第六講水力循環(huán)反應(yīng)器

1、當(dāng)代水處理新技術(shù)原理與應(yīng)用 南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院吳立波聯(lián)系方式：蒙民偉樓322 電話23503730（O）手E-mail:第六講水力循環(huán)反應(yīng)器原理與應(yīng)用一、概念二、氧化溝工藝特征三、氧化溝曝氣設(shè)備四、氧化溝工藝設(shè)計五、氧化溝歷史發(fā)展六 、氧化溝類型與實(shí)例一、概念 水力流態(tài) 1.推流：上下混合，前后不混 2.完全混合 3.反混：介于兩者之間混合方式 1.鼓風(fēng)曝氣 2.機(jī)械攪拌 3.水力循環(huán)：體外循環(huán)：循環(huán)泵抽提（全混） 體內(nèi)循環(huán)：氧化溝（促進(jìn)前后混合）一、概念 氧化溝 又稱循環(huán)曝氣池，以氧化溝為主體曝氣反應(yīng)池的活性污泥法的一種變法，一般呈環(huán)形溝渠狀，平面多為橢圓形

2、或圓形，總長可達(dá)幾十米，甚至百米以上。溝內(nèi)水流自行封閉循環(huán)流動。 設(shè)污水在溝內(nèi)的流速平均為0.4ms，氧化溝總長為L，當(dāng)L為100-500m時，污水完成一個循環(huán)所需時間約為4-20min，如水力停留時間定為24h，則在整個停留時間內(nèi)要作72360次循環(huán)。1.在構(gòu)造方面的特征 氧化溝一般由溝體、曝氣裝置、進(jìn)水配水井、出水溢流堰、導(dǎo)流裝置等部分組成。 1)氧化溝一般呈環(huán)形溝渠狀，平面多為橢圓形或圓形，總長可達(dá)幾十米，甚至百米以上。溝深取決于曝氣裝置，自2m至6m。設(shè)置導(dǎo)流墻和 導(dǎo)流板。 2)單池的進(jìn)水裝置比較簡單，只要伸入一根進(jìn)水管即可，如雙池以上平行工作時，則應(yīng)設(shè)配水井，采用交替工作系統(tǒng)時，配水

3、井內(nèi)還要設(shè)自動控制裝置，以變換水流方向。 出水一般采用溢流堰式，宜于采用可升降式的，以調(diào)節(jié)池內(nèi)水深,從而調(diào)節(jié)曝氣量。采用交替工作系統(tǒng)時，溢流堰應(yīng)能自動啟閉，并與進(jìn)水裝置相呼應(yīng)以控制溝內(nèi)水流方向。二、氧化溝工藝特征2.在水流混合方面的持征 在流態(tài)上，氧化溝介于完全混合與推流之間。 污水在溝內(nèi)的流速平均為04ms，氧化溝總長為L，當(dāng)L為100500m時，污水完成一個循環(huán)所需時間約為420min，如水力停留時間定為24h，則在整個停留時間內(nèi)要作72360次循環(huán)。可以認(rèn)為在氧化溝內(nèi)混合液的水質(zhì)是幾近一致的，從這個意義來說，氧化溝內(nèi)的流態(tài)是完全混合式的。但是又具有某些推流式的特征，如在曝氣裝置的下游，溶

4、解氧濃度從高向低變動，甚至可能出現(xiàn)缺氧段。 氧化溝的這種獨(dú)特的水流狀態(tài)，有利于活性污泥的生物凝聚作用而且可以將其區(qū)分為富氧區(qū)、缺氧區(qū)，用以進(jìn)行硝化和反硝化，取得脫氮的效應(yīng)。3.在工藝方面的特征1)可考慮不設(shè)初沉池，有機(jī)性懸浮物在氧化溝內(nèi)能夠達(dá)到好氧穩(wěn)定的程度。2)可考慮不單設(shè)二次沉淀池，使氧化溝與二次沉淀池合建，可省去污泥回流裝置。3)BOD負(fù)荷低，同活性污泥法的延時曝氣系統(tǒng)，對此，具有下列各項(xiàng)效益： A對水溫、水質(zhì)、水量的變動有較強(qiáng)的適應(yīng)性； B。污泥齡(生物固體平均停留時間)一般可達(dá)1530d，為傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)的36倍?？梢源婊睢⒎敝呈来鷷r間長、增殖速度慢的微生物，如硝化菌，在氧化溝內(nèi)可

