氧化溝工藝處理城市生活污水
隨著我國城市化的發(fā)展，生活污水已成為重要的污染源之一。為了更好的處理生活污水的污染，越來越多的污水處理工藝得到了應(yīng)用。氧化溝工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝的一種變形，它有別于普通活性污泥法的是其采用封閉循環(huán)式的池型，使污水和活性污泥的混合液在其中進行不斷的循環(huán)流動，兼有完全混合式和推流式的特點。氧化溝工藝具有出水水質(zhì)好，運行穩(wěn)定可靠，管理簡便的特點。若結(jié)合其他工藝單元（例如厭氧或缺氧）該技術(shù)可滿足不同出水水質(zhì)要求。本文將通過分析某水廠的氧化溝工藝應(yīng)用，得到了在氧化溝運行控制上對脫氮除磷最佳的一些控制參數(shù)，以便于更好地將此工藝應(yīng)用于污水處理中。
1水廠簡介
該水廠設(shè)計主要用于處理開發(fā)區(qū)工業(yè)企業(yè)的工業(yè)廢水及廠區(qū)生活污水。工程設(shè)計規(guī)模為2×104m3/d。
1.1進水水質(zhì)及工藝參數(shù)
設(shè)計運行參數(shù):污泥濃度MLSS=3.4g/L～4.0g/L，污泥負(fù)荷F/M=0.08kgBOD5/（kgMLSS·d），回流比R=100%，厭氧DO≤0.2mg/L，缺氧DO≤0.5mg/L，好氧DO≥2.0mg/L。設(shè)計進、出水水質(zhì)見表1。
該廠自2008年12月正式投產(chǎn)運行以來，對有機污染物的去除效果一直非常理想，總氮（TN）和總磷（TP）成為運行控制的重點。
1.2工藝流程
污水工藝流程圖見圖1。
本工藝中厭氧池設(shè)計尺寸較大，水力停留時間達(dá)到2h以上，厭氧池的體積足夠大，設(shè)計時認(rèn)為部分硝酸鹽氮可在厭氧池中發(fā)生反硝化反應(yīng)，降低厭氧池中硝酸鹽的濃度，消除部分硝酸鹽在厭氧池中對聚磷菌的抑制；亓髦械木哿拙行п屃祝员阍谘趸瘻现羞^量吸磷，并將其轉(zhuǎn)化到污泥中得以去除。氧化溝曝氣區(qū)采用管狀微孔曝氣裝置，增加了氧的有效利用率，降低了能耗。設(shè)置連續(xù)較長的不曝氣區(qū)，形成較徹底的溶解氧濃度梯度，使反硝化反應(yīng)順利進行，從而使脫氮更有效。
2生物脫氮
2.1硝化
由于硝化菌不能儲存多余的NH3-N，在一定的運行條件下，系統(tǒng)去除NH3-N的量是有限的，故在進水NH3-N濃度較高時，取NH3-N的去除量進行數(shù)據(jù)分析。
根據(jù)硝化反應(yīng)動力學(xué)方程:
影響硝化反應(yīng)的主要因素有:溫度（T）、溶解氧（DO）、污泥濃度（MLSS）或泥齡（SRT）、進水氨氮濃度等。分析2009年12月～2010年2月的運行數(shù)據(jù)，進水氨氮和氨氮去除量見圖2。
分析圖2曲線，在DO基本保持恒定的情況下（0.8mg/L～1.4mg/L），雖然泥齡有所提高，但是氨氮的去除量還是隨溫度的下降而減少，因此可見溫度是影響硝化效果的主要因素，當(dāng)溫度低于15℃時，硝化效率大大降低，這也與相關(guān)研究結(jié)論一致。
水溫是隨季節(jié)而變的，在實際運行中主要通過泥齡和DO來控制系統(tǒng)脫氮。
2.2反硝化
反硝化是指硝酸鹽氮（NO3-N）和亞硝酸鹽氮（NO2-N）在反硝化菌的作用下，被還原為氣態(tài)氮的過程。對2009年和2010年的運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)反硝化效率與進水有機物濃度（CODCr）存在明顯的正比關(guān)系，統(tǒng)計數(shù)據(jù)見圖4。根據(jù)圖4的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以得知，進水碳源是影響系統(tǒng)反硝化的限制性因素，碳源濃度（CODCr）越高，系統(tǒng)的反硝化效率越高。圖3中10月份到次年3月份進水COD濃度低是因為金融危機導(dǎo)致經(jīng)濟開發(fā)區(qū)許多工廠減產(chǎn)甚至停工從而使進水污染物濃度下降導(dǎo)致的。
