深井曝氣工藝處理市政污水的運行研究

張玉魁 康慧敏 孫金猛 許雋波

（北京郎新明環保科技有限公司 北京 100000）

引言

目前，國內城市污水處理廠主要采用生物膜法、活性污泥法等處理市政污水，常見的工藝有生物接觸氧化、A2/0、倒置A2/O、氧化溝、CASS等，這些工藝都能取得較好的處理效果，但也存在著不同程度的缺陷，如占地面積大、投資成本高、抗沖擊負荷能力弱等。深井曝氣廢水處理技術是利用潛置于地下的豎向反應器對污水進行超深水好氧生物處理，是由20世紀70年代中期英國ICI公司開發研究成功后，不斷完善和發展的一種新的好氧生物處理廢水技術,具有氧利用率高、占地面積小、耐沖擊負荷能力強等優點。目前在國內，深井曝氣工藝已經在印染生產廢水、啤酒廢水等廢水處理中取得了廣泛的應用[1,2]，并取得了較好的處理效果。

1 工程概括

黃島污水處理廠二期設計規模4×104m3/d，進水主要由部分工業廢水與生活污水組成，設計進、出水水質見表1：

表1 設計進、出水水質

2工藝設計

2.1 工藝流程說明

污水處理工藝流程見圖1：

圖1 工藝流程圖

污水經粗格柵、細格柵、曝氣沉砂池及初沉池等進行預處理后，進入生化段進行生化處理，以去除大部分COD、BOD、NH3-N、TN及TP等污染物，然后進入砂濾池對SS及TP進行進一步處理，處理后再經消毒后即可達標排放。初沉池污泥及懸浮澄清池的剩余污泥一起排入污泥均質池，再通過脫水機壓成泥餅后外運至污泥處置單位。

預處理段、砂濾池及消毒都是采用的常規方法，這里只對深井曝氣反應系統進行詳細介紹。

2.2 生物處理部分—深井曝氣反應系統

深井曝氣反應系統是整個處理系統的核心部分，主要包含頂部池、缺氧反硝化池、深井氧化反應區和懸浮澄清池，如圖2所示：

圖2 深井曝氣反應系統

（1）頂部池

頂部池直接與上升管和內筒相連，水平除氣板安裝在池底以上1m的位置，混合液從曝氣井頂部上升管流出經除氣板后循環至內筒，除氣板可以防止混合液在池內循環時造成的短流并提高氣體的分離效率。

（2）缺氧反硝化池

缺氧反硝化池是將曝氣深井內硝化產生的硝態氮進行反硝化的場所。由脫氧單元、反硝化單元1和反硝化單元2組成，每口深井含兩組缺氧池。硝化液由深井內筒流出后與進水混合進入脫氧單元，以脫除混合液中含有的氣泡，保證反硝化所需的缺氧環境。脫氧后污水經上流-下流擋板配置進入反硝化脫氧單元1和2中進行反硝化。

（3）深井氧化反應區

深井反應器共3座，單井尺寸為3.2m×92m。內筒直徑1.505m，為底部開口，深約77m，內設預氧化區、混合區和深度氧化區。預氧化區位于深井上部，包括內筒下降區及內筒和井筒之間形成的環形空間上升區，主要對污水進行預氧化去除污水中的大部分有機物；混合區位于井深度為3/4的位置，主要由混合控制器控制曝氣井內的復循環液體的速度，將靠近內筒底部的內筒和上升管之間的區域封閉，控制內筒里水流的速度并保持在設定的范圍內以提高水流在上升區域內的停留時間，同時使空氣與混合液更好的融合以保持適當的生物性能；深度氧化區位于深井底部，此區域內的高溶解氧對污水進行深度處理，從而保證出水水質。

（4）懸浮澄清池

經過處理的污水通過深提取管和淺提取管以適當的比例進入到懸浮澄清池中，每口深井對應4組懸浮澄清池，其表面負荷為1.03m3/m2·h。污水進入懸浮澄清池后，污水中所含的過飽和氣體因壓力的減小，以細小的氣泡形態釋放并附著于污泥絮體上，使污泥能浮于水面，然后通過上刮板將濃縮后的污泥刮回至污泥槽，小部分下沉的污泥通過下刮板也及時刮回污泥槽，刮回的污泥與進水一期回流至深井。

3 深井曝氣工藝處理效果

水廠投入運行后，出水水質穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級A標準，一年內水廠進出水COD、NH3-N情況見圖3、圖4。

圖3 進出水COD情況

圖4 進出水NH3-N情況

從圖3和圖4中可以看出，運行過程中出水COD及NH3-N一直比較穩定，當進水COD及NH3-N偶爾出現嚴重超標情況時，出水無明顯波動，抗沖擊負荷能力較強。TP、TN、SS及BOD5等水質指標在不定期抽檢及第三方檢測中也都能穩定達標。

4 深井曝氣工藝運行注意事項

（1）深提取管中提取流速保持在1.5m/s以上，以保持混合液中的溶解氣體，避免溶解氣體因上升過程中壓力減小從水中逃逸出來，從而降低懸浮澄清池的分離效果。

（2）根據頂部池與缺氧反硝化池間的液位差及反硝化所需的內回流比調整閥門的開啟度，控制合適的內回流量。

5 深井曝氣工藝運行優缺點

深井曝氣工藝與常規活性污泥法相比，實際運行過程中具有以下優點：

（1）啟動時間短，常規好氧生化處理工藝調試時間一般在1～2個月，深井曝氣工藝只需3～7天。

（2）污泥量少，深井曝氣法污泥產量比普通活性污泥法減少20%。

（3）受氣溫變化影響小，由于深井垂直置于地下，池中的水溫受氣候影響很小，在全年時間里能維持穩定的處理效率。

（4）無絲狀菌造成的污泥膨脹問題，深井曝氣改變了絲狀菌的形態，不會發生絲狀菌造成的污泥膨脹，便于污泥的固液分離。

（5）耐水力和有機沖擊負荷能力強，深井曝氣屬于完全混合型流態，在污水入口處與幾十倍的回流水瞬時混合稀釋并以較高的流速流動，同時高壓條件下氧在水中的溶解度和穿透能力都大幅增加，大大增強了微生物的活性，強化了對污水中COD的降解能力。

深井曝氣工藝運行中存在的主要缺點是啟動程序比較繁瑣，對操作人員要求較高；并且運行過程中內回流比、深提取管內流速都是通過控制閥門開啟度實現的，需要操作人員具備較高的理論知識和操作經驗。

結語

從黃島污水處理廠運行情況來看，深井曝氣工藝具有啟動時間短、產泥量少、抗沖擊負荷能力強、無污泥膨脹問題及受外界氣溫影響小等優點，運行穩定，對于用地緊張及室外氣溫低的北方地區，具有較廣闊的應用前景。

參考文獻

[1]梅榮武，沈浙萍，韋彥斐．水解酸化-深井曝氣-脫氣-二沉池工藝處理印染廢水工程實例 [J]．環境工程，2011，29(6)：12-15．

[2]杜新憲．深井曝氣工藝在啤酒生產廢水處理中的應用[J]．新疆環境保護，2009，31(1):09-12．