型氧化溝的運(yùn)行管理（本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文）

1、.T型氧化溝的運(yùn)行管理（本科）1 氧化溝的發(fā)展概況氧化溝（Oxidation Ditch）1污水處理工藝是由荷蘭衛(wèi)生工程研究所在20世紀(jì)50年代研制成功的。第一家氧化溝污水處理廠將曝氣、沉淀和污泥穩(wěn)定等處理過程集于一體，間歇運(yùn)行，BOD5去除率高達(dá)97%，管理方便，運(yùn)行穩(wěn)定，該技術(shù)被稱為Pasveer溝。伴隨著其曝氣設(shè)備的開發(fā)，實(shí)踐運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題以及對占地、投資費(fèi)用、水質(zhì)、脫氮除磷等要求逐漸發(fā)展并走向成熟，演變出了許多變形工藝和設(shè)備；根據(jù)氧化溝的構(gòu)造和運(yùn)行特征，并根據(jù)不同的發(fā)明者和專利情況，一般有Carrousel氧化溝、交替式氧化溝、Orbal氧化溝及一體化氧化溝等幾種類型。1967年，L

2、ecompt和Mandt首次提出將水下曝氣和推動系統(tǒng)用于氧化溝，發(fā)明了射流曝氣氧化溝（JAC），溝深可達(dá)7.8m；1968年，DHV有限公司的荷蘭工程師們將立式低速表曝機(jī)應(yīng)用于氧化溝，發(fā)明了Carrousel氧化溝，其溝深達(dá)4.5m以上，現(xiàn)在的最新工藝Carrousel3000可以達(dá)到很好的脫氮除磷效果。1970年，Huisman又在南非開發(fā)了使用轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)的Orbal氧化溝；1970年代，丹麥Krugger公司創(chuàng)建了交替式氧化溝。近年，一體化氧化溝技術(shù)迅速得到發(fā)展，并在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用，如BOAT式、BMTS式。氧化溝被認(rèn)為是出水水質(zhì)好、運(yùn)行可靠、基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低的污水處理工藝，特別是

3、其封閉循環(huán)式池型尤其適用于污水的脫氮除磷。2 氧化溝的應(yīng)用2.1 氧化溝在國外的應(yīng)用20世紀(jì)60年代以來，氧化溝技術(shù)在歐洲、北美、南非、大洋洲等地得到了迅速推廣和應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)1，丹麥已興建300多座氧化溝污水處理廠，占全國的40%；美國有500多座氧化溝污水處理廠，英國也興建了300多座這樣的污水處理廠。而且氧化溝技術(shù)的發(fā)展不僅體現(xiàn)在數(shù)量上，也體現(xiàn)在處理廠規(guī)模的擴(kuò)大和處理對象不斷增加。它的處理能力為500萬1000萬人口當(dāng)量，被廣泛地用于城市污水及石油廢水、化工廢水、造紙廢水、印染廢水、食品加工廢水等工業(yè)廢水處理中。2.2 氧化溝在我國的應(yīng)用氧化溝工藝是我國采用較多的污水處理工藝技術(shù)之一，應(yīng)用

4、較多的有Orbal工藝，由我國自行設(shè)計(jì)、全套設(shè)備國產(chǎn)化，已有成功實(shí)例。DE型氧化溝和T型氧化溝在中高濃度的中小型城市污水處理中也有應(yīng)用。采用Carrousel氧化溝工藝的城市污水處理廠大部分為外貸項(xiàng)目。一體化氧化溝主要為示范工程，如安陽市某工程船形一體化氧化溝（設(shè)計(jì)規(guī)模為22000m3/d）和新都某工程（設(shè)計(jì)規(guī)模為10000m3/d）1-2。3 氧化溝技術(shù)3.1 氧化溝的基本原理氧化溝是一種改良的活性污泥法，其曝氣池呈封閉的溝渠形，污水和活性污泥混合液在其中循環(huán)流動，因此被稱為“氧化渠”，又稱“環(huán)行曝氣池”。本質(zhì)上屬于活性污泥延時曝氣法范疇，最鮮明的特點(diǎn)是循環(huán)式活性污泥法。延時曝氣法對于傳統(tǒng)的

5、活性污泥法來說，延長曝氣時間并降低BOD5污泥負(fù)荷，以限制剩余污泥的生成量為目的；氧化溝也以同樣的目的而出現(xiàn)。因此，氧化溝的凈化原理與通常的延時曝氣法幾乎可以通用。氧化溝兼有完全混合式和推流式的特點(diǎn)，并且氧化溝在適宜的控制條件下，溝內(nèi)同時具有好氧區(qū)和缺氧區(qū)，使得它具有凈化深度高、耐沖擊和能耗低的特點(diǎn)，并且具有較好的脫氮功能，有些還可以達(dá)到除磷的目的；另外，長的泥齡使剩余污泥量少且已好氧穩(wěn)定，可不需污泥的消化處理，并且活性污泥具有良好的沉降性能。3.2 氧化溝的特點(diǎn) 氧化溝由最原始的首尾相連的環(huán)形跑道似的構(gòu)形發(fā)展至現(xiàn)代氧化溝，在構(gòu)形、力學(xué)特性、曝氣系統(tǒng)、脫氮除磷功能等方面都進(jìn)行了革新?，F(xiàn)代氧化溝

