淺談五溝式氧化溝的設(shè)計及運行

1、淺談五溝式氧化溝的設(shè)計及運行    摘要：從設(shè)計和運行兩個方面對南通市污水處理廠的五溝式氧化溝工藝進行了總結(jié)。投產(chǎn)以來的運行實踐表明，該工藝的容積、設(shè)備利用率高，并可實現(xiàn)全時反硝化；同時也存在著需進一步提高除磷效率、各溝中污泥濃度分布不均等問題，有待進一步完善。 關(guān)鍵詞：五溝式氧化溝   南通市污水處理廠工程的一期處理規(guī)模為2.5×104m3/d，以處理工業(yè)廢水為主(化纖、印染、制藥、皮革、釀造等廢水，所占比例在80%以上)。設(shè)計進水bod5為350mg/l，ss為250mg/l，出水需達到污水綜合排放標準(gb897896)中的二級

2、標準，處理工藝為創(chuàng)新的五溝式氧化溝，廠區(qū)總占地面積為6.75hm2。該工程自1994年6月建成投產(chǎn)以來一直滿負荷運行，處理效果良好。 1五溝式氧化溝的設(shè)計及特點 1.1五溝式氧化溝在該廠的設(shè)計過程中，曾考慮采用三溝式氧化溝工藝。針對該廠設(shè)計進水bod5達350mg/l的情況，通過計算發(fā)現(xiàn)三溝式氧化溝的容積偏大，特別是當邊溝作沉淀池時其水力停留時間達10h以上，造成了容積的浪費(容積利用率僅為55%)，同時其設(shè)備利用率也較低，故較高濃度的污水采用三溝式氧化溝工藝進行處理是不經(jīng)濟的。由三溝式氧化溝的工作原理可知，其中間溝一直作為生化反應(yīng)池，如增加中間溝的容積即可增加容積及設(shè)備的利用率，從而降低工程

3、造價。為此，提出了五溝式氧化溝的概念，即以等容積的五條環(huán)形溝并聯(lián)組成五溝式氧化溝，各溝之間以孔洞連通，兩邊溝交替作為沉淀池、生化池，中間三條溝作為生化池，配水井可交替向五條溝中的任一條溝配水，并通過控制轉(zhuǎn)刷的開、停以及高、低速運行來達到各溝中好氧、缺(厭)氧、沉淀等不同的運行狀態(tài)。1.2五溝式氧化溝的設(shè)計南通市污水廠(一期工程)采用1座五溝式氧化溝，主要設(shè)計參數(shù)：污泥負荷為0.08kgbod5/(kgmlss·d)，混合液濃度為4g/l。氧化溝總?cè)莘e為40866m3，每溝容積為8173m3，平面尺寸為102.75m×120.5m，有效水深為3.5m，溝寬為10m。配備25臺

4、直徑為1m、有效長度為9m的雙速曝氣轉(zhuǎn)刷。1.3運行模式及特點五溝式氧化溝的運行模式類似于三溝式氧化溝，其兩邊溝交替作為沉淀池和曝氣池，中間三溝(交替進水)作為缺氧池、好氧池。溝內(nèi)配備帶雙速電機的曝氣轉(zhuǎn)刷，其在高速運行時曝氣充氧，在低速運行時維持溝內(nèi)的混合液流動，為反硝化創(chuàng)造一個缺氧環(huán)境。該工程采用的工作周期為8h，運行方式分為6個階段。?階段a(1.5h)：污水進入1號溝，由5號溝出水。1號溝轉(zhuǎn)刷低速運行，因處于缺氧狀態(tài)而進行反硝化；2、3、4號溝轉(zhuǎn)刷高速運行，進行有機物的降解和硝化。?階段b(1.5 h)：污水進3號溝，仍由5號溝出水。3號溝轉(zhuǎn)刷低速運行，處于缺氧狀態(tài)而進行反硝化；1、2、

5、4號溝轉(zhuǎn)刷高速運行。階段c(1h)：污水進入2號溝，由5號溝出水。2號溝轉(zhuǎn)刷低速運行，3、4號溝轉(zhuǎn)刷高速運行；1號溝轉(zhuǎn)刷停開，處于出水過渡狀態(tài)。?階段d(1.5 h)：污水進入5號溝，由1號溝出水。5號溝轉(zhuǎn)刷低速運行，處于缺氧狀態(tài)；2、3 、4號溝轉(zhuǎn)刷高速運行。?階段e(1.5 h)：污水進入3號溝，仍由1號溝出水。3號溝轉(zhuǎn)刷低速運行，2、4、5號溝轉(zhuǎn)刷高速運行。?階段f(1 h)：污水進4號溝，仍由1號溝出水。4號溝轉(zhuǎn)刷低速運行，2號、3號溝轉(zhuǎn)刷高速運行；5號溝轉(zhuǎn)刷停止運行，處于出水過渡狀態(tài)。? 上述各階段的時間設(shè)定及運行周期可根據(jù)實際情況進行適當調(diào)整。氧化溝的進、出水和轉(zhuǎn)刷的開停及其轉(zhuǎn)速的

