奧貝爾氧化溝的特性分析與理論探討

俞峰

奧貝爾氧化溝的特性分析與理論探討

俞峰

（合肥朱磚井污水處理有限公司 安徽合肥 230000）

奧貝爾氧化溝工藝運行效果比較穩定，管理過程也非常簡單，對我國的一些中小城鎮比較適用。這種形式的脫氮效果和溶解氧的分布形式與傳統的脫氮系統不同，不斷的被這個行業的人關注和研究。本文采用數學模擬與試驗測試相結合的方法，在低負荷長泥齡和高負荷長泥齡環境中的運行情況進行分析，對奧貝爾氧化溝工藝相關問題進行研究。

奧貝爾氧化溝；特性分析；理論研究

1 奧貝爾氧化溝概述

1.1 奧貝爾氧化溝工藝運行機理

奧貝爾氧化溝的外溝道可以發揮良好的脫氮效果，專家研究可能的原因與以下幾個方面有關：①低氧條件下存在的硝化反硝化；②外道溝中會交替出現缺氧環境和好氧環境；③有很高的混合液回流比。

在此基礎上，業內人士提出了三種有關的運行機理：①混合方式下形成的缺氧環境和有氧環境，也就是在高濃度的有機物中，微生物對食物的好氧降解造成缺氧環境。它不僅可以在推流式曝氣池中實現，也可以在混合方式的曝氣池中實現。②微環境的缺氧和好氧，也就是說每一種微小活性污泥物體的外部處于好氧環境中，內部就處于缺氧環境中。③新型特種微生物，也就是全新微生物可以在特定環境中除去營養物。

1.2 研究目的與需要解決的問題

雖然奧貝爾氧化溝的工藝運行不斷的被業內人士研究，但是還是有很多相關的問題需要進一步研究。

（1）奧貝爾氧化溝外溝道的脫氮作用效果非常明顯，還需要對影響因素進一步研究，是否可以進一步推廣。如果將奧貝爾氧化外溝道應用在單溝式氧化溝中，是否也能發揮這種優勢，是否可以將這種工藝進一步改良和創新。

（2）對外溝道的脫氮占總量的百分比多少進行研究，內溝、中溝與外溝的溶解氧的分布方式在不同情況下會造成什么樣的影響。對二沉池的設計應該注意哪些問題。

（3）對外溝道內的點源與面源曝氣有哪些不同進行研究，對各自的優勢進行研究。

1.3 研究工具與方法

相關專家和學者不斷的對有關奧貝爾氧化溝工藝運行機理以及問題進行研究，但是受到檢測方法的限制，不能通過檢測方法進行詳細的解釋，因此，利用了一種活性污泥數學模型并結合微生物反應動力學，對各種可能存在的影響因素進行綜合考慮，在特定條件和環境中模擬污水處理廠的實際運行情況。

2 某一處理廠工程測試簡介

某一污水處理廠是某一石化公司35萬t乙烯改擴建工程中的環保項目，主要對一廠的部分工業廢水以及化工二廠和三廠的工業廢水以及生活污水進行處理。該廠采用生物處理工藝也就是奧貝爾氧化溝，設計規模為6.5萬m3/d。生物處理工段設計為2組，每組有1個奧貝爾氧化溝和2個沉淀池。

2.1 工藝設計參數

單個氧化溝的相關設計參數有：進水流量為1350m3/h；泥齡為30d；有效池容為 17300m3，MLSS 為 4500mg/L；MLVSS 為 3500mg/L；外、中、內的容積分配為55：25：15；每個氧化溝設有30組曝氣轉碟，外、中、內溝各設置10組曝氣器。

2.2 測試期間的進出水水質與工藝運行參數

進出水水質相關的數據以及運行參數用表1和表2來體現。

通過有關數據對實際供氧量進行計算，外溝：中溝：內溝比例為56：21：15。

表1 測試期間氧化溝原水水質

表2 實際運行有關參數

3 低負荷長泥齡下的數據模擬

低負荷長泥齡下的數據模擬主要從以下幾個方面進行：①對奧貝爾氧化溝原型工藝進行模擬，以判斷模擬參數的可用性；②對混合液回流比的作用進行分析，以確定外溝道形成的高回流比對出水效果的影響；③在單溝式氧化溝采用同樣的曝氣布置，以判斷其脫氮效果；④在低氧混合條件下的同時硝化反硝化是否與外溝道的情況一樣。