6、最突出的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：去除有機(jī)物效率很高，有的還能脫氮或脫氮除磷?；ㄍ顿Y省、運(yùn)行費(fèi)用低；美國EPA對氧化溝與常規(guī)活性污泥法的基建和運(yùn)行費(fèi)用的分析比較1表明（如表1），在4104m3/d 規(guī)模以下，氧化溝的基建費(fèi)用明顯低于常規(guī)活性污泥法。在規(guī)模較小時運(yùn)行費(fèi)用低于常規(guī)活性污泥法，接近4104m3/d時明顯超過傳統(tǒng)活性污泥法。但如果要求具有脫氮除磷功能，其基建投資和運(yùn)行費(fèi)用比任何具有脫氮功能的生物處理工藝都低。表1 美國EPA對氧化溝與常規(guī)活性污泥法的基建和運(yùn)行費(fèi)用的分析比較規(guī)模（m3/d）3785m3/d37850m3/d基建投資占同等級一級活性污泥法處理廠比例50%60%基建投資占同等級二級

7、活性污泥法處理廠比例40%55%運(yùn)行費(fèi)用占一級活性污泥法處理廠比例71%124%運(yùn)行費(fèi)用占二級活性污泥法處理廠比例61%112%工藝流程簡單、構(gòu)筑物少、運(yùn)行管理方便；氧化溝工藝通常都不設(shè)初沉池和污泥消化池，整個處理單元比常規(guī)活性污泥法少，操作管理大大簡化；這對于技術(shù)力量相對較弱、管理水平相對較低的中小型污水處理廠很合適。運(yùn)行及處理效果穩(wěn)定、出水水質(zhì)好、污泥量少、性質(zhì)穩(wěn)定；氧化溝泥齡長（一般為2030d），污泥在溝內(nèi)已基本好氧穩(wěn)定，所以污泥產(chǎn)量少。能承受水量、水質(zhì)的沖擊負(fù)荷，對較高濃度工業(yè)廢水有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；曝氣設(shè)備和構(gòu)造形式多樣化、運(yùn)行靈活、曝氣強(qiáng)度具有可調(diào)節(jié)性；綜上所述，可以看出中小型氧化

8、溝比其它生物處理法都更為經(jīng)濟(jì)有效、靈活可靠。在下列情形下采用氧化溝更能顯示其特有的優(yōu)越性：A、基建投資的來源十分有限； B、缺乏高水平的管理人員；C、進(jìn)水水量、水質(zhì)變化大； D、要求脫氮；我國城市污水處理的現(xiàn)狀較落后，污水處理廠的技術(shù)人員缺乏，操作人員素質(zhì)普遍較低，尤其是污水處理廠的建設(shè)資金嚴(yán)重缺乏，因而，因地制宜地推廣氧化溝技術(shù)十分適宜和必要。4 生物脫氮除磷技術(shù)4.1 生物脫氮技術(shù)生物脫氮的機(jī)理是在微生物的作用下，將有機(jī)氮和氨氮轉(zhuǎn)化為N2和NxO的過程，其中包括硝化和反硝化兩個反應(yīng)過程。生物硝化過程在好氧條件下，在自氧好氧亞硝酸菌和硝酸菌的作用下，將NH4+轉(zhuǎn)化為NO2-，然后再氧化成NO

9、3-的過程。生物硝化的反應(yīng)過程為：2NH4+3O22NO2- +4H+2H2O+（240350kJ/mol）（亞硝化反應(yīng)） 2NO2-+O22NO3-+(65kJ/mol)（硝化反應(yīng)）NH4+3O2+2HCO3-2NO3- +2H2CO3+H2O+(305415kJ/mol) (考慮H2CO3 平衡的總反應(yīng)式) 由上反應(yīng)過程可知7，將1g氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮需耗氧4.57g（其中亞硝化耗氧3.43g，硝化耗氧1.14g）。整個硝化過程需消耗水中的堿度，即每氧化1g氨氮需消耗堿度7.14g（以CaCO3計(jì)）。影響硝化的主要因素包括：溫度、溶解氧、pH值、泥齡、有毒物質(zhì)、C/N比；生物反硝化過程在缺

10、氧條件下，在異氧型兼性厭氧反硝化菌的作用下，將硝酸鹽氮（NO3-）和亞硝酸鹽氮（NO2-）還原為N2的過程。生物反硝化的反應(yīng)過程為：NO2-+3H（電子供體有機(jī)物）1/2N2 +H2O+OH-NO3-+5H（電子供體有機(jī)物）1/2N2 +2H2O+OH- 由上式可知7，每轉(zhuǎn)化1g亞硝態(tài)氮為氮?dú)鈺r，需有機(jī)物（以BOD5表示）1.71g；每轉(zhuǎn)化1g硝態(tài)氮為氮?dú)鈺r，需有機(jī)物（以BOD表示）2.86g，同時產(chǎn)生3.57堿度（以CaCO3計(jì)）。影響反硝化的主要因素：溫度、溶解氧、pH值、碳源有機(jī)物、C/N比。4.2 生物除磷技術(shù)廢水中磷最常見的形態(tài)是磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機(jī)磷。生活污水的含磷量一般在101

11、5mg/L左右，其中70%是可溶性的2。生物除磷是基于噬磷菌在好氧及厭氧條件下，利用攝取及釋放磷的原理，通過好氧-厭氧的交替運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)除磷。影響生物除磷的因素：溶解氧、厭氧區(qū)硝態(tài)氮、溫度、pH值、BOD負(fù)荷、泥齡。一般來說，厭氧區(qū)的停留時間越長，除磷效果越好。但過長的停留時間，并不會太多地提高除磷效果，且會有利于絲狀菌的生長，使污泥的沉淀性能惡化。剩余污泥的處理方法也會對系統(tǒng)的除磷效果產(chǎn)生影響。5 T型氧化溝概述T型氧化溝是Kruger公司開發(fā)的生物脫氮新工藝（見圖）。該系統(tǒng)由三個相同的溝組合成一個運(yùn)行單元，氧化溝之間通過涵洞相通。在運(yùn)行時，兩側(cè)的A、C兩池交替地用著曝氣池和沉淀池。中間的B池

