三溝交替式氧化溝工藝新型經濟運行程序的生產性研究

柴春省 山東省棗莊市排水管理處 277103

三溝交替式氧化溝工藝新型經濟運行程序的生產性研究

柴春省 山東省棗莊市排水管理處 277103

介紹棗莊市污水處理廠在三溝交替式T 型氧化溝的運行方式上探索出一套十階段一周期，一周期歷時十二小時的新型經濟化運行程序并就其工藝原理與傳統六階段一周期，一周期歷時八小時的工藝運行程序進行了比較分析。通過一年多的生產性運行實踐證明，新型工藝運行程序不但確保出水水質穩定達標，優化了脫氮除磷效果，且使氧化溝的運行動力費降低了25%，實現了污水處理廠的經濟運行。

三溝交替式氧化溝；傳統工藝運行程序；新型經濟運行程序；生產性試驗

引言

城市污水處理廠的經濟化運行，不但能更好的推行城市污水理工程的市場經濟化運作，提高公司在水務行業中的競爭力，同時對落實國家關于提高能源利用率，緩解我國經濟持續健康發展受能源瓶頸制約的節能降耗舉措具有十分重要的意義。因此污水處理廠的經濟運行是同行一直關注的課題，也是我們長期以來在污水處理工作實踐中不斷探索和研究的方向。本文著重介紹了棗莊市污水處理廠，為實現污水處理的經濟運行在“T”型氧化溝的運行工藝程序上，打破傳統的六階段一周期，一周期歷時八小時的運行模式，在工作實踐研究的基礎上大膽創新出一套十階段一周期，一周期歷時十二小時的經濟化工藝運行新程序。通過四年多的生產性運行實踐證明，該工藝運行程序不但保證處理出水水質穩定達標且使氧化溝運行動力費同比下降25%，實現了污水處理的經濟化運行。

1、棗莊市污水處理廠的工程概況

棗莊市污水處理廠處理規模為7萬噸/天，二級生化處理采用三溝交替式“T”氧化溝工藝，該工程于1994年立項建設，1997年完成設備的安裝調試運行，1998年10月正式投產運行。

圖1 “T”型氧化溝系統工藝流圖

表1 設計進、出水水質表

1.1 “T”型氧化溝設計主要工藝技術參數

氧化溝（共兩組）每組尺寸：L×B×H＝147m×65m×4m 有效容積為：30500，處理規模為：3.5萬噸/天，水力停留時間HRT=12hr，泥齡SRT=30d,負荷F/M=0.16kg BOD5/MLSS.d，污泥濃度MLSS＝4000mg/L,設計進、出水水質見表1。

1.2 主要設備及設計參數

雙速曝氣轉刷 10臺 電機功率：50/32KW

高速曝氣轉刷 6臺 電機功率：45KW

水下推流器 4臺 電機功率：3KW

出水堰板 9臺 電機功率：0.25KW

2、“T”型氧化溝的傳統工藝運行程序

2005年3月之前棗莊市污水處理廠氧化溝的運行，采用如表2所示六階段一周期，一周期歷時八小時的工藝運行程序運行，處理出水水質見表3。

第（1）階段：污水進入溝Ⅰ，溝Ⅰ內出水堰關閉，轉刷低速運轉，只推流不曝氣處于厭氧狀態，在此溝進行反硝化脫氮、磷的有效釋放及部分有機物的降解，溝Ⅱ內轉刷均高速運轉，處于好氧狀態進行硝化反應和有機物的去除。溝Ⅲ內轉刷停轉，為沉淀區進行泥水分離，出水堰開啟并排水。該階段歷時1.5 h。

第（2）階段：污水進入溝Ⅱ，溝Ⅰ和溝Ⅱ內轉刷均高速運行，溝Ⅲ內轉刷停轉，為沉淀區出水堰仍開啟并排水，溝Ⅰ出水堰關閉為悶曝區。該階段歷時1.5h。

第（3）階段：污水仍進入溝Ⅱ轉刷繼續高速運轉，此溝處于曝氣好氧狀態。溝Ⅰ轉刷停轉進入靜沉階段。溝Ⅲ出水堰仍開啟并排水。該階段歷時1.0h。

第（4）階段：污水改為進入溝Ⅲ，出水堰關閉轉刷低速運轉，只推流不曝氣處于厭氧狀態，在此溝進行反硝化脫氮、磷的有效釋放及部分有機物的降解，溝Ⅱ內轉刷均高速運轉，處于好氧狀態進行硝化反應和有機物的去除。溝Ⅰ內轉刷停轉，為沉淀區進行泥水分離，出水堰開啟并排水。該階段歷時1.5h。

第（5）階段：污水進入溝Ⅱ，溝Ⅲ和溝Ⅱ內轉刷均高速運行，溝Ⅰ內轉刷停轉，為沉淀區出水堰仍開啟并排水，溝Ⅲ出水堰關閉為悶曝區。該階段歷時1.5h。

第（6）階段：污水仍進入溝Ⅱ轉刷繼續高速運轉，此溝處于曝氣好氧狀態。溝Ⅲ轉刷停轉進入靜沉階段。溝Ⅰ出水堰仍開啟并排水。該階段歷時1.0h。

從表3可以看出棗莊市污水處理場“T”型氧化溝工藝采用傳統的六階段的工藝運行程序，其處理出水中除TN超標外，其他各項指標基本達到了GB18918-2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級標準中的B標準的要求。