根據上述表格中的數據，可以判斷模擬數據與實際的情況接近吻合。①外溝道總氮為3.7mg/L，去除率為93.8%，實際測試為92%；有機物去除率為89.9%，實際測試為91%；計算出污泥濃度為4530mg/L，實際測試MLSS為4500mg/L。②在一定條件下，外溝道內溶解氧分布梯度非常明顯，也就是說高流速是外溝道具有脫氮效果的一個重要原因，模擬結果表明，混合液回流比為45倍，效果非常理想。③將單溝式氧化溝、奧貝爾氧化溝以及外溝道用面源曝氣代替曝氣轉碟進行對比，模擬結果表明單溝式氧化溝的脫氮效果更佳，不同的曝氣方式都可以達到理想效果。

4 高負荷短泥齡下的數據模擬

在低負荷短泥齡下的數據模擬的基礎上，將泥齡縮短為10d，進水量進一步提高到6.8萬m3/d，氨氮提高到55mg/L，然后對奧貝爾氧化溝以及單溝式氧化溝的有關性能進行對比，如表3。

表3 高負荷短泥齡條件下三種工藝模擬分析

通過表中的數據我們看到，單溝式氧化溝的碳氧化效果更好，但是它的脫氮效果相對差一些。對幾種改型工藝進行對比，進一步說明不同的曝氣方式都可以達到理想處理效果。

5 數據模型與實際測試結論

5.1 奧貝爾氧化溝外溝的脫氮作用

（1）奧貝爾氧化溝外溝的脫氮作用非常明顯，其影響因素與曝氣轉碟在外道溝的獨特流態有關，也就是混合式與推流式形成的特殊形態。

（2）從數學模擬中外道溝的溶解氧的分布情況來看，間隔設置的曝氣轉碟使溶解氧的變化規律呈梯形狀態，溝內的高流速使溶解氧的變化規律呈均勻變化狀態，不會形成絕對的缺氧和好氧區。

（3）采用數據模擬不能對微環境下的同時硝化反硝化進行詳細模擬，對距離曝氣轉碟較遠區域的好氧和缺氧區間進行模擬，說明了菌膠團的微環境一定存在不一樣的情形。

（4）數據模擬表明，外溝道的碳氧化程度以及脫氮程度都占到了90%以上，與測試結果基本一致。中溝和內溝的溶解氧的分布作用主要是進一步加強硝化和改善污泥沉降現象。

（5）數據模擬表面，氧化溝的內部設計非常靈活方便，比如，二沉池的設計、內回流設置、溶解氧分布形式等。另外，氧化溝的抗沖擊負荷能也力非常強。進水水質和處理要求還會涉及到很多問題，因此，在設計的過程中要進行綜合考慮。

（6）數據模擬表明，氧化溝的外溝道存在合適的混合比，當外溝道體積增大時可以起到節能降耗的目的，脫氮的效果大大提高。

5.2 奧貝爾氧化溝與單溝式氧化溝

通過數據模擬，如果在單溝式氧化溝中采用與外溝道同樣的布置，也可以達到脫氮和碳氧化的目的。但是，實際經驗總結，在高負荷短齡環境中，表現出的效果不如氧化溝明顯，再加上出水前出現的低氧狀態很容易出現反硝化現象，對處理效果有一定的影響。

5.3 奧貝爾氧化溝與曝氣方式

通過試驗和數據表明，在低氧狀態下或者是混合條件下，可以實現“同時硝化反硝化”，與之前確定的結論是一致的，也就是說與推流式及外溝道有同樣的效果，也可以說與傳統的活性污泥脫氮系統有同樣的效果。

外溝道的轉碟曝氣方式形成的部分推流、高回流以及高流速比在性質上體現出了混合方式的低氧同時硝化與反硝化。如果對外溝道進一步的工藝改型，可以使其發揮出比之前更好的處理效果。

通過對珙縣的某一污水處理的工藝試驗，也得出了這樣的結論：溶解氧在不超過0.5mg/L的環境中，選擇面源曝氣混合方式代替點源曝氣推流方式，可以得到相近的效果。

5.4 活性污泥數學模型的模擬作用

對污水處理設計中采用數據模擬是一種非常有效的方法，它可以將各種情況進行集中，但是與污水試驗不一樣，可以是試驗方案的篩選工具。

6 總結

通過以上各個方面的介紹，我們了解到奧貝爾氧化溝的外溝道有很好的脫氮效果。相關專家和學者應該進一步的學習，對一些疑惑的問題進一步研究，使其發揮更好的作用。

[1]張晶晶.淺析奧貝爾氧化溝的特性分析與運行理論[J].中國科技報，2013（04）.

[2]王亞南.奧貝爾氧化溝工藝運行機理研究[J].北方科技研究中心，2014（16）.

[3]翟鎮江.奧貝爾氧化溝外溝的脫氮作用以及實際應用[J].工程建筑與科技，2014（05）.

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2016-10-21