12、一直維持曝氣，進(jìn)水交替引入三池，出水相應(yīng)地從C池或A池引出，提高了曝氣轉(zhuǎn)刷的利用率，有利于生物脫氮。配水井進(jìn)水堰門和氧化溝出水堰門完全靠自控裝置控制。T型氧化溝脫氮是通過新開發(fā)的雙速電機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，曝氣轉(zhuǎn)刷能起到混合器和曝氣器的雙重功能。當(dāng)處于反硝化階段時，轉(zhuǎn)刷低速運(yùn)轉(zhuǎn)，僅僅保持池中污泥懸浮，池內(nèi)為缺氧狀態(tài)。好氧和缺氧階段完全可由轉(zhuǎn)刷轉(zhuǎn)速的改變進(jìn)行控制。潛水推流器 溶解氧儀 出水進(jìn)水水圖 T型氧化溝的基本形式國內(nèi)，從1989年第一座T型氧化溝在邯鄲東污水處理廠應(yīng)用以來，有許多中小規(guī)模污水處理廠采用了該工藝。T型氧化溝的運(yùn)行模式可分為六階段、八階段硝化模式和六階段、八階段硝化-反硝化模式，而且可以

13、通過PLC控制，自動化程度高。圖2為T型氧化溝工藝的一般工藝流程。粗格柵提升泵細(xì)格柵沉砂池三角配水井T型氧化溝消毒接觸池出水均質(zhì)池 污泥濃縮脫水一體機(jī)污泥外運(yùn)圖 T型氧化溝的一般工藝流程6 T型氧化溝的設(shè)計(jì)6.1 永安污水處理廠概況福建永安污水處理廠由永安市永恒污水處理有限公司以BOT方式運(yùn)營21。廠區(qū)位于永安市城北大西坑路口，占地面積53.24畝，投資5000多萬人民幣。建設(shè)規(guī)模近期為20000m3/d，設(shè)一組T型氧化溝，遠(yuǎn)期二級處理為40000m3/d，增加一組氧化溝，采用工藝流程如圖2。進(jìn)水全部為城市生活污水，出水排入沙溪河。其中氧化溝，每溝設(shè)一臺在線溶解氧儀，兩臺潛水推流器，中溝設(shè)5臺

14、高速轉(zhuǎn)刷，兩邊溝每溝各設(shè)3臺低速轉(zhuǎn)刷、3臺高速轉(zhuǎn)刷和5臺電動旋轉(zhuǎn)堰門，每溝都設(shè)有排泥泵可三溝排泥。人員編制為23人，構(gòu)形如圖1。6.2 T型氧化溝設(shè)計(jì)計(jì)算介紹T型氧化溝的設(shè)計(jì)，并對設(shè)計(jì)中存在問題進(jìn)行探討。設(shè)計(jì)資料：Q=20000m3/d進(jìn) 水：BOD5=180mg/L SS =250mg/L TN=35mg/L要求出水：BOD520mg/L SS20mg/L TN15mg/LNH3-N10mg/L設(shè)計(jì)參數(shù)：泥齡30d 產(chǎn)泥率Y=0.30kg/去除kgBOD5MLSS=4000mg/L 反硝化速率=26mg NO3/gMLSS.d硝化區(qū)容積計(jì)算依照泥齡30天，產(chǎn)泥率Y=0.30kg/去除kgBO

15、D5，在好氧條件（DO=2mg/L），要求污泥量MLSS為： 300.3020000(0.180.02)=28800kg已知MLSS=4000mg/L，則容積為：28800/4=7200m3；反硝化區(qū)容積計(jì)算依剩余污泥排放的氮量，活性污泥中含氮量為12.4%（活性污泥按C5H7 NO2 計(jì)），有：0.3020000(0.180.02)12.4%=119kgN/d出水帶走總氮量：TN=0.01520000=300kgN/dNH3-N=0.0120000=200kgN/d進(jìn)水含氮量：200000.035=700kgN/d需要反硝化脫氮量：700119300=281kgN/d反硝化區(qū)需泥量：2811

16、000/26=10808kgN/d反硝化區(qū)污泥濃度4000mg/L，則容積為：10808/4=2702m3氧化溝尺寸確定澄清區(qū)容積計(jì)算：T型氧化溝中一條邊溝作澄清用，假定三溝內(nèi)污泥濃度分別為兩邊溝4300mg/L，中溝3400mg/L，平均4000mg/L。一個工作過程為4個小時（整個工作周期為8小時）。其中過渡階段，A池或C池轉(zhuǎn)刷停止運(yùn)行開始泥水分離約需1小時。在澄清過程中假定活性污泥無活性，推算具有活性作用污泥占污泥量的比例。表2 T型氧化溝工作過程（六階段運(yùn)行程序）編號工作過程MLSS(mg/L)時間(h)A池澄清過渡43001B池曝氣34004C池沉淀43004按照表2所示工作過程，估

17、算具有作用活性污泥比例：1（143001143004）/（340004）=0.55故氧化溝總?cè)莘e： （72002702）/0.55=18003m3則澄清區(qū)容積為：1800372002702=8101 m3設(shè)計(jì)成一組氧化溝，每組三溝，每溝容積為6001m3，取水深4m，則每溝平面尺寸1500m3，選用直徑1m、長4.5m的曝氣轉(zhuǎn)刷，每溝兩槽，每槽寬取6m，則每溝平面尺寸為：130m12m；需氧量計(jì)算需氧量計(jì)算采用如下經(jīng)驗(yàn)公式： O2 Kg/d=ALBMLSS4.6Nr2.8Nor 式中：L每日去除BOD5總量，Kg/dMLSS溝中總污泥量，kg Nr需要硝化氮量，kgN/dNor需要反硝化氮量，

