氧化溝處理城市污水探討

趙學(xué)耘 鄭喬予

1 概況

城市污水處理和綜合利用在環(huán)境保護(hù)工作中占重要地位，因此近年來我國各城市都在積極籌建城市污水處理廠，但是由于城市經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，污水流量日益增加，而傳統(tǒng)的活性污泥法污水凈化工藝流程，處理設(shè)備龐大、占地多、運(yùn)行費(fèi)用較高。因此，研究和發(fā)展新型污水處理工藝和凈化設(shè)備，是我國當(dāng)前城市建設(shè)的迫切需要。

2 氣溫、水溫和污水水質(zhì)分析

2.1 氣溫、水溫

某縣為大陸性氣候，干燥少雨，7，8月份氣溫高，1，2月份氣溫低，一日內(nèi)溫差比較大，最高達(dá) 38.4℃，中午氣溫高，夜間氣溫低。從1991年10月開始運(yùn)轉(zhuǎn)以來經(jīng)過冬季和春季幾個月的運(yùn)轉(zhuǎn)，污水水溫逐月變化，夏季進(jìn)水水溫較高，介于17℃～21℃之間，冬季水溫較低，池中水溫介于9℃～5℃，冬季進(jìn)水水溫11℃～8℃，觀測表明池中水溫最低在2℃以上，此水溫屬于停水期間池內(nèi)實測水溫，如供水正常情況最低為5℃，依據(jù)1983年《某縣城市污水生物處理中間實驗報告》試驗結(jié)論，認(rèn)為5℃處理效果尚可，故可以認(rèn)為城內(nèi)污水水溫是可以進(jìn)行污水處理的。

2.2 污水水質(zhì)

該試驗項目、試驗場地選在某縣濱河第二苗圃，濱河西場泵站出水為水源，表1列有進(jìn)水有機(jī)物的濃度。

表1 進(jìn)水有機(jī)物的濃度匯總表 mg/L

由表1可以看出實際進(jìn)水平均濃度:BOD比設(shè)計進(jìn)水高出133 mg/L，SS比設(shè)計進(jìn)水高出 138 mg/L。BOD和COD之間有很大的相關(guān)性，BOD/COD=0.5～0.8，表示可生化性。

本項目BOD5/COD=383/754=0.5，此值處于可以進(jìn)行生物處理的低值，但對以后的處理造成一定的困難，因為所測數(shù)據(jù)期限較短，數(shù)據(jù)也不多，尚需多方收集。尤其變化水質(zhì)幅度較大，尚需調(diào)查清楚，限期均勻排放，以改變水質(zhì)現(xiàn)狀，提高處理效果。

3 試驗流程及設(shè)備

本項目涉及由南、北二池的工藝流程。

3.1 單池流程及設(shè)備

根據(jù)項目要求南池選用分流交替運(yùn)行式氧化溝設(shè)計規(guī)模為300 t/d，3條渠道每條渠道長15 m，寬2 m。這種氧化溝由3個渠道組成，它具有交替式氧化溝的特點，又有合建式氧化溝的優(yōu)點:布置緊湊、占地小、土建費(fèi)用低。該系統(tǒng)的工作程序為:1，2渠道作曝氣池時，污水進(jìn)入1池即與池內(nèi)循環(huán)混合液混合，充氧并在1，2渠道內(nèi)環(huán)流，此時3渠道作沉淀池用，出水由出流堰排放。而當(dāng)1，2渠道內(nèi)混合液污泥濃度逐漸降低至一定值時，關(guān)閉 3渠道的出流堰，停止出水，同時開啟渠道的閘門。關(guān)閉2渠道的閘門，這時2，3渠的功能轉(zhuǎn)換，2渠作沉淀池，1，3渠道為循環(huán)曝氣。2渠靜沉0.5 h后開啟出流堰，沉淀池繼續(xù)工作。

3.2 試驗設(shè)備

為了進(jìn)行對不同設(shè)備充氧量及電耗的比較選擇了兩種設(shè)備:1)曝氣轉(zhuǎn)刷直徑為700 mm，長1 300 mm，轉(zhuǎn)速為40 r/min～120 r/min，淹沒水深為120 mm～200 mm，調(diào)速電機(jī)功率為3.6 kW，設(shè)計動力效率為1.7的旋流式預(yù)沉池。2)鼓風(fēng)機(jī):型號B22×15羅茨鼓風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速 1 450 r/min，流量:6.5 m3/min。

4 活性污泥的培養(yǎng)與實驗運(yùn)行情況

4.1 活性污泥的培養(yǎng)