5、能產(chǎn)生硝化反應(yīng)。如運(yùn)行得當(dāng)，氧化溝能夠具有反硝化脫氮的效應(yīng)。 C污泥產(chǎn)率低，且多已達(dá)到穩(wěn)定的程度，勿需再進(jìn)行消化處理。三、氧化溝曝氣設(shè)備與裝置氧化溝的曝氣裝置的功能是：向混合液供氧；使混合液中有機(jī)污染物、活性污泥、溶解氧三者充分混合、接觸。這二項(xiàng)是與常規(guī)活性污泥法系統(tǒng)相同的。此外，氧化溝對曝氣裝置有一項(xiàng)獨(dú)特的要求，即：推動水流以一定的流速(不低于025ms)沿池長循環(huán)流動，這一項(xiàng)對氧化溝在保持它的工藝特征方面具有重要的意義。 對氧化溝采用的曝氣裝置，可分為橫軸曝氣裝置（曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤）、縱軸曝氣裝置（表面曝氣器）、射流曝氣器三種主要類型。 或用水下推進(jìn)器配合微孔曝氣。 1.橫軸曝氣裝置為轉(zhuǎn)刷和

6、轉(zhuǎn)盤。 其中轉(zhuǎn)刷更為常見，轉(zhuǎn)刷單獨(dú)使用通常只能滿足水深較淺的氧化溝，有效水深不大于2.03.5米。從而造成傳統(tǒng)氧化溝較淺，占地面積大的弊端。 近幾年開發(fā)了水下推進(jìn)器配合轉(zhuǎn)刷，解決了這個問題，如山東高密污水廠，有效水深為4.5米，保證溝內(nèi)平均流速大于0.3米/秒，溝底流速不低于0.1米/秒，這樣氧化溝占地大大減少，轉(zhuǎn)刷技術(shù)運(yùn)用已相當(dāng)成熟，但因其供氧率低，能耗大，故其逐漸被另外先進(jìn)的曝氣技術(shù)所取代。幾種水平轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)曝氣轉(zhuǎn)盤 2.豎軸式表面曝氣機(jī) 各種類型的表面曝氣機(jī)均可用于氧化溝，一般安裝在溝渠的轉(zhuǎn)彎處。 這種曝氣裝置有較大的提升能力，氧化溝水深可達(dá)44.5米，如1968年荷蘭PHV開發(fā)的著名C

7、arrousel氧化溝在一端的中心設(shè)垂直軸的一定方向的低速表曝葉輪，葉輪轉(zhuǎn)動時除向污水供氧外，還能使溝中水體沿一定方向循環(huán)流動。 表曝設(shè)備價格較便宜，但能耗大易出故障，且維修困難。揚(yáng)水需控制遮擋。垂直軸表面曝氣機(jī)3. 射流曝氣器1969年Lewrnpt等創(chuàng)建了第一座試驗(yàn)性射流曝氣氧化溝（JAC），國外的射流曝氣多為壓力供氣式，而國內(nèi)通常是自吸空氣式。JAC的優(yōu)點(diǎn)是氧化溝的寬度和水的深度不受限制，可以用于深水曝氣，且氧的利用率高。目前最大的JAC在奧地利的林茨，處理流量為17.2萬噸/天，水深7.5米射流曝氣機(jī)導(dǎo)管式曝氣機(jī)4.微孔曝氣現(xiàn)在應(yīng)用較多的微孔曝氣裝置，采用多孔性空氣擴(kuò)散裝置克服了以往裝

8、置氣壓損失大，易堵塞的毛病，且氧利用率較高，在氧化溝技術(shù)運(yùn)用中越來越廣泛，我國廣東省某污水廠已成功運(yùn)用此種曝氣系統(tǒng)。5.其他曝氣設(shè)備包括一些新型的曝氣推動設(shè)備，如浙江某公司開發(fā)的復(fù)葉節(jié)流新型曝氣器，氧利用率較高，浮于水面，易檢修，充氧能力可達(dá)水下7米，推動能力相當(dāng)強(qiáng)，滿足氧化溝的曝氣推動一體化要求，同時能夠滿足氧化溝底部的充氧和推動。四、氧化溝工藝設(shè)計四、氧化溝工藝設(shè)計 一般氧化溝法的主要設(shè)計參數(shù)：水力停留時間：1040小時；污泥齡：一般大于20天；有機(jī)負(fù)荷：0.050.15kgBOD5/(kgMLSS.d)；容積負(fù)荷：0.20.4kgBOD5/(m3.d)；活性污泥濃度：20006000mg

9、/l；溝內(nèi)平均流速：0.30.5m/s （大于0.25m/s保證泥水混合） 1.泥齡：降解有機(jī)物5-8天，硝化10-20天，污泥穩(wěn)定30天以上。 2.溝體容積： 3.需氧量 3.需氧量 5.二沉池和污泥回流系統(tǒng)也可用延時曝氣池的設(shè)計方法進(jìn)行,即從污泥產(chǎn)量WV=0出發(fā),導(dǎo)出曝氣池體積、曝氣時間、回流比、需氧量、復(fù)合污泥負(fù)荷等。假定氧化溝中揮發(fā)固體濃度X=4000mg/(lVSS),二沉池底揮發(fā)固體濃度Xr=12370mg/(lVSS),產(chǎn)率系數(shù)y=0.4,微生物自身衰減系數(shù)Kd=0.1d-1,反應(yīng)速度常數(shù)K=0.1L(mg/d)。 0.420000(20040000.13-30) = =3400

