改良型Carrousel氧化溝工藝在市政污水處理廠中的應(yīng)用

嘉園環(huán)保有限公司　林　莉

改良型Carrousel氧化溝工藝在市政污水處理廠中的應(yīng)用

嘉園環(huán)保有限公司林莉

該文簡(jiǎn)要闡述了改良型Carrousel氧化溝工藝的工作原理及工藝改進(jìn)，著重從脫氮除磷效果的角度，介紹了改良型Carrousel氧化溝工藝在市政污水處理廠中的實(shí)際應(yīng)用。

改良型Carrousel氧化溝工藝 脫氮除磷 市政污水

目前，在福建省內(nèi)各市、縣級(jí)的市政污水處理廠中，除了接納生活污水外，還需接納處理達(dá)到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ343-2010）相應(yīng)要求的工業(yè)污水，此類污水一般含氨氮和磷的成分比較高，因此，市政污水處理廠內(nèi)的主體生化處理工藝需做相應(yīng)的改進(jìn)，以適應(yīng)進(jìn)廠污水在水質(zhì)和水量上的變化，并且需具備較好的脫氮除磷功能，而改良型Carrousel氧化溝工藝主要加強(qiáng)了其脫氮除磷的作用，因此，對(duì)處理含有工業(yè)污水的市政污水廠尤其適用。

1　工作原理及工藝改進(jìn)

1.1工作原理

為了取得更好的除磷脫氮效果，改良型Carrousel氧化溝在普通Carrousel氧化溝前增加了一個(gè)厭氧區(qū)和缺氧區(qū)。全部回流污泥和污水進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，可將回流污泥中的殘留硝酸氮在缺氧和碳源條件下完成反硝化，為以后的缺氧區(qū)創(chuàng)造缺氧條件。同時(shí)，厭氧區(qū)中的兼性細(xì)菌將可溶性BOD轉(zhuǎn)化成VFA，聚磷菌獲得VFA將其同化成PHB，所需能量來(lái)源于聚磷的水解并導(dǎo)致磷酸鹽的釋放。厭氧區(qū)出水進(jìn)入內(nèi)部安裝有攪拌器的缺氧區(qū)，缺氧區(qū)內(nèi)混合液既無(wú)分子氧，也無(wú)化合物氧（硝酸根），在此缺氧環(huán)境下，污水可提供足夠的碳源，使聚磷菌能充分釋磷。缺氧區(qū)后接普通Carrousel氧化溝系統(tǒng)，進(jìn)一步完成去除BOD、脫氮和除磷。最后，混合液在氧化溝富氧區(qū)排出，在富氧環(huán)境下聚磷菌過(guò)量吸磷，將磷從水中轉(zhuǎn)移到污泥中，隨剩余污泥排出系統(tǒng)。這樣即可同時(shí)去除BOD、COD，并達(dá)到脫氮除磷的目的。

1.2工藝改進(jìn)

本文所述改良型Carrousel氧化溝主要根據(jù)進(jìn)水氨氮和磷的水質(zhì)指標(biāo)，調(diào)整前置厭氧區(qū)和缺氧區(qū)的容積大小，并且對(duì)氧化溝內(nèi)的設(shè)備配置進(jìn)行改良。

若污水廠進(jìn)水氨氮和磷的濃度較高，可適當(dāng)加大厭氧區(qū)和缺氧區(qū)的容積，在保證氧化溝總?cè)莘e不增大過(guò)多的前提下，調(diào)整好三個(gè)區(qū)域的容積比，同時(shí)，在進(jìn)水碳源不足、碳氮比例較低的情況下，還需在缺氧區(qū)內(nèi)增設(shè)投加碳源，以提高氧化溝的脫氮除磷效果。

在設(shè)備配置方面，通常在缺氧區(qū)回流渠的端口處裝有一個(gè)可調(diào)節(jié)的活門，可采用內(nèi)回流門，根據(jù)出水含氮量的要求，調(diào)節(jié)活門張開(kāi)程度，可控制進(jìn)入缺氧區(qū)的流量。缺氧和好氧區(qū)合建式氧化溝的關(guān)鍵在于對(duì)曝氣設(shè)備充氧量的控制，必須保證進(jìn)入回流渠處的混合液處于缺氧狀態(tài)，為反硝化創(chuàng)造良好環(huán)境。因此，改良型Carrousel氧化溝采用潛水式回流泵來(lái)代替內(nèi)回流門，利用其微揚(yáng)程、大流量的工作特點(diǎn)，可有效保證回流的效果，并且可維持在低能耗運(yùn)行。另外，在厭氧區(qū)內(nèi)通常采用潛水?dāng)嚢杵鱽?lái)混合和維持污泥懸浮。但在實(shí)際工程應(yīng)用中，通常會(huì)碰到潛水?dāng)嚢杵鲹p壞率較高及污泥濃度較高時(shí)攪拌效果不明顯的問(wèn)題，因此推薦采用運(yùn)行較穩(wěn)定及攪拌效果較好的雙曲面攪拌器，與傳統(tǒng)的槳葉攪拌相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于安裝維護(hù)、混合均勻、效率高、能耗低、無(wú)死角等特點(diǎn)。