6、高低都通過plc控制。為節(jié)省電耗按運行的實際需要充氧，在每條溝中都設(shè)有do探頭，當某一溝中do測定值大于其設(shè)定值時則該溝中的轉(zhuǎn)刷逐臺由高速變?yōu)榈退龠\行。?由運行方式可見，五溝式氧化溝每條溝每天用于生物處理的時間：1、5號溝為9h，2、3、4號溝為24h。由此可得出五溝式氧化溝的容積利用率為0.75，比三溝式氧化溝的容積利用率(0.55)提高了20%，同樣設(shè)備利用率也提高了20%。另外，采用五溝式氧化溝與采用三溝式氧化溝相比，其池體體積、曝氣轉(zhuǎn)刷數(shù)可減少27%，工程投資可減少20%30%，經(jīng)濟效益顯著。另外，五溝式氧化溝能夠?qū)崿F(xiàn)全時反硝化，即五溝中總有一溝處于缺氧反硝化運行狀態(tài)。全時反硝化可達到

7、更高的脫氮效率，減少耗氧量，并節(jié)省能耗。而三溝式氧化溝每天只有13.5h處于反硝化運行狀態(tài)。? 2運行效果 該工程自1994年6月投產(chǎn)以來一直滿負荷運行。在運行的前幾年主要處理工業(yè)廢水，其進水bod5、ss、cod高且變化幅度大，年平均進水水質(zhì)指標值超過設(shè)計值。后幾年，隨著城市污水管網(wǎng)的不斷完善則城市生活污水的接入量逐年增加，污水廠進廠水質(zhì)指標值逐 年下降(見表1)，進水水質(zhì)指標值超過設(shè)計值的天數(shù)逐年減少，進而年平均進水水質(zhì)指標值逐漸下降到設(shè)計值。    表1每年進水水質(zhì)指標值超設(shè)計標準天數(shù)d    年份 bod5

8、(350mg/l) ss(250mg/l) cod(1000mg /l)    1994 160 64 61    1995 167 37 50    1996 138 33 19    1997 73 26 10    1998 91 34 25    1999 46 50 23    2000 20 52 9

9、60;   2001 23 32 15 由表1可知，雖然進水水質(zhì)指標值高于設(shè)計值，且水質(zhì)變化幅度大(最高日進水bod5是設(shè)計值的4倍)，但出水bod5、ss、cod仍能滿足排放要求，充分體現(xiàn)了氧化溝耐沖擊負荷、運行穩(wěn)定的特點。3 存在問題及分析 進水污染物濃度高、變化幅度大，特別是進水呈酸性(常年進水的ph值為6.5左右，最低ph值為34)，嚴重影響生物處理系統(tǒng)的運行并降低了設(shè)備的使用壽命，如進廠管道就曾因腐蝕而塌陷。污染物濃度高、變化幅度大反映了排放廢水工廠的內(nèi)部預(yù)處理沒有達到要求。?有時出水中氨氮濃度仍偏高，氨氮去除率低，不能滿足現(xiàn)行的污水綜合排放標準(gb8

10、9781996)中的二級標準要求。其原因主要有二，一是進水nh3-n濃度高(為100mg/l左右) 而ph值和堿度低(為200mg/l左右)。進水nh3-n與堿度的比值過低導(dǎo)致了nh3-n的硝化難以完成，從而不能完全發(fā)揮該工藝全時反硝化的特點；二是該工程全部采用了國產(chǎn)設(shè)備，其故障率高,因而影響了工藝的正常運行。針對上述問題，采取的對策是嚴格控制工業(yè)廢水的排放和提高設(shè)備的質(zhì)量。首先應(yīng)重點控制排水呈酸性的和排放含高濃度nh3-n廢水的企業(yè)，對前者嚴格要求其進行廠內(nèi)預(yù)處理至中性后方能排入城市排水管網(wǎng)，對后者要求其進行廠內(nèi)脫氮(可采用吹脫等經(jīng)濟的方法)；其次，對曝氣轉(zhuǎn)刷等關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)優(yōu)先選用國外產(chǎn)品。?一期工程的進水磷含量較低(13mg/l)，其大部分被微生物同化利用，出水磷含量可穩(wěn)定在0.5mg/l以下。但隨著城市生活污水接入量的增加則進水bod5/p的比例有減小的趨勢，故僅依靠微生物的同化作用不能滿足出水磷的排放要求。五溝式氧化溝同三溝式氧化溝一樣，沒有一個絕對的厭氧段，因而生物除磷的能力有限。此外，在一期工程的運行過程中也發(fā)現(xiàn)，增加曝氣量會導(dǎo)致出現(xiàn)大量泡沫，其帶動污泥上浮而造成污泥流失。再者，五溝式氧化溝中的污泥濃度也分布不均，其邊溝污泥濃度為中間溝