奥贝尔氧化沟污水处理新工艺的性能与应用效果浅析 7页

奥贝尔氧化沟污水处理新工艺的性能与应用效果浅析丁峰（淮北矿业集团征迁环保处；安徽淮北，235000）【摘要】本文浅析奥贝尔氧化沟特点，分析研究了脱氮功能、抗冲击负荷能力、去除难降解有机物能力及污泥性能等特征。【关键词】奥贝尔氧化沟；处理工艺；工业与城市污水1引言奥贝尔(Orbal)氧化沟起源于南非，后发展于美国，是一种具有除磷脱氮功能的水处理新工艺。只因它在技术、经济上具有独特优势，目前越来越多的受到国内外污水处理界的关注与重视。国内在八十年代就引进了，但真正引起重视的却是在最近几年。由于奥贝尔氧化沟的技术工艺优越，污水处理厂采用者日益增多。但由于对奥贝尔系统的研究还不够成熟，引进国外的技术设备居多。我们对奥贝尔氧化沟工艺进行研究，也有助于更深入地了解，为工程设计和运行管理提供参考依据和技术指导，以便最大限度地发挥其效能，服务于矿区的污水处理。2技术应用简介某污水处理厂，设计规模为6×104m3/d，采用奥贝尔氧化沟的技术工艺，主要处理乙烯生产过程中所排废水及居民区少量的生活污水。采用二级生物处理工艺，生物处理工段为奥贝尔氧化沟，全套技术由美国引进，配套部分国产设备，于1994年12月建成投产。该污水处理厂的设计进、出水水质情况，见表1所列，其工艺流程，见图1所示。1 表1污水处理厂设计进、出水水质（mg/L）项目进水出水备注CODCr30080pH：进水6～9，出水6～BOD5180258.5。SS20020油404图1某污水处理厂工艺流程示意图在生物处理工段，设计成平行的两个系列。每个系列包括1个奥贝尔氧化沟和2个辐流式二沉池。每个氧化沟设24组曝气转碟，外、中、内沟又各安装8组。如图2便为设计的奥贝尔氧化沟的平面布置图。图2平面布置简图每个氧化沟的主要设计参数为：设计进水流量为1250m3/h；水力停留时间为14.2h；泥龄为35d；有效水深4.26m；MLSS为4000mg/L；污泥负荷0.074kgBOD/(kgMLVSS.d)，0.110kgCOD/(kgMLVSS.d)；容积分配56∶26∶18(外∶中∶内)；溶解氧分配0-1-2mg/L(外-中-内)。3运行情况分析3.1运行效果2 由于污水处理厂进水流量只有2×104～2.4×104m3/d，不到设计流量的一半，所以平时基本上只运行一个系列（测试运行参数与处理效果，分别见表2、表3）。表2运行参数氧化沟运行参数平均值范围备注进水流量(m3/h)903851～9371.表中溶解氧不包括转碟水力停留时间(h)1918～21上游1m至下游3m范围有效水深(m)4.2内的测定值。水温(℃)1513～16外沟52.溶解氧测定点在多个断转碟运行组数面水下约1m处。中、内沟3转碟浸深(mm)450污泥回流比(%)6159～65MLSS(mg/L)30372923～3245SV(%)9391～94SVI(mL/g)304295～315外沟00～0.3DO(mg/L)中沟0.40.1～0.9内沟3.52.9～3.9表3处理效果总进水氧化沟(mg/L)总出水氧化沟去总去除率(%)项目(mg/L)进水外沟中沟内沟(mg/L)除率(%)COD455396372924289293BOD1975433＞95SS58311279NH3-N11.8211.55————＞99＞99TKN16.091.891.090.950.9894NO-3-N1.570.720.610.601.39TN17.441.961.261.181.4392pH8.08.0备注表中数据皆为平均值。COD为间隔2h的平均样，其余皆为瞬时样。测试表明，各项出水指标大大低于设计值。COD、氨氮去除率超过90%。在控制外沟中DO(指非曝气区域)接近于零后，系统对TN去除率大大提高。因进水BOD负荷较低，去除途径主要是生物合成。调整运行工况(关闭一个系列)至正常后，尽管水量及有机负荷增加约一倍，依然能取得更好的处理效果，此时3 在外沟形成的缺氧区域使TN的去除率迅速提高到90%以上。总体说明奥贝尔氧化沟工艺处理效果比较好。3.2效果分析3.2.1污泥的特性在氧化沟工艺中，一般不设初沉池，原污水经格栅和沉砂池后直接进入氧化沟，这既可省去单独处理初沉池生污泥的麻烦，节省投资，又可提高氧化沟内的污泥浓度，改善污泥的沉降性能（因原污水中的悬浮颗粒直接进入氧化沟，极易成为污泥絮凝的中心物质，促进较大颗粒菌胶团的形成）。奥贝尔氧化沟的三沟DO为0-1-2的分布及外沟缺氧区占较大比例的曝气器按点布置的方式，限制了沟内丝状菌的过量繁殖，从而有效地防止了污泥膨胀，促成污泥良好的沉降性能，也使沟内得以维持较高的污泥浓度。一般系统内MLSS维持在4000～6000mg/L，污泥指数(SVI)均在120mL/g以下，多为80～100mL/g。