另外溫度和溶解氧也是影響系統(tǒng)反硝化的主要因素，其中溫度對反硝化的影響與其對硝化的影響一樣，在此就不做分析。DO對反硝化的影響見圖4。
圖5中曝氣區(qū)DO系數(shù)為月統(tǒng)計平均值，從反硝化效率與DO的關(guān)系曲線可以看出，6月份～7月份系統(tǒng)內(nèi)DO控制比較高，系統(tǒng)反硝化效率不高。其余月份系統(tǒng)內(nèi)DO控制相對較低，系統(tǒng)反硝化效率隨DO的降低而提高。所以，低溶解氧有利于反硝化。因此，運行中需要根據(jù)出水指標(biāo)調(diào)控重點（NH3-N或TN）有針對的控制系統(tǒng)的DO。
2.3TN的去除位置
本工藝中厭氧池設(shè)計時認(rèn)為尺寸較大，厭氧池的體積足夠大，部分硝酸鹽被反硝化利用，以降低厭氧池中硝酸鹽的濃度。從厭氧池、氧化溝好氧區(qū)、氧化溝缺氧區(qū)末端、回流泵站取樣分析混合液中的硝酸鹽氮，分析了兩個月的數(shù)據(jù)，取平均值如表2所示。
從表2中可以看出，硝酸鹽氮主要在好氧區(qū)由硝化產(chǎn)生，在缺氧區(qū)反硝化去除，缺氧區(qū)去除率為66%，這表明，TN的去除主要集中在氧化溝缺氧區(qū)。二沉池也存在一定的反硝化，但量非常小，只有2.15%；亓鞅谜净亓魑勰嗟絽捬醭匕椿亓鞅认♂尯髣偤梅媳2數(shù)據(jù)的比例，所以，厭氧池基本沒有發(fā)生反硝化，而不是設(shè)計認(rèn)為在厭氧池也有可能發(fā)生反硝化反應(yīng)，去除大量硝態(tài)氮。分析原因是厭氧池因為厭氧環(huán)境不適合缺氧條件下才能發(fā)生的反硝化過程，因此，此結(jié)論也驗證及指導(dǎo)以后的設(shè)計工作。
3生物除磷
生物除磷是利用聚磷菌一類的微生物，能夠過量地，在數(shù)量上超過其生理需要，從外部環(huán)境攝取磷，并將磷以聚合的形態(tài)貯藏在菌體內(nèi)，形成高磷污泥，排出系統(tǒng)外，達(dá)到從污水中除磷的目的。除磷的影響因素有很多，比如溫度、進水COD的量、N:P比、排泥量（污泥齡）、回流比、污泥負(fù)荷等。污泥在沉淀池內(nèi)容易產(chǎn)生磷的釋放現(xiàn)象，特別是當(dāng)污泥在沉淀池內(nèi)停留時間較長時更是如此，所以回流比也對除磷有影響。下面著重從進水COD、回流比等方面闡述一下對氧化溝除磷的影響。
3.1進水COD
從圖5可以看出在保持回流比、污泥齡不變的情況下，觀察每天進水COD變化對TP去除效果的影響，發(fā)現(xiàn)厭氧段碳源COD濃度越高（100mg/L～300mg/L），放磷越充分，對TP的去除率越高；但當(dāng)碳源COD濃度高達(dá)300mg/L時，發(fā)現(xiàn)磷的去除率反而降低，分析原因是進水有機物濃度高太多的有機物在氧化溝好氧段未完全去除，對好氧段對好氧吸磷產(chǎn)生抑制作用，TP的去除效率會下降，此時應(yīng)加大曝氣量增加好氧段對有機物的去除效率。
3.2回流比
在排泥量基本保持不變的情況下，通過改變回流比，測定總磷，分析10周的數(shù)據(jù)如圖7所示。可以看出，起初隨著回流比的增加TP的去除率也在增加，當(dāng)回流比為80%時去除率達(dá)到最大；當(dāng)回流比大于100%時，TP去除率迅速下降，超過100%后，TP去除率已經(jīng)非常低，總磷迅速降低的原因是由于厭氧池回流污泥還有大量的硝態(tài)氮，當(dāng)回流比太大后，大量的硝態(tài)氮會對厭氧除磷環(huán)境起到破壞作用，影響厭氧釋磷的進行，進而影響去除效果；當(dāng)回流比太小時，由于沉淀池的停留時間過長，會在沉淀池出現(xiàn)釋磷現(xiàn)象，影響了磷的去除。因此，通過圖7得出，本廠除磷的最佳回流比為80%。
結(jié)語
氧化溝工藝是目前城市污水處理技術(shù)中出水水質(zhì)最好、操作最穩(wěn)定、應(yīng)用最多的工藝之一。雖然目前應(yīng)用中還存在一些影響處理效果的因素，但隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和社會的進步，該工藝必將得到進一步的提高，有望取得更佳的社會效益和經(jīng)濟效益。
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