3、“T”型氧化溝經濟運行新程序

自2005年4月至今，棗莊市污水處理廠“T”型氧化溝的運行采用如表4所示，十階段一周期，一周期12小時的工藝程序運行，圖3-1、3-2、3-3、3-4分別為棗莊市污水處理廠2008年度進、出水水質各項指標月均值曲線圖。

3.1 各階段工藝原理分析

第（1）階段：溝Ⅰ出水堰提起，進水高曝，其目的有兩個：1）、通過轉刷高速曝氣使沉淀6個小時的活性污泥能被充分曝起，使活性污泥與進水充分混合均勻；2）、通過轉刷高速曝氣使污泥活性能夠得到更好的恢復，同時進行硝化反應和BOD5的降解。溝Ⅱ停全部轉刷開啟全部推流器，使其處于較理想厭氧狀態，確保由溝Ⅰ回流來的混合液中的NO3-N經厭氧反硝化后能更充分的轉化為N2逸釋到大氣中達到真正脫氮的目的。溝Ⅲ停止全部轉刷的運行，打開全部出水堰處于出水狀態。該階段歷時0.5小時。

第（2）階段：溝Ⅰ經過0.5小時的高曝后沉淀的污泥層已被充分的攪起，確保繼續流入的污水能與活性污泥中的微生物充分接觸提高生化反應效果，此時，溝Ⅰ繼續進水，轉刷運行轉換為低速推流，混合液處于缺氧狀態，在此階段主要進行:1）、反硝化細菌在缺氧的環境中，利用水中的小分子有機物進行反硝化反應將NO3-N轉化為N2實現生化脫氮；2）、聚磷酸菌進行磷的有效釋放；3）、水解酸化酶在厭氧的環境中，將污水中大分子有機物分解為小分子有機物，提高水質可生化性 ；4）、進行有機物的降解。溝Ⅱ和溝Ⅲ所處的狀態及作用同與第（1）階段相同。該階段歷時3.0小時。

表3 “T”型氧化溝工藝采用六階段運行程序其進、出水水質指標表

表2 六階段運行程序表

第（3）階段：溝Ⅰ繼續進水，轉刷高速曝氣處于好氧狀態，工藝機理同第（1）階段。溝Ⅱ和溝Ⅲ所處的狀態及作用同與第（1）階段相同。該階段歷時0.5小時。

第（4）階段：進水改到溝Ⅱ，溝Ⅰ停止進水，轉刷繼續高速曝氣，此時溝Ⅰ為悶曝精處理階段，其作用是使有機物降解的更加徹底、硝化反應進行得更加完全，保證處理出水水質達標排放。溝Ⅱ進水同時開啟轉刷高速曝氣，作用是對前三階段水解酸化產生的小分子有機物和進水中的有機物進行降解凈化；經過厭氧條件下，有效釋放磷酸鹽，累積了大量PHB的除磷菌，進入好氧狀態后，將消耗內部貯存的PHB和外源基質產生質子運動力，質子推動力可用來運輸磷和產生ATP。從而使除磷菌在好氧環境中貪婪超量的吸收混合液中的磷（有文獻報道厭氧每釋放1mg P在好氧條件下可吸收2.0～2.4mg P），然后通過從溝Ⅱ排出一定量的剩余污泥來達到生化除磷的目的。溝Ⅲ所處的狀態及作用同與第（1）階段相同。該階段歷時1.0小時。

第（5）階段：溝Ⅰ轉刷停止運轉曝氣，處于靜沉狀態進行泥水分離。溝Ⅱ和溝Ⅲ所處的狀態及作用同與第（4）階段相同。該階段歷時1.0小時。

第（6 ）、（7 ）、（8 ）、(9)、(10)各階段工藝運行機理與第（1）至（5）對應相反，在此不再論述。

4、結論

4.1 新型經濟運行程序與傳統的運行程序相比，水質各項指標去除率明顯提高，出水水質更加穩定。

4.2 節能降耗顯著，與往年同期相比生化系統處理噸水電耗下降25%左右。

4.3 污泥減量減量化顯著。相對于六階段的運行模式來說，新型的運行程序可以控制更高的污泥泥齡，污泥在生化系統的停留時間延長微生物處于內源呼吸階段，污泥減量化顯著，處理萬噸污水產泥系數約在0.92左右，同比下降15%。

表4 “T”氧化溝十階段運行程序表

4.4 抗沖擊負荷能力強。由于十階段運行程序相對于六階段運行程序，中溝進水時間縮短了一半，向兩側溝回流量減少一半，中溝污泥濃度就提高一倍，因此，氧化溝污泥濃度可以控制的更高，也就是說容納微生物的數量可以更多，氧化溝的抗沖擊負荷能力得到了增強。

4.5 剩余污泥系統出泥效率高、處理成本降低。由于氧化溝是從中溝排剩余污泥，中溝污泥濃度提高了，若實現同樣的出泥量，剩余污泥泵提升量可以減少一半，泥系統的污泥濃縮效果得到了很大的提高，上機污泥的含水率大大降低，不僅提高了系統的出泥效率，更降低了單位產泥量的電耗、藥耗和水耗。

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