10、m0edyQ(L -L )V =xK曝氣池體積假定氧化溝中揮發(fā)固體濃度X=4000mg/(lVSS),二沉池底揮發(fā)固體濃度Xr=12370mg/(lVSS),產(chǎn)率系數(shù)y=0.4,微生物自身衰減系數(shù)Kd=0.1d-1,反應(yīng)速度常數(shù)K=0.1L(mg/d)。 340020000bT =0.17d=4.08hVQ400012370 4000=0.48-X-rRXX曝氣時間、回流比假定氧化溝中揮發(fā)固體濃度X=4000mg/(lVSS),二沉池底揮發(fā)固體濃度Xr=12370mg/(lVSS),產(chǎn)率系數(shù)y=0.4,微生物自身衰減系數(shù)Kd=0.1d-1,反應(yīng)速度常數(shù)K=0.1L(mg/d)。 =1700kg

11、/dG-30eQ(L -L)=10000 (200-30) 10=1700 0.7=2428kg/d=101kg/hTL25L/G=2428/1700=1.43kgO /kgBOD100004000 1700-1=0.25d0eQ(L -L )NxV( 200- 30)需氧量、復(fù)合污泥負(fù)荷五、氧化溝歷史發(fā)展五、氧化溝歷史發(fā)展1954年由荷蘭衛(wèi)生工程研究所工程師Pasveer發(fā)明，在荷蘭Voorshoper市應(yīng)用，間歇運(yùn)行，集曝氣 、沉淀、污泥穩(wěn)定、分離為一體。一體化氧化溝 （將二沉池與氧化溝建在同一構(gòu)筑物內(nèi)） Interchannel Clarifier Oxidation Ditch，直譯為

12、溝內(nèi)式沉淀氧化溝，英文縮寫為ICC-OD，是美國20世紀(jì)70年代末80年代初至今一直在研究的開發(fā)的一種新型氧化溝污水處理技術(shù)，是氧化溝工藝發(fā)展中較有影響的研究成果之一。我國從1986年起，對這一技術(shù)進(jìn)行了消化吸收和開發(fā)研究，取得了一些成果。 側(cè)溝或中心島式一體化氧化溝 交替運(yùn)行氧化溝（D、VR、T） 氧化溝工藝的改良過程大體上可分為以下四個階段：初期氧化溝1954年，Pasveer教授建造的Voorshopen氧化溝，間歇運(yùn)行。分進(jìn)水、曝氣凈化、沉淀和排水四個基本工序規(guī)模氧化溝增加沉淀池，使曝氣和沉淀分別在兩個區(qū)域進(jìn)行，可以連續(xù)進(jìn)水多樣型氧化溝考慮脫氮除磷等要求。著名的有DE型氧化溝，Carr

13、ousel氧化溝及Orbal氧化溝等一體化氧化溝時空調(diào)配型（D型，VR型，T型等）合建式（BMTS式，側(cè)溝式，中心島式等） 三溝式 單溝式 雙溝式 AE 型 DE 型 (BioDNP) DE 型 (BioDN) 出水堰 厭氧池 沉淀池 氧化溝 轉(zhuǎn)刷 圖例 六、氧化溝形式與實(shí)例氧化溝根據(jù)其構(gòu)造和運(yùn)行特征，并根據(jù)不同的發(fā)明者和專利情況可分為不同的類型。以下介紹幾種常用的典型的氧化溝系統(tǒng)。 Carrousel氧化溝 交替式氧化溝 Orbal氧化溝6.1Carrousel氧化溝Carrousel氧化溝是60年代末由荷蘭DHV公司研制成功的，當(dāng)時開發(fā)這一工藝的主要目的是尋求一種渠道更深、效率更高和機(jī)械性

14、能更好的系統(tǒng)設(shè)備，來改善和彌補(bǔ)當(dāng)時流行的轉(zhuǎn)刷式氧化溝的技術(shù)弱點(diǎn)。其構(gòu)造如圖所示。技術(shù)特征由圖可知，這是一個多溝串聯(lián)的系統(tǒng)，進(jìn)水與活性污泥混合后沿箭頭方向在溝內(nèi)作不停的循環(huán)流動。Carrousel氧化溝采用垂直安裝的低速表面曝氣器，每組溝渠安裝一個，均安裝在同一端，因此形成了靠近曝氣器下游的富氧區(qū)和曝氣器上游以及外環(huán)的缺氧區(qū)。這不僅有利于生物凝聚，還使活性污泥易于沉淀。其BOD5去除率可達(dá)95%99%，脫氮效率約為90%，除磷效率約為50%。 Carousel氧化溝的表面曝氣機(jī)單機(jī)功率大，其水深可達(dá)5m以上，使氧化溝占地面積減少，土建費(fèi)用降低。 由于曝氣機(jī)周圍的局部區(qū)域能量強(qiáng)度比傳統(tǒng)活性污泥曝氣