18、kgN/d 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)：A=0.5，B=0.1Nr：700119200=381 kgN/d Nor：281 kgN/d O2Kg/d=0.520000(0.180.02)0.1288004.63812.8281=5446 Kg/d；系統(tǒng)總需氧量為7019 Kg/d。供氧量計(jì)算采用轉(zhuǎn)刷曝氣，轉(zhuǎn)刷供氧量是在標(biāo)準(zhǔn)條件下計(jì)算的，與在實(shí)際運(yùn)行條件下相比，要乘系數(shù)f，f值與水溫、污泥濃度、DO等有關(guān)，一般取1.3。因此轉(zhuǎn)刷至少需供氧量為：54461.3=7080 Kg/d選用轉(zhuǎn)刷直徑為1米，長度為4.5米，每個轉(zhuǎn)刷充氣量35 Kg O2/h。經(jīng)計(jì)算，中溝設(shè)置5只，兩個邊溝各設(shè)6只。轉(zhuǎn)刷充氧量為：邊溝工作時間

19、9h/d 中溝工作時間24h/d 26359=3780 Kg O2/h53524=4200 Kg O2/h合計(jì)：7980 Kg O2/h（供氧量）7080Kg O2/h（需氧量），滿足要求。產(chǎn)泥量計(jì)算根據(jù)資料介紹T型氧化溝每日排放的剩余污泥量2，可由下式計(jì)算：X=Yo(LaLe)Q式中：X每日排放的剩余污泥量，Kg/d Yo設(shè)計(jì)污泥表觀產(chǎn)率系數(shù)，KgMLSS/KgBOD5 La進(jìn)水BOD5濃度，g/L Le出水BOD5濃度，g/L Q每日污泥量，m3/d設(shè)計(jì)中取Yo=0.7則 X=0.7(0.180.02) 20000=2240 Kg /dT型氧化溝污泥齡為30d，由于氧化溝缺氧體積占好氧體積

20、30%40%，再加上設(shè)計(jì)中有45%污泥處于沉淀和澄清狀態(tài)，并未參與降解污染物，因而其好氧泥齡大約為11d13，與污泥消化池設(shè)計(jì)污泥停留時間（1520d）相接近。污泥基本上趨于好氧穩(wěn)定，可直接經(jīng)過濃縮后脫水。7 T型氧化溝運(yùn)行程序選擇T型氧化溝的運(yùn)行較為靈活，根據(jù)不同的出水要求可以選擇不同的運(yùn)行模式，主要為硝化運(yùn)行程序和硝化-反硝化運(yùn)行程序，使用不同的程序可以達(dá)到不同的處理要求；由于自動化水平高，使得管理非常簡便。由于每個廠的實(shí)際情況不同，運(yùn)行人員可以根據(jù)本廠的實(shí)際情況，編制出適合本廠具體特點(diǎn)的運(yùn)行程序。每個運(yùn)行周期可以不同，但投入運(yùn)行之前，應(yīng)對所編制的運(yùn)行程序做以下項(xiàng)目的核算。(1)轉(zhuǎn)刷利用率

21、轉(zhuǎn)刷利用率指轉(zhuǎn)刷實(shí)際投運(yùn)量與可投運(yùn)量之比，可用下式計(jì)算：(%)=（n1 t1+niti）/nt式中，n1至ni為至(i)階段投入運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)刷數(shù)量；t1 至 ti 分別為至(i)階段的歷時；n為轉(zhuǎn)刷的總數(shù)量，t為整個運(yùn)行周期的歷時。轉(zhuǎn)刷利用率一般應(yīng)保持在55%以上。 (2)曝氣時間和沉淀時間曝氣時間指污水在溝內(nèi)曝氣區(qū)的水力停留時間，可用下式計(jì)算：Ts =(V/Q) V氧化溝總有效容積，m3Q每日入流污水量,m3/d當(dāng)要完成硝化時， Ts 一般應(yīng)大于8小時。 沉淀時間指污水在溝內(nèi)沉淀區(qū)的水力停留時間，可用下式計(jì)算： Ta = V/QTs當(dāng)入流量一定時，沉淀時間越長，則曝氣時間越短；當(dāng)入流污水污染物濃

22、度不高時，可適當(dāng)縮短Ts，延長Ta 這樣可在保證分解效果的前提下，提高澄清能力；反之，當(dāng)入流污水污染的濃度高時，應(yīng)首先保證充足的曝氣時間Ts，以使污染物得以降解。 7.1 硝化運(yùn)行程序硝化運(yùn)行程序，一般分成六個階段，它沒有脫氮功能，只是把含氮物質(zhì)轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮。邊溝輪換作為曝氣池和沉淀池，而中溝始終作為曝氣池。硝化運(yùn)行程序一般分成六個階段，六個階段為一個運(yùn)行周期，一般歷時8h，如圖3。A階段的運(yùn)行時間為2.5 h。污水進(jìn)入潛水?dāng)嚢杵?、曝氣轉(zhuǎn)刷全部運(yùn)行的好氧狀態(tài)的溝，完成硝化作用，溝內(nèi)混合液一部分進(jìn)入溝；溝內(nèi)所有轉(zhuǎn)刷和潛水?dāng)嚢杵魅窟\(yùn)行，也進(jìn)行硝化作用，好氧狀態(tài)的溝內(nèi)混合液進(jìn)入溝；溝處于沉淀和出