2　實(shí)際應(yīng)用

2.1工程概況

福安市賽甘污水處理廠位于福安市甘棠鎮(zhèn)南塘村徐厝溪，主要處理福安經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)和甘棠鎮(zhèn)產(chǎn)生的污水，除了接納鎮(zhèn)區(qū)的生活污水，還包括福安經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)和甘棠鎮(zhèn)規(guī)劃工業(yè)區(qū)的工業(yè)污水，這兩個(gè)區(qū)域主要布置電機(jī)制造、機(jī)電配套、船舶修造加工、食品包裝和金屬加工等工業(yè)，從區(qū)域現(xiàn)狀引進(jìn)項(xiàng)目情況來(lái)看，工業(yè)區(qū)內(nèi)企業(yè)主要為低污染企業(yè)，但仍需保證脫氮除磷的處理效果。

福安市賽甘污水處理廠分近、遠(yuǎn)兩期建設(shè)，近期建設(shè)規(guī)模2.0萬(wàn)m3/d，遠(yuǎn)期增建規(guī)模2.0萬(wàn)m3/d一組，總處理水量4.0萬(wàn)m3/d。尾水最終的受納水體為賽江甘棠段。污水處理后尾水應(yīng)達(dá)到GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表1）。

表1　賽甘污水處理廠近期設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)及處理程度表

2.2工藝流程

福安市賽甘污水處理廠生化處理采用改良型Carrouse氧化溝工藝，消毒采用紫外線消毒工藝，污泥處理采用污泥濃縮池+帶式壓濾機(jī)工藝。主要生產(chǎn)構(gòu)筑物包括廠區(qū)污水泵井、細(xì)格柵及旋流沉砂池、改良型Carrousel氧化溝、二沉池、紫外消毒池、巴氏計(jì)量槽、配水井及污泥泵井、污泥濃縮池、污泥脫水間及污泥堆棚等。污水及污泥處理工藝流程圖如圖1所示。

圖1　污水及污泥處理工藝流程圖

2.3具體設(shè)計(jì)

福安市賽甘污水處理廠的主體生化工藝采用改良型Carrousel氧化溝，單座設(shè)計(jì)規(guī)模為2.0萬(wàn)m3/d，近期設(shè)計(jì)1座，遠(yuǎn)期再設(shè)計(jì)相同規(guī)模的1座。其具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下：設(shè)計(jì)水溫：T=15℃；污泥負(fù)荷系數(shù)：F/M=0.09kgBOD5/（kgMLSS·d）；污泥產(chǎn)率系數(shù)：Y=0.55mgVSS/mgBOD5；污泥濃度：MLSS=4000mg/L；有效水深：4.0m；泥齡：30d；厭氧時(shí)間：1.5h，厭氧區(qū)有效容積：1250m3；前置缺氧時(shí)間：2.5h，前置缺氧區(qū)有效容積：2083m3；好氧時(shí)間：8.5h，好氧區(qū)有效容積：7083m3；整座氧化溝總有效容積：10416m3；總水力停留時(shí)間：12.5h。

厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)分別隔開(kāi)，厭氧區(qū)設(shè)置單溝，缺氧區(qū)設(shè)置兩溝，好氧區(qū)由四個(gè)單溝組成，整個(gè)氧化溝平面尺寸90.8×30.2m，總高度4.5m。

在氧化溝厭氧區(qū)內(nèi)設(shè)雙曲面攪拌器3臺(tái)，達(dá)到攪拌和推流的作用，規(guī)格為MH2000，葉輪直徑2.0m，服務(wù)范圍是6～14m，功率P=3.0kW，葉輪采用玻璃鋼材質(zhì)，軸采用不銹鋼304。

在缺氧區(qū)和好氧區(qū)內(nèi)分別設(shè)置2臺(tái)和4臺(tái)水下推流器，達(dá)到推流的作用，其中除好氧區(qū)靠近出水口的推進(jìn)器規(guī)格為L(zhǎng)FP4/4-2000-52，2.0m聚胺脂葉輪，功率P=4.0kW外，其余5臺(tái)推進(jìn)器規(guī)格均為L(zhǎng)FP3/4-1800-52，1.8m聚胺脂葉輪，功率P=3.0kW。

在氧化溝好氧區(qū)內(nèi)設(shè)立軸葉輪慢速表曝機(jī)2臺(tái)，均變頻控制，靠近氧化溝出水端配置1臺(tái)表曝機(jī)，型號(hào)為：HS-3000，葉輪直徑3000mm，功率P=75kW，充氧量157.50kgO2/h，旋轉(zhuǎn)方向從上往下看為順時(shí)針；靠近好氧區(qū)進(jìn)水端配置1臺(tái)表曝機(jī)，型號(hào)為HS-3000，葉輪直徑3000mm，功率90kW，充氧量190.23kgO2/h，旋轉(zhuǎn)方向從上往下看為順時(shí)針。