15、池中的強(qiáng)度高得多，使得氧的轉(zhuǎn)移效率大大提高，平均傳氧效率達(dá)到至少2.1kg/kwh。因此，Carrousel氧化溝具有極強(qiáng)的混合攪拌耐沖擊能力。當(dāng)有機(jī)負(fù)荷較低時，可以停止某些曝氣器的運(yùn)行，在保證水流攪拌混合循環(huán)流動的前提下，節(jié)約能量消耗。Carrousel氧化溝的發(fā)展為了滿足越來越嚴(yán)格的水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)，Carrousel氧化溝在原有的基礎(chǔ)上開發(fā)出了許多新的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了新的功能。這些新的Carrousel氧化溝在提高處理效率、降低運(yùn)行能耗、改進(jìn)活性污泥性能和生物脫氮除磷方面成為新溝型。主要包括: 單級標(biāo)準(zhǔn)Carrousel工藝和變形； Carrousel DN/Carrousel2000工藝； 新

16、型的四段、五段Carrousel/BardenPho工藝系統(tǒng)。單級標(biāo)準(zhǔn)Carrousel工藝和變形Carrousel2000是一種反硝化脫氮工藝，其突出的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)硝化液的高回流比，達(dá)到較高程度的脫氮率，同時無需任何回流提升動力卡魯塞爾BarDNP系統(tǒng)是在Carrousel2000下游增設(shè)了第二缺氧池及再曝氣池，達(dá)到了更高程度的脫氮。徽孔曝氣型Carrousel 2000系統(tǒng) 微孔曝氣型Carrousel 2000系統(tǒng)采用微孔曝氣(供氧設(shè)備為鼓風(fēng)機(jī))，微孔曝氣器可產(chǎn)生大量直徑為1 mm左右的微小氣泡，這大大提高了氣泡的表面積，使得在池容積一定的情況下氧轉(zhuǎn)移總量增大(如池深增加則其傳質(zhì)效率將更

17、高。根據(jù)目前鼓風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家的技術(shù)能力，池的有效深度最大可達(dá)8m，因此可根據(jù)不同的工藝要求選取合適的水深。傳統(tǒng)氧化溝的推流是利用轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)碟或倒傘型表曝機(jī)實(shí)現(xiàn)的，其設(shè)備利用率低、動力消耗大。微孔曝氣型Carrousel 2000系統(tǒng)則采用水下推流的方式，即把潛水推進(jìn)器葉輪產(chǎn)生的推動力直接作用于水體，在起推流作用的同時又可有效防止污泥的沉降。因而，采用潛水推進(jìn)器既降低了動力消耗，又使泥水得到了充分混合。 Carrousel3000系統(tǒng) Carrousel 3000系統(tǒng)是在Carrousel 2000系統(tǒng)前再加上一個生物選擇區(qū)。該生物選擇區(qū)是利用高有機(jī)負(fù)荷篩選菌種，抑制絲狀菌的增長，提高各污染物的去除

18、率，其后的工藝同Carrousel 2000系統(tǒng)。 Carrousel 3000氧化溝的較大提高表現(xiàn)在:一是增加了池深，可達(dá)7.5-8m,同心圓式，池壁共用，減少了占地面積，降低造價同時提高了耐低溫能力(可達(dá)70)；二是曝氣設(shè)備的巧妙設(shè)計，表曝機(jī)下安裝導(dǎo)流筒，抽吸缺氧的混合液，采用水下推進(jìn)器解決流速問題;三是使用了先進(jìn)的曝氣控制QUTE(它采用一種多變量控制模式);四是采用一體化設(shè)計，從中心開始，包括以下環(huán)狀連續(xù)工藝單元:進(jìn)水井和用于回流活性污泥的分水器;分別由四部分組成的選擇池和厭氧池。這之外是有三個曝氣器和一個預(yù)反硝化池的Carrousel 2000系統(tǒng);五是圓形一體化的設(shè)計使得氧化溝不需

