城鎮污水處理廠氧化溝工藝節能技術措施探討

魏繼壯 王剛

摘要：氧化溝工藝作為活性污泥污水處理法的改良與創新技術，應用范圍不斷擴大，對其應用程度不斷提高，在推動污水處理節能減排方面發揮了積極作用。本文以新疆交河西鎮為例，對城鎮污水處理廠氧化溝工藝節能技術的相關措施進行分析與討論。

關鍵詞：城鎮污水處理;氧化溝工藝;節能技術;節能措施

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）12-00-02

Abstract：Oxidation ditch process as activated sludge wastewater treatment method of the improvement and innovation of technology， application scope expands unceasingly， the continuous increasing of its application in wastewater treatment has played a positive role in saving energy reduction based on xinjiang in hexi town as an example， the urban sewage treatment plant oxidation ditch technology measures of energy saving technology is analyzed and discussed.

keywords：Urban sewage treatment;Oxidation ditch process;Energy-saving technology;Energy saving measures

氧化溝工藝的主要原理是利用微生物在封閉環境中的循環流動，處理污水中含有的有機污染物，已達到去除降解和凈化的目的。氧化溝工藝的應用，有利于降低能耗，節約資源，提高城鎮污水廠處理能力及污水處理效果，促進城鎮污水廠的可持續優化發展。

1 工程案例

新疆交河西鎮排水改擴建工程，占地面積為6300m2，占地類型為一期預留空地，無新征用土地。新建dn400的HDPE排水管道2900米，新建三級氧化塘并對原有氧化塘及沉淀池進行清淤維修。

建成后，氧化塘平均日污水量近期為1100 m?/d，遠期為2300 m?/d，經處理后污水主要用于防護林灌溉，一方面解決污水出路問題，另一方面充分發揮污水資源化的作用，有利于改善居民及職工生活質量，優化當地投資環境。

2 氧化溝工藝存在的問題

新疆交河西鎮排水改擴建工程氧化溝的污水及污泥處理工藝流程為：

原污水→格柵→沉淀池→兼性塘→灌溉下游防護林、荒地植物

通過對污水處理設施的完善，污泥產量顯著增多，通過兩座沉淀池倒換運行的方式，污泥在沉淀池內經過自然干化（含水率達到70%）后，用汽車送入農田用作農肥、改良土壤。整體上來看，新疆交河西鎮排水改擴建工程氧化溝的技術工藝較為完善，但是依然存在一些問題需要注意，具體分析如下：

2.1 脫氮除磷效果較低

造成脫氮除磷效果較低的原因有兩則，首先是氧化溝內厭氧環境不易形成，使得在厭氧階段活性污泥釋磷特點不能正常發揮。其次是進水有機物濃度低導致的碳源被微生物提前消耗，使得反硝化階段的脫氮率降低，又由于反硝化不充分引起溶液硝酸鹽濃度升高，不利于厭氧釋磷的進行。

2.2 污泥的分布不均勻

污泥的分布不均勻問題主要表現在中間溝與側邊溝污泥濃度相差較大的方面，這類問題尤其在三溝式氧化溝中普遍存在。通常情況下，氧化溝工藝出現污泥分布不均勻的情況，多與反硝化階段的側邊溝進水時間有關，延長反硝化階段的時間是改善這一問題的有效方法。

2.3 初期污泥大量沉積

在氧化溝工藝運行的初期，容易出現污泥的大量沉積現象，且集中在曝氣轉刷后側區域內，與彎道位置形成鮮明對比。污泥在初期大量沉積，會導致氧化溝有效容積縮小，處理能力下降，導致初期污泥大量沉積的原因是曝氣方式選擇不當造成的混合液流速緩慢，無法利用流體力學帶走污泥。

2.4 末期出水懸浮物多

末期出水懸浮物多主要表現在出水伴有漂泥，細碎且多。造成這一問題的原因是水由中間溝通向側邊溝，受到能量沖擊側邊溝內部分混合液開始流動，而部分依然保持靜止狀態，沉淀區表面負荷分布不均，無法形成充分沉淀，使得出水水質降低。這一問題對于設計為三級處理的氧化溝而言，會嚴重增加三級處理過程中的壓力與復旦，導致處理能力下降，處理效果降低。

3 氧化溝工藝節能技術措施

氧化溝工藝在使用的過程中，能量消耗最大的環節為生化曝氣段，總能耗的六到八成都是在這一環節產生。為此，氧化溝工藝節能技術措施主要是針對于此環節使用，其次是污水提升、污泥回流及處置環節。

