第二講改良的活性污泥法氧化溝上傳2

1、概述概述 自從自從1914年活性污泥法在英國產(chǎn)生以來，基于傳統(tǒng)活性年活性污泥法在英國產(chǎn)生以來，基于傳統(tǒng)活性污泥法的原理和工程經(jīng)驗(yàn)，懸浮生長的好氧生物處理技術(shù)已污泥法的原理和工程經(jīng)驗(yàn)，懸浮生長的好氧生物處理技術(shù)已得到了很大的改進(jìn)，產(chǎn)生了許多新工藝。得到了很大的改進(jìn)，產(chǎn)生了許多新工藝。 氧化溝是其中的一種，又名氧化渠（氧化溝是其中的一種，又名氧化渠（oxidation ditch, OD), 因其構(gòu)筑物呈封閉的溝渠形而得名。它是活性污泥法的因其構(gòu)筑物呈封閉的溝渠形而得名。它是活性污泥法的一種變型。因?yàn)閺U水和活性污泥的混合液在環(huán)狀的曝氣渠道一種變型。因?yàn)閺U水和活性污泥的混合液在環(huán)狀的曝氣渠道中不斷循

2、環(huán)流動，故又其為中不斷循環(huán)流動，故又其為“循環(huán)曝氣池循環(huán)曝氣池”或或“無終端的曝?zé)o終端的曝氣系統(tǒng)氣系統(tǒng)”。 第一座氧化溝廢水處理廠，是第一座氧化溝廢水處理廠，是1954年在荷蘭年在荷蘭Voorschoten市建造的，服務(wù)人口市建造的，服務(wù)人口360人。采用間歇運(yùn)行模式，將曝氣、沉人。采用間歇運(yùn)行模式，將曝氣、沉淀、污泥穩(wěn)定等處理過程集中于一體，淀、污泥穩(wěn)定等處理過程集中于一體，BOD去除濾達(dá)去除濾達(dá)97。發(fā)明人是發(fā)明人是I.A.Pasveer博士，稱此溝為博士，稱此溝為Pasveer溝。溝。 此后，該技術(shù)成為一種有效的廢水處理工藝，并受到許此后，該技術(shù)成為一種有效的廢水處理工藝，并受到許多國家

3、的重視。多國家的重視。 應(yīng)用氧化溝技術(shù)廢水處理廠的發(fā)展氧化溝技術(shù)運(yùn)用的進(jìn)一步發(fā)展 在中國、美國、英國、丹麥的發(fā)展已證實(shí)其運(yùn)用效果顯著； 氧化溝技術(shù)的不斷完善和配套設(shè)施的進(jìn)步更新，使它的運(yùn)用范圍不斷擴(kuò)大。過去日處理量3000立方米，現(xiàn)在10萬立方米的氧化溝廢水處理廠已比較廣泛。 運(yùn)用領(lǐng)域 化工廢水、造紙廢水、印染廢水、食品加工廢水、屠宰廢水、乳品廢水、釀酒廢水、家畜廢液、甜菜制糖廢水、馬鈴薯加工廢水、脂肪提煉與加工廢水、制藥廢水相關(guān)制造氧化溝及相應(yīng)曝氣裝置的制造商 歷史較長、規(guī)模較大的公司有：荷蘭的DHV,德國的Passavant、丹麥的Krger公司、美國的Envirex公司 新近開發(fā)的新產(chǎn)品

4、 DHV公司：雙層渦輪立式曝氣機(jī)提高了推進(jìn)能力，增加了氧化溝的設(shè)計(jì)深度； Passavant公司：玻璃鋼強(qiáng)化塑料制成的葉片抗腐蝕、減輕了質(zhì)量。我國的研究及運(yùn)用現(xiàn)狀 在20世紀(jì)80年代初開始研究和運(yùn)用氧化溝工藝，現(xiàn)在包括了世界上流行的和現(xiàn)在的所有氧化溝類型，如：Pasveer溝、交替式氧化溝、Carrousel溝、Orbal溝、等； 在20世紀(jì)80年代末開始引進(jìn)國外的氧化溝先進(jìn)技術(shù)； 實(shí)踐證明，該工藝適合我國的國情，是我國主要的城市廢水處理工藝之一，許多新建的廢水廠大多采用此工藝。我國部分氧化溝工藝城市廢水處理廠概況我國部分氧化溝工藝城市廢水處理廠概況廠名處理規(guī)模（萬立方米/天)工藝投資（萬元）