為了提高氧化溝的除氮功能，提高氧化溝混合液回流比，取R=4，在氧化溝好氧區(qū)與缺氧區(qū)交界處配置2臺(tái)潛水式硝化液回流泵，其中1臺(tái)變頻控制，規(guī)格為：流量Q=1600m3/h，揚(yáng)程H=0.8m，功率P=7.5kW。

在氧化溝出水配制電動(dòng)可調(diào)出水堰門，堰門寬5m，可調(diào)高度0.5m，功率P=0.55kW。

氧化溝好氧區(qū)內(nèi)還配置1臺(tái)DO測(cè)定儀，測(cè)量范圍為0～15.0mg/L，以及1臺(tái)MLSS測(cè)定儀，測(cè)量范圍為0～8000.0 mg/L。

在水量少、水質(zhì)指標(biāo)低時(shí)可只開(kāi)啟一臺(tái)表曝機(jī)和一臺(tái)推進(jìn)器，以防止混合液沉淀，又達(dá)到節(jié)能的目的，使運(yùn)行管理更為靈活。另外，表曝機(jī)上均配制變頻器，可通過(guò)PLC控制系統(tǒng)根據(jù)好氧區(qū)中溶解氧濃度來(lái)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到減小用電量的目的。水下推流器則需連續(xù)運(yùn)行，防止污泥沉淀，使溝中污水按指定方向流動(dòng)。

具體構(gòu)造及設(shè)備布置詳見(jiàn)圖2。

圖2　氧化溝具體布置圖

2.4運(yùn)行效果

福安市賽甘污水處理廠已建成并運(yùn)行1年多時(shí)間，雖然進(jìn)水量尚未達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模，并且進(jìn)水水質(zhì)中COD和BOD濃度較低，但是氨氮、TN和TP的濃度卻較高，在碳氮比偏低的情況下，沒(méi)有設(shè)置其他脫氮除磷的措施，出水可以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，因此可以說(shuō)明，改良型Carrousel氧化溝在其中發(fā)揮了一定的脫氮除磷作用。具體運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

時(shí)間 水量（t/d） 進(jìn)出水 CODCr（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）NH3-N（mg/L）TN（mg/L）TP（mg/L） pH進(jìn)水 144 50.6 99 24.3 35.9 3.31 7.28 2014年1月 2637.4出水 25.4 2.4 6 2.98 10.5 0.46 6.87進(jìn)水 150 53 100 25.7 37 3.37 7.22 2014年2月 2864 出水 25.3 2.4 6 3.42 11.1 0.36 6.8進(jìn)水 152 54.2 100 25.7 37 3.41 7.26 2014年3月 3516.3 出水 25.2 2.4 6 3.27 10.9 0.38 6.8進(jìn)水 170 60.8 100 23 34.4 3.12 7.3 2014年4月 3178.6 出水 29.4 2.3 6 2.98 10.5 0.34 6.83進(jìn)水 179.4 62.3 98 21.7 28.4 2.92 7.39 2014年5月 7711.8 出水 25.2 2.9 8 2.91 15 0.54 7.2進(jìn)水 166 56.2 91 18.02 26.3 2.70 7.34 2014年6月 10298 出水 29.3 2.8 16 3.22 11.6 0.41 7.22進(jìn)水 158.6 55.3 87 18.57 29.9 2.76 7.35 2014年7月 9509.8 出水 28.9 2.8 17 3.5 10.8 0.4 7.29進(jìn)水 155.4 54.3 95 19.34 28.7 2.83 7.32 2014年8月 11537.1 出水 26 2.6 17 2.87 10.8 0.38 7.25進(jìn)水 150.5 51.9 111 18.96 29.6 2.83 7.29 2014年9月 12019.1 出水 23 2.5 18 2.45 10.5 0.33 7.19進(jìn)水 181.6 63.7 118 22.4 36 2.04 7.34 2014年10月 9200.7 出水 23.2 2.6 17 3.15 12.1 0.37 7.24進(jìn)水 136 42.3 119 17.5 29.1 2.17 7.37 2014年11月 9914.1 出水 26.2 2.6 16 3.69 16 0.43 7.34進(jìn)水 146 54.6 123 19.4 26.9 2.22 7.41 2014年12月 9896 出水 28.4 2.5 16 3.88 16.4 0.48 7.26

3　結(jié)論

綜上所述，改良型Carrousel氧化溝工藝可根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)調(diào)整厭氧區(qū)和缺氧區(qū)的容積大小，并對(duì)各區(qū)的設(shè)備配置做相應(yīng)的調(diào)整，提升了其脫氮除磷的處理效果，面對(duì)工業(yè)污水在市政污水廠內(nèi)比重的日益增大，采用脫氮除磷處理效果更好的改良型Carrousel氧化溝工藝具有一定優(yōu)勢(shì)。

［1］ 北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)（第5冊(cè)，城鎮(zhèn)排水）［M］. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

［2］ 高延耀. 水污染控制工程（下冊(cè)）［M］.北京：高等教育出版社，1989.

［3］ 張自杰. 排水工程（下冊(cè)）［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

［4］ 催玉川. 城市污水廠處理設(shè)施設(shè)計(jì)計(jì)算［M］. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［5］ 鄧榮森. 氧化溝污水處理理論與技術(shù)［M］. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.