至于污泥的好氧稳定，现国内、外尚无统一的评判标准与检测指标。一般泥龄30d以上好氧稳定过程受水温的影响明显。用污泥的比耗氧速率(OUR)评定比较合理。一般污泥的比耗氧速率低于0.1gO.2/(gVSSd)时，就表示稳定过程已经完成。3.2.2DO分布特征与去氮由硝化和反硝化原理可知，脱氮过程需先将氨氮在有氧条件下转化成硝态氮，然后在无分子态氧存在的条件下把硝态氮还原成氮气，这其中要有个适当的氧环境。奥贝尔氧化沟特有的三沟(外沟、中沟、内沟)，溶解氧呈0-1-2mg/L的分布正适合脱氮条件（大部分硝化反应发生的第一沟，即外沟)。若硝化只发生在后面，则反硝化的只有回流污泥中的硝酸盐。即使污泥回流比高达100%，也只有50%的硝酸盐进行反硝化。测试在污泥回流比为60%时，外沟测得的TN去除率即达88%，这与其他厂是一致的，这一现象可以称为“同时硝化/反硝化”。硝化/反硝化机理有两层含义：1）第一沟是缺氧与曝气区域。在曝气转碟上游1m至下游3m的沟长范围内，一般DO＞0.5mg/L，部分可达2～3mg/L，可视4 作曝气区域，其他区域视为缺氧区域。2）微小的微生物个体所处的环境（可称微环境）。微环境直接决定微生物个体的活动状态，而宏观环境的变化往往导致微环境的急剧变化，从而影响微生物群体的活动状态，但有“表里不一”的现象。活性污泥菌胶团内存在多种多样的微环境类型，每一种微环境往往适合于某一类微生物的活动，不适合其他种类微生物的活动。受各种因素{物质传递、菌胶团的结构特征)的影响，微环境所处的状态是可变的（如某一好氧性微环境，当耗氧速率高于氧传递速率时，可变成厌氧或缺氧性微环境）。大颗粒的菌胶团，其微环境的变化可能非常明显，因受菌胶团结构、氧传递和硝态氮传递的不均匀性影响，外部曝气状态下菌胶团内部也可形成缺氧环境。所以曝气状态下也可出现某种程度的反硝化，即“同时硝化/反硝化”现象。3.2.3抗冲击负荷能力连续测试14h污水处理厂进水COD浓度高出设计值2～9倍，氧化沟进水COD亦高出设计值2～8倍，COD负荷最高时达设计值的3倍，但整个系统的出水水质始终相当稳定，各项指标均未超标，说明奥贝尔氧化沟工艺有很强的抗高浓度废水冲击负荷能力（见图3）。图3抗冲击负荷能力很强的抗高浓度废水冲击负荷能力的原因：1）一般低负荷设计，且多数情况下沟内能维持较高的MLSS，一时的冲击负荷不足以对微生物产生抑制作用。2）沟内的循环流量很大，为进水流量的几十倍甚至上百倍，在流态上每个沟道5 都具有完全混合的特征。总之，高浓度废水进入沟中后迅速被稀释混合，对系统不会产生很大影响。抗暴雨流量的冲击是另一特点。在采用合流制或截流式合流制的污水管道系统中，水质水量的变化较大，进入污水处理厂的污水流量雨天比晴天大，甚至高出设计流量数倍，此时处于超负荷运行状态，沉淀池污泥的流失成活性污泥处理系统的主要问题，特别是对维持较高的活性污泥固体量的延时曝气氧化沟系统。污泥流失，不仅出水水质差，且会使系统的正常运行遭到破坏，很长时间才能恢复。常规系统中可采用设置超越(旁通)管渠的方法，分流一部分或全部冲击负荷直接到二沉池，或通过停开曝气器让污泥在氧化沟中沉淀，以防污泥流失。这两种方法都使BOD得不到有效降解，系统也达不到相应地处理效果。雨水分流是奥贝尔氧化沟特有的运行模式，其特点是将冲击流量分流到第三沟或第二沟(视沟内MLSS的高低而定)，而回流污泥仍连续不断地送往第一沟。这种可增加生物固体贮存量，又能在第一、二沟中贮存并得以曝气。因进水能很快将第三沟中的混合液稀释，避免了污泥固体不平衡问题，从而有效地防止了污泥固体的流失。冲击流量停止后，系统还能很快恢复到正常的运行操作模式。3.2.4难降解有机物的去除工业废水与生活污水不同，含有大量难降解有机物，以BOD5来表示其中有机物的含量显然已不合适。BOD5只能代表易生物降解的部分有机物，这也是工业废水一般以COD来作控制指标的原因之一。某厂进出水水质的监测结果显示，进水中BOD5/CODCr比值为0.45～0.65，而COD去除率却能达90%以上，出水COD＜60mg/L，在40mg/L以下的出现频率在80%以上。这说明长泥龄、长水力停留时间设计的奥贝尔氧化沟对难降解有机物有很高的去除率。4结论1）运行稳定，处理效果好，操作控制灵活、方便是奥贝尔氧化沟工艺的显著特点。对有机物有较高的去除率，TN的去除率也超过90%。2）DO为0-1-2的分布是奥贝尔氧化沟特有，也是获得较好脱氮效果的关键。3）奥贝尔氧化沟6 工艺具有很强的抗高浓度废水冲击负荷能力。4）合流制排水系统的污水处理厂中采用奥贝尔氧化沟工艺，若将氧化沟的进水设计成多种可操作、选择的方式，工艺运转的灵活性又可大大增强，且能抵抗暴雨流量的冲击。7