23、水狀態(tài)，溝內(nèi)所有轉(zhuǎn)刷和潛水?dāng)嚢杵魅筷P(guān)閉，出水經(jīng)電動調(diào)節(jié)堰門排出。B階段的運(yùn)行時間為0.5 h。污水進(jìn)入所有轉(zhuǎn)刷和潛水?dāng)嚢杵魅窟\(yùn)行的好氧狀態(tài)的溝；溝內(nèi)所有轉(zhuǎn)刷和潛水?dāng)嚢杵魅窟\(yùn)行，溝內(nèi)混合液一部分進(jìn)入溝；溝處于沉淀和出水狀態(tài)。C階段的運(yùn)行時間為1.0 h。污水進(jìn)入所有轉(zhuǎn)刷和潛水?dāng)嚢杵魅窟\(yùn)行的好氧狀態(tài)的溝，溝內(nèi)混合液一部分進(jìn)入溝；溝內(nèi)所有轉(zhuǎn)刷和水下攪拌器全部關(guān)閉，處于澄清狀態(tài)；溝處于沉淀和出水狀態(tài)。D、E、F階段的運(yùn)行狀態(tài)分別與A、B、C階段基本相同，只是將溝與溝互換。溝 溝 溝A階段 2.5hB階段 0.5hF階段 1.0hE階段 0.5hD階段 2.5hC階段 1.0h圖3 T型氧化溝硝

24、化運(yùn)行程序圖溝 溝 溝有的采用八階段硝化運(yùn)行程序，較六階段增加了D和H階段，而A、B、C、E、F、G與六階段運(yùn)行程序基本一致，區(qū)別在于每一階段的歷時不同。D、H是過渡段，歷時較短，僅為15min。在這兩個階段內(nèi)，溝和溝出水堰均開啟，同時排放上清液，如圖4。溝 溝 溝A階段 1.5hC階段 0.75h圖4 T型氧化溝硝化運(yùn)行程序圖B階段 1.5hD階段 0.25hF階段 1.5hE階段 1.5hG階段 0.75hH階段 0.25h溝 溝 溝溝 溝 溝硝化運(yùn)行程序中溝始終做曝氣池，兩條邊溝交替做曝氣池和沉淀池。由于保持了充足的好氧條件，加之泥齡一般達(dá)到30d以上，不僅有機(jī)物降解率很高，污水中硝化也

25、比較充分，氨氮基本上氧化成硝酸鹽氮。圖5可以看出硝化運(yùn)行模式達(dá)到了較好的出水水質(zhì)14，BOD5、CODCr、SS出水平均分別為5.9、57.5、13.3，處理率分別為96.7%、85.3%、81.6%，符合二級出水標(biāo)準(zhǔn)，除了CODCr其它指標(biāo)均優(yōu)于一級出水標(biāo)準(zhǔn)。圖5 青島泥布灣污水處理廠1999年出水檢測指標(biāo)由于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與水體富營養(yǎng)化加劇，一般要求脫氮，所以硝化模式已較少運(yùn)行。7.2 硝化-反硝化運(yùn)行程序硝化-反硝化運(yùn)行程序，分成六或者八階段，具有脫氮功能，邊溝輪換作為缺氧池、曝氣池、澄清池和沉淀池，而中溝始終作曝氣池。在邊溝使用雙速轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)，可以保持缺氧條件，上個好氧段產(chǎn)生的硝酸鹽氮

26、以進(jìn)水有機(jī)物為碳源，使水中的反硝化菌繁殖，從而使污水中的硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)忉尫诺酱髿庵?，以達(dá)到脫氮的目的。圖6為六階段硝化-反硝化運(yùn)行程序圖。A階段的運(yùn)行時間為1.5 h。污水進(jìn)入潛水?dāng)嚢杵鏖_啟、曝氣轉(zhuǎn)刷低速運(yùn)行的缺氧狀態(tài)的溝，完成反硝化作用；溝內(nèi)混合液一部分進(jìn)入溝，溝內(nèi)所有轉(zhuǎn)刷和潛水?dāng)嚢杵魅窟\(yùn)行，進(jìn)行硝化作用，好氧狀態(tài)的溝內(nèi)混合液進(jìn)入溝；溝處于沉淀和出水狀態(tài)，溝內(nèi)所有轉(zhuǎn)刷和潛水?dāng)嚢杵魅筷P(guān)閉，出水經(jīng)電動調(diào)節(jié)堰門排出。B階段的運(yùn)行時間為1.5 h。污水進(jìn)入轉(zhuǎn)刷高速運(yùn)行、潛水?dāng)嚢杵鏖_啟的好氧狀態(tài)的溝；溝內(nèi)轉(zhuǎn)刷高速運(yùn)行、水下攪拌器開啟，溝內(nèi)混合液一部分進(jìn)入溝；溝處于沉淀和出水狀態(tài)。C階段的運(yùn)行時間

27、為1.0 h。污水進(jìn)入轉(zhuǎn)刷高速運(yùn)行、潛水?dāng)嚢杵鏖_啟的好氧狀態(tài)的溝；溝內(nèi)混合液一部分進(jìn)入溝；溝內(nèi)所有轉(zhuǎn)刷和水下攪拌器全部關(guān)閉，處于澄清狀態(tài)；溝處于沉淀和出水狀態(tài)。D、E、F階段的運(yùn)行狀態(tài)分別與A、B、C階段基本相同，只是將溝與溝互換。八階段硝化-反硝化運(yùn)行程序較六階段增加了D和H階段，而A、B、C、E、F、G與六階段運(yùn)行程序基本一致，區(qū)別在于每一階段的歷時不同。D、H是過渡段，歷時較短，僅為15min（也有的設(shè)30min）。在這兩階段內(nèi)，溝和溝出水堰均開啟，同時排放上清液，如圖7。目前，很多處理廠都使用硝化-反硝化運(yùn)行程序，并且達(dá)到了較好的出水和脫氮效果，而且如果排泥得當(dāng)還可以達(dá)到部分除磷的效果