5、占地(萬平方米）投產(chǎn)日期邯鄲市東污水處理廠10三溝交叉式54505.01990年11月杭州市大關(guān)污水處理廠0.45合建式6200.591995年5月福州市開發(fā)區(qū)污水處理廠3氧化溝60704.61998年5月中山市污水處理廠10Carrouel氧化溝32000101998年5月西安市北石橋污水進(jìn)化中心15雙溝交替式17856.6191998年1月我國在氧化溝方面研究所取得的成績我國在氧化溝方面研究所取得的成績 提出了在溝內(nèi)添加填料的氧化溝技術(shù)1、單純的生物膜氧化溝省去了污泥匯流；2、懸浮污泥結(jié)合投加填料的生物膜氧化溝優(yōu)于單純懸浮污泥氧化溝系統(tǒng)。 也開發(fā)了一些新的產(chǎn)品研究與改進(jìn)的重點(diǎn)：研究與改進(jìn)的

6、重點(diǎn)：簡化工藝系統(tǒng)簡化工藝系統(tǒng) 提高有機(jī)負(fù)荷以減少反應(yīng)器的容積和費(fèi)用提高有機(jī)負(fù)荷以減少反應(yīng)器的容積和費(fèi)用c. 降低能耗降低能耗d. 提高運(yùn)行的穩(wěn)定性，保證出水水質(zhì)提高運(yùn)行的穩(wěn)定性，保證出水水質(zhì)減少剩余污泥的產(chǎn)量減少剩余污泥的產(chǎn)量改進(jìn)好氧生物處理的理論途徑：改進(jìn)好氧生物處理的理論途徑：利用微生物不同生長階段的利用微生物不同生長階段的代謝特點(diǎn)改善運(yùn)行代謝特點(diǎn)改善運(yùn)行比生長速率與基質(zhì)降解的關(guān)系比生長速率與基質(zhì)降解的關(guān)系 X ds/dt , S/So ds/dt , S So (ds/dt)=kX nSSkXdtds)(0 該工藝大規(guī)模應(yīng)用始于該工藝大規(guī)模應(yīng)用始于70年代。氧化溝是一種活性污泥年代。氧

7、化溝是一種活性污泥法工藝，其曝氣池呈封閉的溝渠形，污水和活性污泥在溝內(nèi)法工藝，其曝氣池呈封閉的溝渠形，污水和活性污泥在溝內(nèi)循環(huán)流動，基本屬于延時曝氣法。循環(huán)流動，基本屬于延時曝氣法。對工藝流程的解釋對工藝流程的解釋 氧化溝是活性污泥法的發(fā)展，溝中的活性污泥以廢水中的有機(jī)物作為食料，使之無機(jī)化。在氧化溝系統(tǒng)中，通過轉(zhuǎn)刷使廢水和混合液在環(huán)狀的渠內(nèi)循環(huán)運(yùn)動，依靠轉(zhuǎn)刷推動廢水和混合液流動并進(jìn)行曝氣。 提高了溶氧濃度，延長了微生物對有機(jī)污染物的降解時間通過設(shè)計(jì)進(jìn)水和出水的位置、污泥回流位置、曝氣設(shè)備位置來達(dá)到。 氧化溝的深度一般為0.9-5.5m,水流速度為0.25-0.35m/s. 它的幾何形狀和具體

