我用氧化溝實(shí)現(xiàn)了同步硝化反硝化！
一、基本情況
工業(yè)園區(qū)污水處理廠某氧化溝設(shè)計(jì)處理量7500m³/d，實(shí)際水量?jī)H2000m³/d左右，工藝采用：高效水解酸化池+改良型奧貝爾氧化溝+深度處理。酸化池池容分別為2000m³；氧化溝外、中、內(nèi)池容比：3.6:1.5:1；氧化溝池容約6500m³，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)與生活污水類似，設(shè)計(jì)出水一級(jí)A標(biāo)。氧化溝結(jié)構(gòu)詳見圖1。
圖中紅色部分為表曝機(jī)，共計(jì)6臺(tái)表曝機(jī)，其中外溝4臺(tái)，中溝、內(nèi)溝共用兩臺(tái)。外溝加裝有4臺(tái)推流器，對(duì)外溝表曝機(jī)的開？蓪(shí)現(xiàn)外溝缺氧、好氧的轉(zhuǎn)變。
因二沉池結(jié)構(gòu)的缺陷，二沉池污泥回流需要開兩臺(tái)，每臺(tái)水泵的流量為：160m³/h。
因近期進(jìn)水沖擊比較大，將深度處理的一部分出水回流至進(jìn)水口來(lái)對(duì)進(jìn)水進(jìn)行稀釋，回流量約為2000m³/d。
二、操作說(shuō)明
該廠在設(shè)計(jì)之初未考慮TN指標(biāo)，氧化溝均采用表曝機(jī)曝氣與推流，在筆者的強(qiáng)烈要求下，在外溝加裝4臺(tái)推流器，原有表曝機(jī)未拆除。
因企業(yè)偷排嚴(yán)重，各項(xiàng)指標(biāo)，氧化溝溶解氧下降較為明顯，故而這段時(shí)間內(nèi)加開外溝表曝機(jī)，正常情況下加開2臺(tái)，嚴(yán)重時(shí)加開4臺(tái)。
由于外溝沒有在線溶氧儀，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)沒有便攜式溶氧儀，因此無(wú)法對(duì)外溝溶解氧進(jìn)行監(jiān)測(cè)。中溝的在線溶氧儀溶解氧保持在6.0以上（可能是在線溶氧儀的問(wèn)題，或者是這個(gè)水必須是這個(gè)溶解氧。）出水各項(xiàng)指標(biāo)方能滿足排放要求。
整個(gè)系統(tǒng)在此階段運(yùn)行中未投加碳源。
污泥濃度在5.5-6.0g/L之間。SVI在135-145之間。
在運(yùn)行過(guò)程中，硝化液回流泵未開，僅開兩臺(tái)污泥回流泵，回流比約為200%（相對(duì)于氧化溝每天4000m³的進(jìn)水量。）
管網(wǎng)來(lái)水2000m³/d，出水回流至調(diào)節(jié)池2000m³/d，酸化池及氧化溝進(jìn)水4000m³/d，出水口排放量2000m³/d。
三、十日數(shù)據(jù)變化曲線
說(shuō)明：二沉池因懸浮物比較多，在經(jīng)過(guò)深度處理后，出水COD在25-30之間徘徊。圖中橫坐標(biāo)為日期，縱坐標(biāo)為濃度（單位：mg/L）
上圖中的指標(biāo)均為回流稀釋后的數(shù)據(jù)，實(shí)際進(jìn)水指標(biāo)應(yīng)該為酸化1的數(shù)據(jù)乘以2。（由此可見近期企業(yè)偷排有多么的嚴(yán)重。）
額外的數(shù)據(jù)：
①氧化溝外溝氨氮在1-3之間變化，內(nèi)中溝在1-2之間變化，內(nèi)溝與二沉池氨氮相差不大。
②6日氧化溝外、中、內(nèi)溝TN分別為：2.77、3.91、2.96。
四、分析
1、COD
在進(jìn)水COD出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，二沉池出水COD出現(xiàn)一定幅度的波動(dòng)，該原因主要是因?yàn)闆_擊負(fù)荷導(dǎo)致的二沉池出水帶泥，進(jìn)而影響二沉池出水COD，在后端經(jīng)過(guò)混凝沉淀及砂濾后，出水口COD在25-30之間徘徊。
2、氨氮
圖中未列出進(jìn)水氨氮，在收到進(jìn)水沖擊時(shí)，水解酸化池污泥會(huì)出現(xiàn)分解，導(dǎo)致酸化池的氨氮較進(jìn)水口氨氮高出30-40%；
在氨氮出現(xiàn)波動(dòng)，同時(shí)在氧化溝維持一定的溶解氧的情況下，生化出水氨氮幾乎沒有出現(xiàn)波動(dòng)，說(shuō)明出現(xiàn)沖擊負(fù)荷時(shí)，溶解氧的維持很重要。
外、中、內(nèi)溝氨氮差值不大主要是因?yàn)檠趸瘻蠌?qiáng)大的稀釋能力造成的。
3、TN（著重分析）