19、設(shè)計額外的管線，即可實(shí)現(xiàn)回流污泥在不同工藝單元間的分配。工程實(shí)例昆明第一污水處理廠昆明第一污水處理廠采用了Carrousel/BarDNP氧化溝，其主要設(shè)計指標(biāo)如表所示。項(xiàng)目BOD5(mg/L)COD (mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)進(jìn)水153010100.5 1該廠于1991年投產(chǎn)以來，大部分出水指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計要求，且磷的去除效果十分理想，出水TP能維持在0.5mg/L以下，去除率穩(wěn)定在90%左右。效果較差、且不穩(wěn)定的是TN指標(biāo)。運(yùn)行中主要存在的問題是氧化溝流速不夠，推動力不能滿足需要，使得氧化溝中存在污泥沉淀現(xiàn)象，有時甚至比較嚴(yán)重。再

20、則是氧化溝中供氧不足，這是造成NH4+-N硝化不好、總氮去除效果差的主要原因。6.2交替式氧化溝交替式氧化溝是由丹麥Krger公司創(chuàng)建的，有二池和三池交替工作的兩種情況。二池交替工作的氧化溝又可分為VR型、D型，如圖所示。VR型氧化溝是將曝氣溝渠分為A、B兩部分，其間有單向活扳門相連。利用定時改變曝氣轉(zhuǎn)刷的旋轉(zhuǎn)方向，以改變溝渠中的水流方向，使A和B兩部分交替地作為曝氣區(qū)和沉淀區(qū)，因此不需另設(shè)二沉池。當(dāng)沉淀區(qū)改變?yōu)槠貧鈪^(qū)運(yùn)行時，己沉淀的污泥會自動與水相混合，因此不需設(shè)置污泥回流裝置。這種系統(tǒng)簡化了流程，節(jié)省了基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，管理也很方便。D型氧化溝由容積相同的A、B兩池組成。串聯(lián)運(yùn)行，交替地

21、作為曝氣池和沉淀池，一般以8小時為一個運(yùn)行周期。該系統(tǒng)可得十分優(yōu)質(zhì)的出水和穩(wěn)定的污泥，同樣不需設(shè)污泥回流裝置。缺點(diǎn)是曝氣轉(zhuǎn)刷的利用率僅為37.5%。為了克服D型系統(tǒng)的缺點(diǎn)，Krger公司又開發(fā)了三溝式(T型)氧化溝，從而將設(shè)備利用率提高到了58%，而后發(fā)展的動態(tài)順序沉淀(DSS)氧化溝的設(shè)備利用率為70%。交替式氧化溝主要是為了去除BOD5。如果要同時除磷脫氮，對于雙溝式氧化溝就需在氧化溝前后分別增設(shè)厭氧池和沉淀池(DE型)。三溝式氧化溝除磷脫氮可在同一反應(yīng)器中完成。值得一提的是，這些簡單的氧化溝系統(tǒng)沒有單獨(dú)設(shè)置反硝化區(qū)，但由于運(yùn)行過程中設(shè)置了停曝期來進(jìn)行反硝化，從而獲得較高的氮去除率。 技術(shù)

22、原理雙溝式氧化溝的生物脫氮功能是通過特殊的運(yùn)行方式，創(chuàng)造一定的條件，使硝化和反硝化在溝中交替發(fā)生而完成的。 雙溝式氧化溝工藝就是根據(jù)以上原理，利用邏輯程控系統(tǒng)使污水交替進(jìn)入氧化溝，并利用雙速轉(zhuǎn)刷來控制溶解氧的濃度，以達(dá)到在溝中交替進(jìn)行硝化及反硝化作用，從而達(dá)到脫氮的目的。雙溝式氧化溝工藝通過在氧化溝前加厭氧池，達(dá)到除磷的目的。工程實(shí)例東莞市塘廈鎮(zhèn)水質(zhì)凈化廠東莞市塘廈鎮(zhèn)水質(zhì)凈化廠是我國最早應(yīng)用“除磷脫氮雙溝式氧化溝技術(shù)”的污水處理廠。設(shè)計規(guī)模為3104m3/d，一期工程為1.5104m3/d。該廠于1996年4月通過驗(yàn)收，穩(wěn)定運(yùn)行至今。其主要工藝流程如圖所示。溝1及溝2硝化及反硝化交替進(jìn)行，一個

23、周期循環(huán)時間240min。硝化階段按溶解氧的要求來控制轉(zhuǎn)刷的開啟(溶解氧設(shè)計值3mg/L)。反硝化階段雙速轉(zhuǎn)刷(慢速)以停35min、開5min的程序交替進(jìn)行。三溝式氧化溝關(guān)鍵設(shè)備： 轉(zhuǎn)刷為Krger公司專利產(chǎn)品，氧的利用率高，并可按硝化和反硝化過程而改變轉(zhuǎn)刷的速度，控制溝中溶解氧以達(dá)到降低能耗的目的。 PLC邏輯程控系統(tǒng)，可靠性高，實(shí)現(xiàn)工藝控制參數(shù)簡單靈活，修改行程指令、與其他裝置聯(lián)接方便。技術(shù)特征 該系統(tǒng)由三個相同的氧化溝組建在一起作為一個單元運(yùn)行，三個氧化溝之間相互雙雙連通。 在運(yùn)行時，兩側(cè)的A、C兩池交替地用作曝氣池和沉淀池。中間的B池一直維持曝氣，進(jìn)水交替地引入A池或C池，出水相應(yīng)地