28、。福建三明第一污水廠（處理規(guī)模10000t/d）采用硝化-反硝化運(yùn)行程序2004年1月份的檢測指標(biāo)(如圖8)。根據(jù)數(shù)據(jù)，BOD5、CODCr、SS、NH3-N出水平均分別為7.5、46.7、12、2.4，處理率分別為83.5%、75.5%、85.6%、85.0%，除了CODCr各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于一級出水標(biāo)準(zhǔn)。在八階段硝化反硝化運(yùn)行程序中，也有部分污水處理廠（如邯鄲東污水處理廠和泥布灣污水處理廠）在和階段，使中溝處于潛水?dāng)嚢杵鏖_啟、曝氣轉(zhuǎn)刷低速運(yùn)行的缺氧狀態(tài)，但國內(nèi)目前還較少使用這樣的運(yùn)行程序。清華大學(xué)的錢易和周律18曾模擬T型氧化溝做了這方面的研究，A階段都不變，中溝分別處于缺氧、好氧狀態(tài)，并改變

29、相應(yīng)階段的運(yùn)行時間，使Tdn/Tn（反硝化時間與硝化時間比值，相當(dāng)于時間與空間的加權(quán)平均值）處于不同的值，得出不同的Tdn/Tn比，T型氧化溝的脫氮效率不同（如圖9）。當(dāng)Tdn/Tn=0.4時，脫氮效率最高，而Tdn/Tn偏于0.4都不利于脫氮。而且研究得出，隨著Tdn/Tn溝 溝 溝A階段 1.5hB階段 1.5hF階段 1.0hE階段 1.5hD階段 1.5hC階段 1.0h圖6 六階段硝化-反硝化運(yùn)行程序圖低速低速溝 溝 溝溝 溝 溝A階段 1.5hC階段 0.75h圖7 八階段硝化-反硝化運(yùn)行程序圖B階段 1.5hD階段 0.25hF階段 1.5hE階段 1.5hG階段 0.75hH階

30、段 0.25h低速低速溝 溝 溝溝 溝 溝 圖8 福建三明第一污水廠2004年1月份檢測指標(biāo)圖9 Tdn/Tn與脫氮效果的關(guān)系比減小，有機(jī)物處理效果提高。當(dāng)Tdn/Tn=1時，出水有機(jī)物的去除仍有比較好的效果；當(dāng)僅考慮去除有機(jī)物時，可適當(dāng)提高Tdn/Tn比以降低能耗，但如果Tdn/Tn比過高，污泥沉降性能會有所降低，出水SS的濃度增加，故在工藝調(diào)整時建議采用Tdn/Tn比小于1.0，以確保出水有較低的SS濃度。圖6、圖7所示的運(yùn)行程序Tdn/Tn均為0.27，脫氮效率不是最佳。硝化運(yùn)行程序主要是氧化穩(wěn)定廢水中的有機(jī)物，并將水中的含氮物質(zhì)氧化為硝態(tài)氮，減少排入水體中的耗氧物質(zhì)，但系統(tǒng)進(jìn)出水的總氮

31、變化不大。而硝化-反硝化運(yùn)行程序除了去除水中的有機(jī)物外還能將進(jìn)水的含氮物質(zhì)大量從系統(tǒng)中去除，最終減少系統(tǒng)排出的總氮。表3為兩種運(yùn)行程序的出水檢測值的比較8。從本質(zhì)上講前者類似于延時曝氣，而后者是將A/O法的過程結(jié)合在一起?？傊鞣N運(yùn)行程序有所異也有所同，在實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)各廠的實(shí)際情況在最基本的四種運(yùn)行程序基礎(chǔ)上選擇合適的運(yùn)行程序或進(jìn)行調(diào)整。表3 兩種運(yùn)行程序50%的出現(xiàn)頻率進(jìn)出水檢測數(shù)據(jù)（mg/L）水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)水出水硝化程序硝化-反硝化程序BOD51024.05.0.CODC2104.58SS903.53.5TN251811TKN235.03.0NH3-N172.05.5注：所統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為：進(jìn)

32、水178個，硝化程序121，硝化-反硝化程序157個8 優(yōu)化排泥8.1 T型氧化溝污泥8.1.1 T型氧化溝的泥齡氧化溝整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)泥齡為 ： SRT=XV/X=XV/Yo( La-Le0) Q式中： X每日排放的污泥量，kg ML SS/dYo污泥表觀產(chǎn)率系數(shù)，kg ML SS/kg BOD5，設(shè)計(jì)中取Yo=0.7 一般T型氧化溝的設(shè)計(jì)SRT為30d，由于設(shè)計(jì)中有 45%的污泥處于沉淀和澄清狀態(tài)，未參與降解污染物，所以：工藝泥齡 =55%30=16.5d 考慮到參與降解污染物的構(gòu)筑物中缺氧過程的污泥量為好氧過程污泥量的 51%，則好氧泥齡=工藝泥齡/( 0.51+ 1.0)=11d 對照濃

