GZ－SAT－Ⅰ表曝型氧化溝工藝介紹

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簡介： GZ－SAT－Ⅰ表曝型氧化溝工藝是我公司經過兩年多的時間研究并加以應用的一種較為成熟的污水處理主體工藝,該工藝不但具有良好的脫氮除磷效果，而且可根據水質、水量波動利用其專有的自控系統(tǒng)實現(xiàn)最大的節(jié)能。目前，該工藝已經在寧夏靈武、江蘇常熟、安徽肥東等污水廠得到了應用，并取得了良好的運行效果。
關鍵字：表曝型氧化溝

GZ－SAT－Ⅰ表曝型氧化溝工藝是我公司經過兩年多的時間研究并加以應用的一種較為成熟的污水處理主體工藝,該工藝不但具有良好的脫氮除磷效果，而且可根據水質、水量波動利用其專有的自控系統(tǒng)實現(xiàn)最大的節(jié)能。目前，該工藝已經在寧夏靈武、江蘇常熟、安徽肥東等污水廠得到了應用，并取得了良好的運行效果。

　　 一、工藝主體構成

　　 （1）選擇池

　　 選擇池與厭氧池合建，回流污泥和進廠的城市污水在污泥分配槽內進行充分混合，二沉池回流污泥中的微量硝酸鹽能很快地被去除，絲狀菌在這種環(huán)境下的生長非常緩慢，可以防止污泥膨脹。

　　 （2）厭氧池

　　 泥水混合液由選擇池進入厭氧區(qū)，在沒有溶解氧和硝態(tài)氮存在的厭氧條件下，通過細菌的作用導致磷酸鹽的釋放。最終以排放剩余污泥的形式將磷從系統(tǒng)中除去。

　　 （3）缺氧池

　　 其主要功能是利用污水中反硝化菌的作用，將內回流帶來的硝酸鹽，以及污水中可生物降解的有機物作反硝化碳源進行反硝化，生成氮氣排放，達到去除氨氮的目的。

　　 （4）氧化溝

　　 氧化溝兼有推流型和完全混合型反應池兩者的特性，存在好氧、缺氧交替出現(xiàn)的區(qū)域，具有硝化、生物除磷、反硝化的條件。在氧化溝好氧區(qū)聚磷菌除了吸收、利用污水中的可生物降解有機物外，主要是分解體內貯存的PHB，產生的能量可供自身生長繁殖，此外還可吸收水體中的溶解磷，并以聚磷的形式在體內超量貯存,吸收的磷遠大于其釋放的磷。同時污水中的氨氮在好氧區(qū)被亞硝酸菌、硝酸菌轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。在缺氧區(qū)反硝化菌利用亞硝酸鹽和硝酸鹽中的N3+和N5+(被還原為N2)作為能量代謝中的電子受體，O2-作為受氫體生成H2O和OH-堿度，有機物作為碳源及電子供體提供能量并得到氧化穩(wěn)定。

　　其系統(tǒng)構成如下圖1所示：

　　 圖1 GZ－SAT－Ⅰ表曝型氧化溝系統(tǒng)效果圖

　　 二、工程實例

　　 （1）工程背景和工藝簡介

　　 2002年，我公司參與了西北地區(qū)某縣級市污水處理廠(3×104m3/d)的建設，并提供了主要設備。該污水廠海拔1100米，當地最高水溫20℃，最低溫度10℃，設計指標如表1：

　　 表1 設計進出水指標

項目/指標(mg/L)

CODcr（mg/L）BOD₅（mg/L）SS（mg/L）NH₃-N（mg/L）TP（mg/L）pH進水3001401603047出水6020201517

　　 北方城鎮(zhèn)污水處理廠要求：①抗沖擊負荷能力強；②可低溫穩(wěn)定運行；③污泥易于處置；④運行管理簡單方便；⑤造價低廉等。該工程選擇了具有脫氮除磷效果的表曝型氧化溝工藝，分兩組，單體平面圖如圖2所示。該表曝型氧化溝可通過曝氣機的推流實現(xiàn)無動力的污泥內回流，完成脫氮除磷。采用我公司生產的大功率倒傘表面曝氣機，具有供氧，推動水流作不停的循環(huán)流動，使有機物、微生物及氧三者充分混合、接觸和防止活性污泥沉淀等功能，可保持溝內斷面平均流速為0.3m/s以上，溝底流速不低于0.15m/s。

　　圖2 表曝型氧化溝平面圖

　　（2）氧化溝系統(tǒng)尺寸

　　 本工程設計厭氧池停留時間為1.5h，保證磷的釋放達到約80%。工藝尺寸為：L×B×H=32.0m×7.0m×4.2m，超高0.6m。取MLSS=4000mg/L，T=10℃，對于中小型污水處理廠，單獨處置污泥成本高，本工程設計經氧化溝后污泥相對穩(wěn)定，確定污泥齡為18d。水力停留時間HRT＝12.8h。污泥負荷=0.08kgBOD5/kgVSS.d。缺氧區(qū)工藝尺寸為：L×B×H=32.0m×10.5m×4.2m，超高0.6m。氧化溝主體部分工藝尺寸為：L×B×H=54.2m×32.0m×4.2m，超高0.6m。