8、大小要由選擇的設(shè)備決定。 通常的設(shè)備有轉(zhuǎn)刷（盤），立軸式表曝機(jī)和射流曝氣機(jī)。氧化溝的技術(shù)特征 氧化溝工藝結(jié)合了推流和完全混合兩種流態(tài)。如流速為0.25-0.35m/s, 氧化溝總長為90600m, 完成一個循環(huán)所需時間為520min。由于廢水在氧化溝中的水力停留時間為1024h,廢水循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到30200次。 氧化溝具有明顯的溶解氧濃度梯度。有好氧區(qū)和厭氧區(qū)，這樣可以充分利用硝化細(xì)菌，進(jìn)而利用硝酸鹽中的氧，節(jié)省了1025的需氧量，降低能耗，較少化學(xué)藥品的投加。 氧化溝的整體體積功率密度較低。降低能耗20-30%，促進(jìn)傳質(zhì)，有利于切割污泥和促進(jìn)污泥的再絮凝。 氧化溝工藝采用的處理流程十分簡單

9、?？梢圆唤ǔ醭脸?，二沉池可以與氧化溝分建，也可以合建。續(xù)氧化溝的技術(shù)特征 氧化溝處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好。據(jù)美國對29座氧化溝廢水處理廠的工藝性能比較，發(fā)現(xiàn)冬季和夏季對廢水的處理差別不是很大，包括對BOD和SS的考察。 基建費(fèi)用省，運(yùn)行費(fèi)用低。當(dāng)考察脫氮時，氧化溝的基建費(fèi)用優(yōu)勢明顯。3 工藝流程類型與設(shè)計(jì)氧化溝的種類：氧化溝的種類： 卡羅塞爾卡羅塞爾（Carrousel）氧化溝：荷蘭氧化溝：荷蘭DHV公司研發(fā)于公司研發(fā)于60年年代后期。溝中混合液的流量是進(jìn)水流量的代后期。溝中混合液的流量是進(jìn)水流量的50-100倍，混合倍，混合液每液每5-20分鐘完成一次混合。采用低速垂直表曝機(jī)。分鐘完成一次混

10、合。采用低速垂直表曝機(jī)。BOD5去除率去除率90-95%，脫氮率約，脫氮率約90%，除磷率約，除磷率約50%。第一代：普通第一代：普通Carrousel 氧化溝，氧化溝，以以去除去除BOD為主為主要目的，并具要目的，并具有一定的除磷脫氮效果。有一定的除磷脫氮效果。第二代：第二代：Carrousel 2000氧化溝，氧化溝，針對排放標(biāo)準(zhǔn)對氮，磷的嚴(yán)格針對排放標(biāo)準(zhǔn)對氮，磷的嚴(yán)格要求而發(fā)展起來的要求而發(fā)展起來的具有除磷脫具有除磷脫氮功能氮功能的工藝。的工藝。第三代：第三代： Carrousel3000氧化溝其氧化溝其水深加大，水深加大，減少了占地面積減少了占地面積，同，同時也具備脫氮除磷的功效。時也

11、具備脫氮除磷的功效。 奧貝爾奧貝爾(Orbal)氧化溝：由美國氧化溝：由美國Envirex公司開發(fā)。該工藝公司開發(fā)。該工藝由多個同心的環(huán)形溝渠組成，廢水從外溝依次流入內(nèi)溝，由多個同心的環(huán)形溝渠組成，廢水從外溝依次流入內(nèi)溝，采用轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)，各溝的有機(jī)物濃度和溶解氧濃度均不相采用轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)，各溝的有機(jī)物濃度和溶解氧濃度均不相同，可依據(jù)不同條件進(jìn)行脫氮除磷。同，可依據(jù)不同條件進(jìn)行脫氮除磷。 交替工作式氧化溝：丹麥交替工作式氧化溝：丹麥Kruger公司開發(fā)。主要形式是公司開發(fā)。主要形式是雙溝式氧化溝，雙溝交替地在好氧和沉淀的狀態(tài)下工作，雙溝式氧化溝，雙溝交替地在好氧和沉淀的狀態(tài)下工作，省去了二次沉淀池