考慮到進(jìn)入10月份后天氣漸冷，污水水溫降低，決定在設(shè)備安裝前采用活性污泥培養(yǎng)池進(jìn)行菌種培養(yǎng)(因包頭地區(qū)目前尚未有二級處理活性泥法可供利用)，培養(yǎng)池尺寸為長×寬×高=6 m×2 m×1.5 m，曝氣采用 D=50 mm穿孔曝氣，分別設(shè)兩根上清液排出管，1991年9月5日向培養(yǎng)池中加入一部分原生污水，投入一車(3 t)新鮮糞便，這時考慮池內(nèi)有機(jī)物濃度還達(dá)不到 1 000 mg/L，決定采用青山區(qū)北郊污水廠一級處理后雙層沉淀池中排出的經(jīng)過硝化的污泥為微生物營養(yǎng)，因為其中和空氣接觸的污泥中生長好氧微生物，是可以作為菌種直接接種，同時硝化污泥中含有大量有機(jī)物是微生物生長所必需的養(yǎng)料。6日采用吸泥車加入硝化污泥一車，而后進(jìn)行大量曝氣。這是在培養(yǎng)池污泥上清液中，COD 700 mg/L～1 000 mg/L，BOD約300 mg/L～500 mg/L，保持較高有機(jī)物濃度，混合液溶解氧濃度在2 mg/L～4 mg/L左右，進(jìn)行悶曝培養(yǎng)，同時每天排出一部分沉淀后的上清液，補(bǔ)充污水，曝氣培養(yǎng)4 d后，鏡檢出草履蟲、豆形蟲和藻類，6 d～7 d后出現(xiàn)鐘蟲和蓋纖蟲等，再經(jīng)過幾天培養(yǎng)后，混合液沉降比達(dá)到14%～15%，這時每日投加1次～2次高濃度的污水，又經(jīng)過一周培養(yǎng)后，沉降比達(dá)到15%～20%，混合液濃度在2 000 mg/L左右，原生動物增多，以纖毛蟲為主，這就表明活性污泥已經(jīng)成熟，培養(yǎng)即結(jié)束，培養(yǎng)期間溫度為16℃，共用 18 d時間。

4.2 試驗運(yùn)行情況

培養(yǎng)后活性污泥應(yīng)馬上放入池中馴化，經(jīng)過觀察和取樣分析，污水處理效果不佳，經(jīng)研究分析主要有下列原因:

1)活性污泥沒有及時做到馴化工作，微生物營養(yǎng)不足，影響污水處理效果。2)原生污水濃度不穩(wěn)定，BOD5最低時200 mg/L，最高時590 mg/L;COD最低時519 mg/L，最高時1006 mg/L;SS最低時197 mg/L，最高時790 mg/L。而且水溫偏低，與原設(shè)計水質(zhì)資料不相符。3)進(jìn)水流量偏大，近1 088 m3/d(設(shè)計為600 m3/d)，流量沖擊負(fù)荷高。在通水后第二天又投加兩車新鮮糞便繼續(xù)悶曝馴化。取樣結(jié)果處理效率有了明顯好轉(zhuǎn)逐步達(dá)到冬季處理效果，我們認(rèn)為只要泵站不停水，池內(nèi)水循環(huán)正常，冬季水溫是可以保證5℃以上，1992年又經(jīng)過春季幾個月的運(yùn)轉(zhuǎn)，水工構(gòu)筑物基本符合設(shè)計要求，水質(zhì)指標(biāo)好轉(zhuǎn)，BOD5出水51 mg/L～82 mg/L，COD出水40 mg/L～60 mg/L，SS出水60 mg/L～92 mg/L。

根據(jù)上列處理效果分析，冬季效果肯定要差些，這是規(guī)律。如果在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步加強(qiáng)管理，改善水質(zhì)條件控制流量以減少水質(zhì)和水量沖擊，初步分析冬季去除率可在70%～80%左右。

5 寒冷地區(qū)的設(shè)計問題

要考慮到充氧設(shè)備冬季結(jié)冰，設(shè)備本身負(fù)荷增大。因此在選擇設(shè)備功率時要適當(dāng)放寬，從BOD5的去除率來說，池內(nèi)水溫降到5℃～8℃左右時沒有發(fā)現(xiàn)去除效果有明顯下降的現(xiàn)象，而不需專門設(shè)置保溫覆蓋等設(shè)施。溝內(nèi)臨變當(dāng)降到2℃時去除效果明顯下降，但是水溫較低時如果能保持一定的MLSS濃度，仍可得到一定的處理效果。我們認(rèn)為，對于水溫在5℃以下的寒冷地區(qū)，為了防止處理效果降低，在不大幅度增加運(yùn)行經(jīng)費(fèi)和基建費(fèi)的條件下，應(yīng)考慮適當(dāng)增設(shè)保溫設(shè)施。有關(guān)資料介紹水溫低時對處理過程帶來的影響不光是生化反應(yīng)速度變慢，水的粘性也會增加，給污泥沉淀帶來不良影響。此外，氣溫特別低的地區(qū)，沉淀區(qū)內(nèi)會產(chǎn)生溫度并重流，導(dǎo)致污泥流失。

綜上所述已初步顯示氧化溝污水處理技術(shù)是具有突出優(yōu)越性的一種二級處理工藝，在我國目前的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件很值得重視、研究、推廣使用，以促進(jìn)我國城市污水處理的發(fā)展。