酸化池1的氨氮和總氮差值較酸化2的差值較大，可能的原因是在酸化1內(nèi)有機(jī)氮沒有完全氨化。第6天及第10天，酸化2氨氮與總氮差值較大，如果排除懸浮物對(duì)TN的影響，很可能的原因是上游企業(yè)排放的有機(jī)氮化合物在厭氧環(huán)境中很難進(jìn)行氨化反應(yīng)，但是根據(jù)出水TN判斷這部分有機(jī)氮化合物在好氧環(huán)境中可以進(jìn)行好氧氨化。
無(wú)論總氮如何變化，二沉池出水TN在較為合理的范圍內(nèi)波動(dòng)。在以上數(shù)據(jù)的分析期間內(nèi)，氧化溝外、中、內(nèi)溝均處于好氧環(huán)境（唯一的遺憾是沒有外溝溶解氧的檢測(cè)數(shù)據(jù)），且氧化溝外、中、內(nèi)溝的TN差值不大，且與二沉池出水的TN基本相同，筆者感覺應(yīng)該是在外溝出現(xiàn)了同步硝化反硝化的原因造成的。
本廠同步硝化反硝化反應(yīng)的機(jī)理分別從宏觀環(huán)境及圍觀環(huán)境進(jìn)行分析（以下分析僅為筆者推斷，不合理之處往各位指正）。
宏觀環(huán)境：因?yàn)樵谕鉁希瑑膳_(tái)表曝機(jī)之間有一定的距離，且本廠的氧化溝池深較深（有效水深在5.5m），氧化溝上半部分屬于好氧區(qū)域，下半部分屬于缺氧區(qū)于；表曝機(jī)前屬于缺氧區(qū)域，表曝機(jī)后屬于好氧區(qū)域。從而使氧化溝在不同的空間 上的溶解氧不均勻，且不同時(shí)間點(diǎn)上的溶解氧也不同。
微觀環(huán)境：由于氧擴(kuò)散的限制，在微生物絮體內(nèi)外產(chǎn)生溶解氧梯度，即：微生物絮體表面溶解氧濃度高，以好氧菌及硝化菌為主，深入絮體內(nèi)部，氧傳遞受阻及外部氧的大量消耗，產(chǎn)生缺氧區(qū)，反硝化菌占優(yōu)，從而形成有利于同步硝化反硝化的微環(huán)境。另外在這段期間內(nèi)，微生物絮體也發(fā)生了一定的變化，以前為密實(shí)性的，現(xiàn)在較為蓬松，在一定程度上也影響了菌膠團(tuán)的微環(huán)境。
筆者認(rèn)為：氧化溝的宏觀環(huán)境是發(fā)生同步硝化反硝化的主要因素。同時(shí)來(lái)水中較為充足的碳源，更進(jìn)一步促使該反應(yīng)的進(jìn)行。在進(jìn)水比較穩(wěn)定，各企業(yè)無(wú)偷排的期間內(nèi)氧化溝負(fù)荷較低，外溝沒有增開表曝機(jī)使其處于一個(gè)缺氧環(huán)境，使氧化溝變?yōu)锳O工藝，無(wú)法發(fā)現(xiàn)是否有同步硝化反硝化現(xiàn)象。
五、結(jié)論
氧化溝因其獨(dú)特的曝氣方式（指的是表曝機(jī)），以及本廠較深的池體，使其可以滿足同步硝化反硝化的宏觀環(huán)境。
同步硝化反硝化可以在很少的回流下，使總氮降低到一定程度，可以節(jié)省硝化液回流泵的能耗。
六、針對(duì)負(fù)荷沖擊的措施
以下均是本廠在遇到負(fù)荷沖擊時(shí)采取的主要措施，不一定適用于每個(gè)廠，但是對(duì)本廠是絕對(duì)有效：
1、增加出水回流，對(duì)原水進(jìn)行稀釋，一方面降低污染物濃度（降低高濃度沖擊的影響），另一方面降低原水中毒性物質(zhì)的濃度（避免出現(xiàn)高濃度毒性物質(zhì)對(duì)生化系統(tǒng)的影響）；
2、增強(qiáng)水解酸化的效果（筆者已將本廠的水解酸化池做了變動(dòng)，可以強(qiáng)化水解酸化反應(yīng)），主要是在一定程度上解毒以及提高可生化性；
3、減少排泥甚至不排泥，維持較高的污泥濃度，待沖擊之后再進(jìn)行排泥；
4、在氧化溝內(nèi)投加粉末活性炭（原理具體可參照PACT工藝），主要是吸附難降解有機(jī)物提高難降解有機(jī)物的停留時(shí)間，從而保證出水COD的正常，一般情況下，高濃度沖擊，原水中的難降解有機(jī)物較多，很容易導(dǎo)致出水COD超標(biāo)；
5、維持較高的溶解氧；
6、在調(diào)節(jié)池及管網(wǎng)允許的前提下，減少進(jìn)水量；
7、在沖擊特別嚴(yán)重的情況下，增開污泥回流及硝化液回流，降低進(jìn)水對(duì)外溝的沖擊。
七、題外話
氧化溝與AAO工藝抗沖擊能力的比較
筆者發(fā)現(xiàn)在氧化溝遇到?jīng)_擊時(shí)，過(guò)度的較為平緩，但是AAO工藝在遇到?jīng)_擊時(shí)，很容易出現(xiàn)問(wèn)題，原因：氧化溝一般為三溝或四溝結(jié)構(gòu)，AAO一般為多個(gè)池子串聯(lián)（一般多于5個(gè)，且厭氧池容積較小，一般停留時(shí)間不超過(guò)2h），氧化溝單溝較AAO單池容積大，在同等回流量的情況下對(duì)原水的稀釋能力就強(qiáng)，不容易形成較大的沖擊。
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