12、，并可完成硝化和反硝化過程。由于省去了二次沉淀池，并可完成硝化和反硝化過程。由于雙溝式氧化溝的設(shè)備閑置率高雙溝式氧化溝的設(shè)備閑置率高（利用率利用率50%50%）. .為了提為了提高設(shè)備利用率該公司又開發(fā)了三溝式氧化溝高設(shè)備利用率該公司又開發(fā)了三溝式氧化溝（利用率為利用率為58.3%58.3%）。）。VR型氧化溝DE型氧化溝T型氧化溝多溝交替式氧化溝的主要工藝特征類型處理對象系統(tǒng)中溝的數(shù)量各溝的功能分工設(shè)置單獨(dú)的沉淀池VR型BOD,SS,NH3N2氧化、沉淀不需要DE型BOD,SS,TN2氧化、反硝化需要DE型BOD,SS,TP2氧化/磷的吸收、反硝化需要T型BOD,SS,NH3N3氧化、沉淀不

13、需要T型BOD,SS,TN3氧化、反硝化、沉淀不需要 一體式氧化溝：該工藝將曝氣、沉淀、泥水分離和污泥回一體式氧化溝：該工藝將曝氣、沉淀、泥水分離和污泥回流結(jié)合于一個構(gòu)筑物中，省去了二次沉淀池和污泥回流設(shè)備。流結(jié)合于一個構(gòu)筑物中，省去了二次沉淀池和污泥回流設(shè)備。該工藝的關(guān)鍵設(shè)備是固液分離器。典型的分離器有該工藝的關(guān)鍵設(shè)備是固液分離器。典型的分離器有BMTS沉沉淀分離器，由美國淀分離器，由美國EIMCO公司開發(fā)。公司開發(fā)。 氧化溝深度氧化溝深度： 2-3.5 m 曝氣轉(zhuǎn)刷（或轉(zhuǎn)盤）直徑曝氣轉(zhuǎn)刷（或轉(zhuǎn)盤）直徑： 0.7-1m 溝內(nèi)流速溝內(nèi)流速: 0.2-0.5m/s 污泥負(fù)荷污泥負(fù)荷: 0.09-

14、0.5 kg BOD5/kgMLSS.d BOD5、SS、NH3-N的去除率可達(dá)的去除率可達(dá) 90% 在有適當(dāng)?shù)娜毖鯀^(qū)時反硝化可達(dá)在有適當(dāng)?shù)娜毖鯀^(qū)時反硝化可達(dá) 90% 可以兩溝或三溝交替運(yùn)行可以兩溝或三溝交替運(yùn)行 運(yùn)行階段運(yùn)行階段ABCDEF 各各溝溝狀狀態(tài)態(tài)1溝溝2溝溝3溝溝1溝溝2溝溝3溝溝1溝溝2溝溝3溝溝1溝溝2溝溝3溝溝1溝溝2溝溝3溝溝1溝溝2溝溝3溝溝反反硝硝化化硝硝化化沉沉淀淀硝硝化化硝硝化化沉沉淀淀沉沉淀淀硝硝化化沉沉淀淀沉沉淀淀硝硝化化反反硝硝化化沉沉淀淀硝硝化化硝硝化化沉沉淀淀硝硝化化沉沉淀淀延續(xù)時間延續(xù)時間2.5h0.5h1h2.5h0.5h1h5 氧化溝的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

15、設(shè)計(jì)參數(shù) 泥齡（1224d）、有機(jī)負(fù)荷（0.2-0.4kgBOD)、水力停留時間（6-30h)原則 有機(jī)物的去除，污泥穩(wěn)定，脫氮除磷。 步驟確定進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)調(diào)查PH和營養(yǎng)物含量，在脫氮時，考慮碳源的來源和質(zhì)量；估算用于合成的總氮量和去除的總氮量；計(jì)算消化菌的生長速率u值和硝化所需最小污泥平均停留時間 設(shè)計(jì)污泥停留時間 氧化溝容積的計(jì)算 產(chǎn)生的堿度 反硝化速率和混合液污泥濃度 確定供氧量 設(shè)計(jì)沉淀池 確定剩余污泥量氧化溝中的碳源基質(zhì)去除動力學(xué)與活性污泥法氧化溝中的碳源基質(zhì)去除動力學(xué)與活性污泥法的反應(yīng)動力學(xué)是一致的。對于完全混合系統(tǒng)，的反應(yīng)動力學(xué)是一致的。對于完全混合系統(tǒng)，在穩(wěn)定狀態(tài)下，通過物料