24、從C池或A池引出。這樣做提高了曝氣轉(zhuǎn)刷的利用率，還有利于生物除磷。 進(jìn)水的分配和出水調(diào)節(jié)堰完全靠自控裝置控制。 三溝式氧化溝的脫氮是通過雙速電機(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。三池交替工作式氧化溝的運(yùn)行過程可分為6個階段，如圖所示。階段，延續(xù)1.5小時。進(jìn)水引入A池，出水自C池引出，三池的工作狀態(tài)分別為：A池缺氧，進(jìn)行反硝化作用及其所需的有機(jī)物的部分降解；B池好氧，進(jìn)行有機(jī)物的進(jìn)一步降解及氨氮的硝化作用；C池為沉淀池。階段，延續(xù)1.5小時。進(jìn)水引入B池，出水自C池引出，三池的工作狀態(tài)分別為：A池和B池均為好氧，進(jìn)行有機(jī)物的進(jìn)一步降解及氨氮的硝化作用；C池為沉淀池。階段，延續(xù)1

25、.0小時。進(jìn)水引入C池，出水自C池引出，三池的工作狀態(tài)分別為：A池改為沉淀池；B池缺氧，進(jìn)行階段中硝化作用積累的硝酸鹽進(jìn)行反硝化作用；C池仍為沉淀池。階段，延續(xù)1.5小時。進(jìn)水引入C池，出水自A池引出，三池的工作狀態(tài)分別為：A池為沉淀池；B池好氧，進(jìn)行有機(jī)物的進(jìn)一步降解及氨氮的硝化作用；C池缺氧，進(jìn)行反硝化作用及其所需的有機(jī)物的部分降解。這個階段與階段正好相反。階段，延續(xù)1.5小時。進(jìn)水引入B池，出水自A池引出，三池的工作狀態(tài)分別為：B池和C池均為好氧，進(jìn)行有機(jī)物的進(jìn)一步降解及氨氮的硝化作用；A池為沉淀池。這個階段與階段正好相反。階段，延續(xù)1.0小時。進(jìn)水引入A池，出水自A池引出，三池的工作狀

26、態(tài)分別為：C池改為沉淀池；B池缺氧，進(jìn)行階段中硝化作用積累的硝酸鹽進(jìn)行反硝化作用；A池仍為沉淀池。這個階段與階段正好相反。工程實(shí)例邯鄲市東污水處理廠邯鄲市東污水處理廠是我國利用丹麥政府贈款引進(jìn)丹麥Krger公司三溝式氧化溝技術(shù)修建的，也是我國的第一座三溝式氧化溝污水處理廠。該廠占地5萬m2，總設(shè)計規(guī)模為10萬m3/d，其中工業(yè)廢水和生活廢水各占50%。匯水面積26km2，規(guī)劃服務(wù)人口35萬。一期工程處理流量為6.6萬m3d，于1990年11月投入使用。主要處理構(gòu)筑物技術(shù)參數(shù) 曝氣沉砂池，長22m，有效容積2245m3，處理水量10萬立方米，近期水力停留時間為1min。 配水井，兩座，每座安設(shè)3

27、個5m長的可調(diào)節(jié)溢流堰，控制向?qū)?yīng)的3座氧化溝的進(jìn)水。 氧化溝，兩組三溝式氧化溝，每組平面尺寸9873m，水深3.5m，兩組總?cè)莘e為39900m3，共裝有直徑1m，長9m的曝氣轉(zhuǎn)刷28臺(轉(zhuǎn)速72rmin，功率45kw，充氧能力74kgO2/h)，在兩側(cè)的溝渠內(nèi)設(shè)有5m長的可調(diào)式溢流堰32個，水力停留時間約為16小時(包括沉淀)。 污泥濃縮池，直徑16m，容積600m3，設(shè)柵式連續(xù)刮泥機(jī)，污泥濃度可由4g/L提高到40g/L。 污泥脫水機(jī)，采用2臺帶式壓濾機(jī)(HP2000型)，帶寬2000mm，單臺能力1215m3/h，功率2.5kw，脫水后含固率為20%左右。1991年4月后運(yùn)行趨向正常，各

28、項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計要求，具體進(jìn)出水水質(zhì)如表所示(1991年4 10月)。項(xiàng)目項(xiàng)目 BOD5(mg/L)COD (mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)進(jìn)水范圍90130178.82257015014.522.338.550.46.913.3平均105.8194.895.517.443.88.3出水范圍2.517.119.535.85.511.80.654.18.917.91.85.3平均6.826.67.72.511.73.1設(shè)計要求范圍134160.022.0平均1520.02 36 126.3ObraI氧化溝Orbal氧化溝是一種多渠道的氧化溝