33、縮池好氧消化泥齡1520d，可見氧化溝中的污泥基本達(dá)到穩(wěn)定，但并為完全穩(wěn)定，故要保證泥齡至少在30d以上?？梢姡帻g和每日排放的剩余污泥量X將作為排泥很重要的兩個參數(shù)。8.1.2 T型氧化溝的污泥分布不均在實(shí)際運(yùn)行中，T型氧化溝三溝中的污泥濃度相差較大，中溝與邊溝污泥濃度的比值與設(shè)計(jì)值不符。設(shè)計(jì)中假設(shè)氧化溝中污泥濃度三溝比為3.4：4.3：3.4，氧化溝的平均污泥濃度為 4g/L，而T型氧化溝普遍存在污泥濃度邊溝遠(yuǎn)高于中溝的情況。經(jīng)觀察和研究15，認(rèn)為這是三溝式氧化溝運(yùn)行模式的必然結(jié)果，以采用八階段硝化-反硝化運(yùn)行程序?yàn)槔Ｔ谝粋€運(yùn)行周期中，邊溝進(jìn)水并進(jìn)行反硝化反應(yīng)，混合液從邊溝流向中溝，時間

34、為90min，經(jīng)過硝化和沉淀階段后，邊溝開始出水，混合液從中溝流向邊溝，時間為225min。階段D和階段H為過渡階段，各溝以調(diào)整水位為主，可認(rèn)為不發(fā)生污泥交換。根據(jù)物料守恒定律，正常運(yùn)行時，邊溝的污泥量應(yīng)守恒，則 ：出泥量 =進(jìn)泥量QXst1=QXm(t5+t6+t7)t5+t6+t7=T-t4則：Xm/Xs =2t1/（T -2t4）式中：Q氧化溝進(jìn)水量 ，m3/h X中溝的污泥平均濃度，g/LXs邊溝反硝化階段平均污泥濃度，g/LXm中溝平均污泥濃度，g/Lt1反硝化階段時間，minT運(yùn)行周期，mint4過渡階段時間，min由此可見，T型氧化溝污泥分布由反硝化階段即邊溝進(jìn)水時間所決定，污泥

35、分布不均勻根本改善的辦法：一、延長反硝化階段的時間。在實(shí)際棗莊市污水處理廠把反硝化階段時間從設(shè)定的90min調(diào)整到120min，硝化階段調(diào)整為 45min，則Xm/Xs由通常的 0.4上升到0.53，處理效果大為改進(jìn)19；二、改變從中溝排泥的方法，改為從兩邊溝排泥。8.1.3 T型氧化溝的除磷效果T型氧化溝如果運(yùn)行得當(dāng)也能達(dá)到一定的除磷效果，測試邊溝在厭氧、好氧、沉淀各狀態(tài)泥水混合液中磷的含量變化情況3（見表4）。表4 邊溝各工況的含磷變化情況狀態(tài)厭氧厭氧沉淀時間(h)01.52.53.04.04月26日5月10日2.593.091.260.460.491.852.080.630.150.89

36、從測試結(jié)果可知，如果在邊溝曝氣好氧狀態(tài)結(jié)束后立即從邊溝排泥 ，就可將大量含磷污泥排出系統(tǒng)。8.2 排污優(yōu)化T氧化溝傳統(tǒng)設(shè)計(jì)采用中溝以混合液的形式排泥，這樣方便剩余污泥的排放，但排出的泥很稀。大量的稀污泥由泵排到污泥濃縮系統(tǒng)，不僅排泥能耗高，對濃縮池也造成很大的水力沖擊，使?jié)饪s池翻泥加劇，影響氧化溝運(yùn)行的穩(wěn)定。設(shè)想從邊溝好氧階段結(jié)束后或缺氧階段開始時排泥，在確保氧化溝中泥齡在30d的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際進(jìn)水指標(biāo)計(jì)算每日排泥量（以邊溝MSLL為準(zhǔn)）和每日排泥時間，安排兩邊溝在好氧結(jié)束后排泥（每個邊溝一個周期排泥一次）。排泥優(yōu)化后可解決和改善以下情況： 減少對污泥濃縮池的水力沖擊，提高污泥濃縮效果。 根

37、據(jù)上海石化股份公司水質(zhì)凈化廠某月污泥濃度統(tǒng)計(jì)15，邊溝平均為6.8g/L（缺氧段剛開始時），中溝平均為3.3g/L，中溝污泥濃渡不到邊溝的二分之一。如果每天的混合液排放量為1000t，改在邊溝缺氧起始時間排混合液，排放500t就可；改在澄清段（好氧結(jié)束后）的后半部分時間邊溝排泥，此時溝內(nèi)的污泥量與缺氧階段的曝氣溝基本相同但泥水分離后，溝內(nèi)污泥濃縮了，一般情況下此時的泥層高度約占水深的2/3。按此推算，排出污泥的絕對量相同時，在好氧階段后從沉淀邊溝交替排泥，排泥量僅中溝的1/3，可減少對污泥濃縮池的水力沖擊，提高污泥濃縮效果。 有利于氧化溝的穩(wěn)定運(yùn)行。 在氧化溝的澄清段后期開始在沉淀溝輪換排泥，

38、此時溝內(nèi)的污泥層很高，通過排泥可降低泥層高度，減少或避免出水飄泥，同時也因排泥時間相對分散使污泥負(fù)荷也相對穩(wěn)定。 節(jié)省排泥的能耗，減少泵的配置數(shù)量。 改進(jìn)排泥方式后污泥泵的運(yùn)行時間大大減少，而且可減少泵的配置數(shù)量。在好氧段后排泥是一般情況下的方法，也可視具體情況進(jìn)行調(diào)整。如果污泥沉降性能好、污泥層低時，應(yīng)在A、D的起始階段從缺氧段開始時排泥，此時溝內(nèi)的污泥濃度也較高。在排泥過程中，一部分被污泥吸附的物質(zhì)可隨污泥一起排出，可減輕此后反應(yīng)該階段的處理負(fù)荷，總之，排泥方式和排泥時間需根據(jù)運(yùn)行周期的時間、污泥沉降性能等綜合考慮，不能一成不變。9 T型氧化溝的自動化管理T型氧化溝采用轉(zhuǎn)刷曝氣，其配水井出