　　 總需氧量AOR=氧化有機物需氧＋細胞內源呼吸需氧＋硝化過程需氧－脫氮過程產氧＝184.5kgO2/h，轉化為標準狀態(tài)需氧量SOR =AOR×Cs(20)/(α(βρCs(t)-C)×1.024(t-20))＝323kgO2/h。大功率倒傘表面曝氣機動力效率取2.1kgO2/kW.h，需配置功率數=323/2.1=154kW。

　　 （3）主要設備和儀表

　　 厭氧池為防止污泥沉降及保證≥0.3m/s的流速，設計攪拌功率密度為7.0W/m3(一般7.0～9.0 W/m3)，采用3臺我公司生產的GQT022×480(功率=2.2kW)的潛水高速推進器，通過電機、減速箱帶動葉輪的旋轉，產生強有力的推流作用，有效防止顆粒狀雜物在池壁或池底沉積，兼具攪拌混合和推流的功能。厭氧池設置一臺MLSS計及ORP儀，對厭氧段進行在線檢測，分析是否存在磷的釋放和吸收。通過ORP(氧化還原電位)值的變化及NO3--N的濃度來調整外回流比，使厭氧池處于厭氧環(huán)境。實際運行表明：當明顯存在磷的釋放和吸收時，厭氧池的硝酸鹽在0.5mg/L以下，同時由于系統(tǒng)中溶解氧濃度極低且厭氧氨化作用，造成還原物種COD及NH4+-N濃度積累，氧化還原電位值會突然下降，一般降至-150mv～-250mv左右。

　　 缺氧池設計采用2臺我公司生產的DQT055×1800(功率=5.5kW)的潛水低速推進器，功率密度7.6W/m3(一般6.5～8.5 W/m3)。采用低速推進器可利用其大側斜外形葉輪將液體在向前推進的同時，將活性污泥與污水進行充分的攪拌混合，可改善水流條件，防止污泥沉降。混合液回流至氧化溝主體內采用LB4.0×1.0型的內回流控制閘門，控制范圍：回流比100%～600%。缺氧池設置一臺ORP儀與內回流控制閘門形成閉環(huán)控制，通過ORP檢測數值確定內回流閘門的開啟角度，從而有效保證反硝化處理效果。在缺氧區(qū)NO3--N還原成N2，濃度逐漸降至最低，而NH4+-N濃度則因為基質持續(xù)推流累積而增高，因此氧化還原電位將下降至-30mv～-45mv左右。

　　 根據計算，本工程選用DS350型大倒傘表面曝氣機兩臺，電機功率90kW，總供氧量=90×2.1×2=378 kgO2/h，氧富余55kgO2/h。從節(jié)能方面考慮采用一臺變頻調速曝氣機(充氧量90～189 kgO2/h)、一臺恒速曝氣機(充氧量189 kgO2/h)。氧化溝主體根據工藝要求，氧化溝前置缺氧區(qū)應保證為缺氧狀態(tài)才能達到預期的反硝化處理效果，因此，靠近內回流閘門的曝氣機在進行充氧的同時應盡量避免對回流混合液溶解氧的影響，本工程在該處設置一臺DO計，可根據其測得的溶解氧數據，與變頻曝氣機組成閉環(huán)控制回路，通過改變曝氣機的轉速來改變混合液中的溶解氧值，使其達到最佳工況。出水端為有效保證溶解氧≥2mg/L以防止二沉池污泥厭氧放磷，設計該處曝氣機為恒速，并設置在線檢測DO計一臺。同時，氧化溝中還設置了一臺MLSS計，在線檢測污泥濃度。

　　 三、該工藝的優(yōu)點

　　 ① 具有很強的抗沖擊負荷能力；

　　 ② 運行中水力條件好，因而使出水水質穩(wěn)定；

　　 ③ 該工藝采用倒傘型表面曝氣機，它的支承方式為浮軸式，機械受力比較合理，因此具有使用壽命長、易于維修管理、能長期穩(wěn)定運行等特點。采用倒傘型表面曝氣機，供氧能力大，設備數量少，日常維護工作量極小，且對運行管理人員沒有特殊要求；

　　 ④ 可以通過改變曝氣機的工作數量、轉速調整達到調節(jié)供氧能力和節(jié)省電耗；

　　 ⑤ 泥齡較長，污泥在氧化溝中趨于相對穩(wěn)定，不需要消化；

　　 ⑥ 工藝流程簡單，構筑物少，控制管理較方便。