29、系統(tǒng)，溝中有若干多孔曝氣圓盤的水平旋轉(zhuǎn)裝置，用以進(jìn)行傳氧和混合。此法是由南非的Huisman提出的，后來這項(xiàng)技術(shù)被轉(zhuǎn)讓給Envirex公司加以推廣。該公司于1970年開始把它投放市場，并在設(shè)計上進(jìn)行了一些改進(jìn)，從而使該系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上更具競爭力。6.3ObraI氧化溝氧化溝由多個同心的溝渠組成，溝渠呈圓形或橢圓形，進(jìn)水先引入最外的溝渠，在其中不斷循環(huán)的同時，依次引入下一個溝渠，最后從中心溝渠排出，這相當(dāng)于一系列完全混合反應(yīng)池串聯(lián)在一起。但是n個串聯(lián)的完全反應(yīng)池與單個渠的動力學(xué)是不同的，Orbal系統(tǒng)中每一圓形溝渠均表現(xiàn)出單個反應(yīng)器的特性。例如，對氧的吸收率進(jìn)水渠最高，出水渠最低，相應(yīng)溶解氧濃度從外

30、溝到內(nèi)溝依次增高，渠與渠之間有相當(dāng)大的變化。用這種方法，Orbal系統(tǒng)具有接近推流反應(yīng)器的特性，可以達(dá)到快速去除有機(jī)物和氨氮的效果。Orbal這種串聯(lián)形式，可以兼有完全混合式與推流式的優(yōu)點(diǎn)。ObraI氧化溝技術(shù)特征 曝氣設(shè)備均采用曝氣轉(zhuǎn)盤。由于曝氣盤上有大量的曝氣孔和楔形突出物，增加了推進(jìn)混合和充氧效率，水深可達(dá)3.54.5m，并保持溝底流速0.30.9m/s。同時可以借助配置各溝中不同的曝氣盤數(shù)目，變化輸入每一溝的供氧量。 圓形或橢圓形的平面形狀，比渠道較長的氧化溝更能利用水流慣性，可節(jié)省推動水流的能耗。 多渠串聯(lián)的形式可減少水流短流現(xiàn)象。Orbal氧化溝的分區(qū) 常用的Orbal型氧化溝分為

31、三條溝渠，第一渠道的容積約為總?cè)莘e的60%70%，第二渠約為總?cè)莘e的20%30%，第三渠則僅占總?cè)莘e的10%。在運(yùn)行時，應(yīng)保持第一、二及三渠的溶解氧分別為0、1及2mg/L，即為所謂三溝DO的0-1-2梯度分布。第一渠中氧的吸收率很高，通常高于供氧速率，供給的大部分溶解氧立即被消耗掉。因此即使該段提供90%的需氧量，仍可將溶解氧的含量保持在0左右。在第二、三渠道中，氧的吸收率比較低，盡管反應(yīng)池中供氧量比較低，溶解氧的量卻可以保持較高的水平。Orbal氧化溝的分區(qū)為了保持Orbal氧化溝中這種濃度梯度，可簡單地通過增減曝氣盤的數(shù)量，來達(dá)到調(diào)節(jié)溶解氧的目的。在氧化溝中保持0-1-2的濃度梯度，可達(dá)

32、到以下目的： (1)在第一渠內(nèi)僅提供將BOD物質(zhì)氧化穩(wěn)定所需的氧，保持溶解氧為0或接近0，既可節(jié)約供氧的能耗，也可為反硝化創(chuàng)造條件； (2)在第一渠缺氧條件下，微生物可進(jìn)行磷的釋放，以便它們在好氧環(huán)境下吸收廢水中的磷，達(dá)到除磷效果； (3)在三條溝渠中形成較大的溶解氧梯度，有利于提高充氧效率。Orbal氧化溝的脫氮 Orbal氧化溝特有的三溝溶解氧呈0-1-2的分布正創(chuàng)造了一個極好的脫氮條件，其獨(dú)特之處是大部分硝化反應(yīng)發(fā)生在第一溝。如果硝化只發(fā)生在后面兩個溝內(nèi)，則反硝化部分只有回流污泥中的硝酸鹽，即使污泥回流比高達(dá)100%，也只有50%的硝酸鹽進(jìn)行反硝化。根據(jù)市政工程華北設(shè)計研究院的測試結(jié)果，