39、水堰門、氧化溝出水堰門、潛水推流器以及轉(zhuǎn)刷的開啟時間均是通過PLC控制。根據(jù)不同的運(yùn)行程序、設(shè)置參數(shù)達(dá)到自控的目的。9.1自控設(shè)計(jì)采用集中管理、分散控制系統(tǒng)，它們由中央計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、現(xiàn)場控制站和高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成?，F(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站（選用可編程控制器PLC）接至各在線儀表傳輸來的信號以及電機(jī)閥門等運(yùn)行狀態(tài)的電報(bào)信號，對各類信號進(jìn)行運(yùn)算和實(shí)施程序控制，自動調(diào)節(jié)，并把主要信息向中央控制計(jì)算機(jī)傳輸或接受中央控制計(jì)算機(jī)的指令。中央管理系統(tǒng)中央管理系統(tǒng)由管理計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等構(gòu)成。它對現(xiàn)場站傳輸來的信息進(jìn)行計(jì)算、處理和貯存，計(jì)算機(jī)通過彩色顯示器（CRT）畫面顯示各類實(shí)測值和越限報(bào)警值，同時還有各類參

40、數(shù)的組圖、棒柱圖、趨勢圖、報(bào)警一覽表、各構(gòu)筑物運(yùn)行狀態(tài)圖及工藝流程圖。計(jì)算機(jī)還通過打印機(jī)自動生成日、月報(bào)表及非正常狀態(tài)信息表，操作人員可通過鍵盤輸入必要的指令或修改設(shè)定值。高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)它用于中央管理系統(tǒng)和各現(xiàn)場站的聯(lián)絡(luò)，要求傳輸速率適當(dāng)，高抗干擾性、信息衰減小。9.2 T型氧化溝自控參數(shù)設(shè)置9.2.1 曝氣轉(zhuǎn)刷的控制曝氣轉(zhuǎn)刷的控制為時間強(qiáng)制控制和溶解氧探頭反饋控制兩種方式的組合。時間強(qiáng)制控制狀態(tài)有三種情況：當(dāng)氧化溝為澄清和沉淀階段時，轉(zhuǎn)刷和潛水推流器強(qiáng)行關(guān)閉。當(dāng)氧化溝為反硝化階段時，僅是潛水推流器和雙速轉(zhuǎn)刷低速推流。當(dāng)上述兩個階段完成向曝氣階段轉(zhuǎn)變時，潛水推流器開啟，溝中所有轉(zhuǎn)刷先進(jìn)行15

41、min高速運(yùn)轉(zhuǎn)，之后進(jìn)入溶解氧探頭反饋控制方式。溶解氧探頭反饋控制溶解氧探頭控制是根據(jù)預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行程序、溶解氧濃度區(qū)間及濃度變化，來控制轉(zhuǎn)刷的開啟和關(guān)閉。在該控制方式下，氧化溝處于曝氣好氧狀態(tài)。設(shè)定溶解氧濃度范圍為0.52.0mg/L。當(dāng)DO低于0.5mg/L時，溝中所有轉(zhuǎn)刷開啟，高速運(yùn)轉(zhuǎn)充氧，DO上升，每上升0.25mg/L（DO范圍除以每溝的轉(zhuǎn)刷數(shù)，以6個轉(zhuǎn)刷為例），則有一臺轉(zhuǎn)刷停轉(zhuǎn)。當(dāng)DO達(dá)到2mg/L時，通常只有兩臺轉(zhuǎn)刷保持運(yùn)轉(zhuǎn)，以使溝中泥水充分混合；但是，低負(fù)荷條件下，DO仍會繼續(xù)升高，轉(zhuǎn)刷依次關(guān)閉，直至全部停轉(zhuǎn)。當(dāng)這種狀態(tài)持續(xù)30min以上時，按預(yù)定程序，溝中轉(zhuǎn)刷全部開啟運(yùn)行5m

42、in，以保證泥水混合，5min后，又回到開啟前狀態(tài)。反之，當(dāng)DO高于2mg/L時，轉(zhuǎn)刷處于停轉(zhuǎn)狀態(tài)。如DO開始下降，則每下降0.25mg/L，轉(zhuǎn)刷自動開啟一臺，直至DO低于0.5mg/L時，該溝中所有轉(zhuǎn)刷開啟。如果溝中安有潛水推流器時，曝氣轉(zhuǎn)刷大部分運(yùn)轉(zhuǎn)時，如不出現(xiàn)污泥沉積現(xiàn)象，可以考慮關(guān)閉潛水推流器，以節(jié)約能耗。根據(jù)模糊控制理論，當(dāng)DO增加或減少時，轉(zhuǎn)刷擬關(guān)閉或開啟時，這個過程是延時的，時間設(shè)定為100s，以防止溝中DO發(fā)生一些微小波動時，導(dǎo)致不必要的停止或啟動。9.2.2進(jìn)出水堰門控制進(jìn)水堰門：根據(jù)運(yùn)行控制程序，以時間強(qiáng)行控制其啟閉。出水堰門：同進(jìn)水堰門一樣，以時間強(qiáng)行控制其啟閉，但其在開啟下降過程中為防止水流突然流出過大，引起沉淀污泥紊動隨水流出，因此分兩步進(jìn)行，第一步率先開啟四分之一行程，延時15min之后再將堰門開啟。9.2.3 排泥控制按照設(shè)計(jì)參數(shù)，三溝中的MLSS濃