3.1 氧化溝工藝生化曝氣節能技術措施的選擇

現階段，氧化溝工藝生化曝氣的方式主要是鼓風和機械兩種，為更好地實現節能降耗的目的，多采用氧利用率較高的鼓風曝氣作為主要的節能技術措施。

在鼓風曝氣中，微孔曝氣器是先進性較高的技術類型，利用微孔曝氣器可以實現細小氣泡的大面積作業，氣泡細小密集的特點提升了上升速度，延長了與水接觸的時間，增大了與水的接觸面積，在很大程度上增加了氧氣的傳遞效率。不僅如此，細小密集的氣泡更容易附著于活性污泥之上，使得氧氣的直接利用率提高，提升曝氣功效。

3.2 氧化溝工藝生化曝氣量的控制

對于氧化溝工藝生化曝氣量的控制，主要方法是控制溶解氧濃度。根據相關檢測儀器的數據情況判斷曝氣量是否在正常值范圍內，再據此調整相關機器設備的功率參數，保持溶解氧濃度始終處于正常值范圍內，并最終達到自控狀態，以此實現節能的目的。當風機或曝氣設備達到自控狀態時，能耗可降低10%-30%。

現階段，在進行氧化溝工藝生化曝氣量控制的過程中，對于機器設備的設計可以采用定速與變頻相結合的方式，在進水水質狀態穩定時采用定速方式，在進水水質狀態出現波動時采用定速加變頻的方式，通過控制機器設備的工作數量以實現對曝氣量的控制。

3.3 氧化溝工藝低溶氧技術的應用

氧化溝工藝低溶氧技術的應用之所以能夠達到節能降耗的效果，本質上是通過對供氧量與需氧量富余值進行調節，使其減少浪費而實現的。

在低溶氧環境當中，厭氧微生物生長緩慢，吸附COD后不會形成水化膜，從而不會阻礙微小氣泡對氧氣的攝取及代謝，氧氣的傳遞效率由此提高，由此可使微生物的氧化作用在極大程度提高的情況下，反而降低了對氧濃度的需求量。

3.4 氧化溝工藝的豎向布置優化

氧化溝工藝的豎向布置優化主要是指對污水處理廠內構筑物落差進行調整，以降低跌水高度。通常情況下，最佳的優化方式是對構筑物與管渠水頭損失的長期最大流量進行精確計算，并據此在設計環節對構筑物高程和泵的揚程進行確定或調整。

現階段，大多數城鎮污水處理廠的出水方式為堰口出水，跌水過程中能量的損耗較大，將堰口出水的方式改為淹沒出流，將出水堰設置在二沉池內以控制水位，可以有效降低跌水總高度，從而達成節能降耗的目的。

3.5 氧化溝工藝中的污泥回流

對于氧化溝工藝中的污泥回流，傳統的節能做法是控制回流比與設備變頻，但是效果并不十分明顯。現階段，經過研究表明，要想在氧化溝工藝中的污泥回流環節實現節能降耗，最有效的方法是優化回流泵等機器設備的選型。傳統的潛污泵效率相對較低，只能發揮60%左右的功效，而軸流泵的效果可以發揮到80%及以上。

4 結語

隨著經濟社會的快速發展，為了適應日益加快的城鎮建設步伐，營造良好地招商引資環境，對于污水處理廠的合理建設及有效升級勢在必行。城鎮污水處理廠的建設與升級，在新時期背景條件下，節能降耗一定是首先考慮的因素之一，這符合現階段國家提倡的可持續發展的戰略方針。綜上所述，城鎮污水處理廠氧化溝工藝要在合理選擇曝氣方式、精準控制曝氣量、營造低溶氧環境等方面下功夫，從而確保城鎮污水處理廠氧化溝工藝的應用能夠實現節能的目標。

參考文獻

[1]李小紅.重慶市城鎮污水處理廠氧化溝工藝綜合評價研究[J].重慶工商大學學報（自然科學版），2018（6）：7-12.

[2]楊根權.城鎮污水處理廠氧化溝工藝節能技術措施探討[J].能源環保保護，2018（6）：44-49.

收稿日期：2019-12-26

作者簡介：魏繼壯（1987-），女，漢族，本科學歷，新疆大學環境工程碩士學位，中級工程師，研究方向為水工環。