33、在污泥回流比為60%時，外溝測得的TN去除率即達(dá)88%，所以在第一溝內(nèi)同時發(fā)生了硝化和反硝化。對這種現(xiàn)象的解釋是：在整個第一溝內(nèi)存在缺氧與曝氣區(qū)域。根據(jù)現(xiàn)場測試結(jié)果，在曝氣轉(zhuǎn)碟上游1m至下游3m的溝長范圍內(nèi)一般DO0.5mg/L，部分區(qū)域甚至可達(dá)23mg/L，可將此看作曝氣區(qū)域，其他區(qū)域則為缺氧區(qū)域。生物處理系統(tǒng)為多種微生物群體共生的系統(tǒng)，污水在經(jīng)過曝氣區(qū)域時可發(fā)生硝化反應(yīng)，在缺氧區(qū)域則進(jìn)行氮的脫除，加上污水是先進(jìn)入外溝，為反硝化反應(yīng)提供了充足的碳源。使得在第一溝內(nèi)，氮得到了很好的去除。工程實(shí)例?？谟鬯幚韽S我國北京燕山石化公司?？谟鬯幚韽S采用了Orbal型氧化溝，其工藝流程如圖所示。該

34、廠的設(shè)計規(guī)模為6104m3/d，主要處理乙烯生產(chǎn)過程中所排廢水及居民區(qū)少量的生活污水。該廠采用Orbal氧化溝為二級生物處理工藝，全套技術(shù)由美國引進(jìn)，配套設(shè)備為國內(nèi)產(chǎn)品，于1994年12月建成投產(chǎn)。工程實(shí)例?？谟鬯幚韽S項(xiàng)目BOD5/(mg/L)COD/ (mg/L)SS/(mg/L)油/(mg/L)進(jìn)水2580204 生物處理工段設(shè)計為平行的兩個系列，每個系列包括1個Orbal氧化溝和2個輻流式二沉池。每個氧化溝設(shè)24組曝氣轉(zhuǎn)碟，外、中、內(nèi)溝各安裝8組。氧化溝的平面布置如圖所示。6.4一體化氧化溝一體化氧化溝又稱合建式氧化溝，集曝氣、沉淀、泥水分離和污泥回流功能為

35、一體，無需建造單獨(dú)的二沉池。最早的Pasveer氧化溝也是一體化氧化溝，因?yàn)樗情g歇運(yùn)行，曝氣和沉淀是利用一溝完成的。而近年來由丹麥引進(jìn)的三溝(T型及DSS型)氧化溝屬于序批式(SBR)操作方式，也屬于此范疇。這里所說一體化氧化溝是指曝氣凈化與固液分離操作同在一個構(gòu)筑物中完成，即自動回流，連續(xù)運(yùn)行，設(shè)備利用率為100。一體化氧化溝工藝的主要特點(diǎn) 工藝流程短，構(gòu)筑物和設(shè)備少，不設(shè)初沉池、調(diào)節(jié)池和單獨(dú)的二沉池，污泥自動回流，投資少、能耗低、占地少、管理簡便； 處理效果穩(wěn)定可靠，其BOD5和SS去除率均在90% 95%或更高，COD的去除率也在85%以上，并且硝化、脫氮作用明顯； 產(chǎn)生的剩余污泥量少

36、，污泥不需硝化，污泥性質(zhì)穩(wěn)定，易脫水，不會帶來二次污染； 造價低，建造快，設(shè)備事故率低，運(yùn)行管理工作量少； 固液分離效果比一般二沉池高，能使整個系統(tǒng)在較大的流量濃度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行； 污泥回流及時，減少了污泥膨脹的可能。一體化氧化溝技術(shù)的發(fā)展一體化氧化溝技術(shù)開發(fā)至今迅速得到發(fā)展，并在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用。較有代表性的是： 聯(lián)合工業(yè)公司(UII)的船式沉淀器(BOAT)； Armco環(huán)境企業(yè)公司的BMTS系統(tǒng)； EIMCO公司的Carrousel渠內(nèi)分離器；Lakeside設(shè)備公司的邊墻分離器； Lightin公司的邊墻內(nèi)渠和邊渠沉淀分離器； Envirex公司的豎直式氧化溝。一體化氧化溝的固液分離器固液分離器是一體化氧化溝的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，可分為外置式和內(nèi)置式兩種。從本質(zhì)上來說， 外置式固液分離器是利用平流沉淀池的分離原理； 內(nèi)置式則是利用豎流沉淀池和斜板沉淀池的工作原理。因此，如何在氧化溝內(nèi)創(chuàng)造適合的水力條件是實(shí)現(xiàn)氧化溝內(nèi)良好固液分離的前提。設(shè)計良好的分離器結(jié)構(gòu)要有利于消除劇烈的紊動，保持較平穩(wěn)的層流狀態(tài)，有利于固液分離的良好效果。內(nèi)置式固液分離器分離器橫跨在整個溝斷面上，氧化溝的混合液從其底部流過時，混合液向上流過分離器，當(dāng)污泥上升速度小于混合液上升速度時，進(jìn)行固液