水配水井多点联合投配PAC和PAM药剂，加快污泥沉降速度、压低边沟沉淀区泥水界面，抑制出水易跑泥问题，提高氧化沟污泥浓度和生物量，进而提高硝化效率和水质稳定性。PAC+PAM药剂联合投配系统如图1所示。具体设备选型及参数如下：干粉制备设备，数量为1台，型号为ProMinent ULFao8000，规格为8 m3，熟化时间为1 h，操作压强0.35 MPa；螺杆泵，数量为2台，型号为耐驰NEMO NM031，流量为4 m3/h，压强为0.2 MPa，功率为1.5 kW；流量计，数量为2台，型号为KROHNE电磁流量计，DN32，满度流量为14.54 m3/h；PAM干粉（SNF FLOPAM AN 934SH），质量为25 kg；加压泵数量为2台，型号为六安江淮电机YE2-100L-2。

2.3 活性污泥置换系统

根据该水质净化厂分两期建设的实际情况，因地制宜建设污泥置换系统。该水质净化厂二期工程为厌氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，A2O）工艺，其设计建设较新，设计标准较高，生物池容量较大，设计污泥龄达到15.5 d，出水水质等各方面参数要优于将建设较早的T型氧化沟系统。活性污泥置换系统的作用是将相邻二期工程A2O生物池内的正常高泥龄活性污泥通过污泥置换系统引入氧化沟，在A2O生物池外回流集泥井内安装2台潜污泵和配套管道系统，每台泵流量为50 m3/h，扬程为8 m，配套管道采用UPVC DN200。二期工程A2O生物系统的污泥龄约为15.5 d，生物相丰富，通过该活性污泥置换系统可以为T型氧化沟每天置换高泥龄污泥（15 d）约为3 500 m3，可以较好弥补T型氧化沟污泥龄短、硝化菌等世代期较长的菌群不占优势的先天不足，在不对现状T型氧化沟池容和设计参数等做工程改造的情况下，迅速而有效地提升氧化沟的污泥龄和改善生物相结构。根据理论计算，T型氧化沟内的活性污泥每10 d可以完成一次全更新全置换，用以改善氧化沟污泥龄短、硝化能力不稳定问题。活性污泥置换系统如图2所示。

3 实施效果

3.1 曝气系统改造效果

曝气系统改造效果具体如下：一是T型氧化沟曝气充氧能力显著提升，氧转移效率显著提升，开1台鼓风机即可以达到改造前3台鼓风机的溶解氧水平（低值为1.02 mg/L、高值为5.22 mg/L），氧化沟曝气充氧能力和余量空间均得到大幅提升；二是T型氧化沟充氧能力明显改善，氨氧化能力明显增强，出水COD、五日生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand"after 5 days，BOD5）、氨氮、总磷等特征性指标稳定达到地表水V类标准（见表1）；在同等充氧量前提下，曝气输出风量比改造前减少1/2，鼓风机开启数量减少1～2台，节能降耗效果显著，每台风机额定功率为175 kW，每年可节电约为226.8万kW·h；采用移动式、模块化安装方式，改造施工期间不停产、不减产。

3.2 PAC+PAM药剂联合投配系统效果

实际运行情况表明，联合加药对污泥沉降比的改善作用可达40%左右，可以较好抑制氧化沟和二沉池翻泥问题，特别是对于氧化沟搅拌混合充分的工况条件下效果较好。氧化沟实际运行污泥浓度比改造前提高约1倍且运行稳定无翻泥现象，生物量增加约50%，较好地弥补生物量不足的缺陷。污泥浓度提升摊薄污染物负荷，氧化沟氨氧化能力和出水水质稳定性均得到增强，氧化沟出水水质稳定性有显著改善。可以较好抑制氧化沟易跑泥问题，氧化沟处理量产能提升约15%。

3.3 活性污泥置换系统效果

将该水质净化厂相邻二期工程A2O生物池内的正常高泥龄活性污泥通过污泥置换系统引入T型氧化沟，在A2O生物池外回流集泥井内安装2台潜污泵和配套管道系统，每台泵流量为150 /h，扬程为8 m，A2O生物池污泥龄15.5 d，生物相丰富，通过该活性污泥置换系统可以为T型氧化沟每天置换高泥龄污泥（15 d）约3500 m3，较好改善T型氧化沟污泥龄短、硝化菌等世代期较长的菌群不占优势的不足。实际运行情况表明，T型氧化沟每10～15 d可以完成一次全更新全置换，通过此项技术加持，氧化沟硝化能力稳定性显著增强，出水氨氮稳定性明显好转，稳定达到2 mg/L以内。

4 结论

T型氧化沟引入国内较早，普遍存在出水标准不高、水质稳定性差的问题，通过采取曝气系统改造、PAM+PAC药剂联合投配等技术措施，可以有效提高氧化沟充氧能力并且较好地弥补T型氧化沟生物量和沉淀通量难以兼顾的不足。这些技术措施的施工周期短、投资少，并且整个实施过程中不停产、不减产，可以有效挖掘T型氧化沟运行潜力，使得老旧生产设施重焕生机，较好地解决过渡期出厂水质应急提标问题，氧化沟处理水量提高约15%且出水水质COD、氨氮等指标基本稳定达到地表水V类标准，可以为城市污水厂应急提标积累技术储备并提供借鉴。

参考文献

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5 王 健，董淑贤，缪保芬.某污水处理厂T形氧化沟工艺运行与改进优化探讨[J].科技情报开发与经济，2009（12）：125-127.

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