16、平衡可得到下列方程：在穩(wěn)定狀態(tài)下，通過物料平衡可得到下列方程：XktXdtdSYd)()(dkXdtdSYXtX)/()/(dckXtSSY)(10cdckSSQYXV1)(0QVt Q: 污水處理量（污水處理量（m3/d) V: 好氧區(qū)的有效容積好氧區(qū)的有效容積 （ m3） S0：進(jìn)水：進(jìn)水BOD5 （kg/ m3） S：出水：出水BOD5 （kg/ m3） Y: 污泥的產(chǎn)率系數(shù)污泥的產(chǎn)率系數(shù) （kg/kg） X: 污泥濃度污泥濃度 （kg/ m3） kd：內(nèi)源代謝系數(shù)（：內(nèi)源代謝系數(shù)（d-1） c ：污泥齡：污泥齡 （d） t: 水力停留時間水力停留時間 （d）對于基質(zhì)降解，在穩(wěn)態(tài)條件下可

17、得到方程：對于基質(zhì)降解，在穩(wěn)態(tài)條件下可得到方程：dckSKsS)(1max)/1()/1(maxdcdcskkKS 氧化溝的污泥穩(wěn)定性：一般活性污泥的微生物細(xì)胞在降解氧化溝的污泥穩(wěn)定性：一般活性污泥的微生物細(xì)胞在降解 中有中有23%的殘余物質(zhì)為不可生物降解物質(zhì)，穩(wěn)態(tài)條件下有：的殘余物質(zhì)為不可生物降解物質(zhì)，穩(wěn)態(tài)條件下有： 0.77YSr =kdfbX X: 系統(tǒng)中的平均系統(tǒng)中的平均VSS （ kg/m3） Sr：去除的基質(zhì)：去除的基質(zhì) （kg/m3.d） fb：VSS可生物降解系數(shù)可生物降解系數(shù)bdrfkYSX77. 0ddrcfkYSX77. 077. 0ddrfkXSMF污水種類污水種類Y(

18、kg/kg)kd (d-1) max (d-1)Ks (mg/L)k(k) (d-1)測定基質(zhì)測定基質(zhì)生活污水生活污水0.40.093.260.0(8.0)COD生活污水生活污水*0.730.075 0.017-0.03BOD5生活污水生活污水0.3720.098 45.58.35BOD5乳品廢水乳品廢水0.480.045 100(5.1)BOD5化工廢水化工廢水0.31-0.720.05-0.18 0.003-0.018BOD5紡織廢水紡織廢水0.720.100.8952(1.24)BOD5* * 懸浮物濃度高的進(jìn)水懸浮物濃度高的進(jìn)水6 氧化溝的主要設(shè)備 曝氣設(shè)備； 混合設(shè)備； 進(jìn)出水裝置 在線儀表氧化溝的機(jī)械曝氣設(shè)備 機(jī)械設(shè)備屬于表面曝氣設(shè)備，其作用是把空氣中的氧溶入水，曝氣機(jī)在水體表面旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生水躍，把大量水滴和片狀水幕拋向空中，水與空氣充分接觸，使氧很快溶入水體。充氧的同時，在曝氣機(jī)轉(zhuǎn)動的推流作用下，將池底層含氧量少的水體提升向上環(huán)流，不斷地充氧。Carrousel垂直軸型表面曝氣機(jī)軸水平安裝型-轉(zhuǎn)刷曝氣轉(zhuǎn)刷結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)刷的技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì) 曝氣轉(zhuǎn)刷認(rèn)定技術(shù)條件（HCRJ 034-1998) 轉(zhuǎn)刷無故障連續(xù)運(yùn)行