摘要：本文結(jié)合遼陽(yáng)市弓長(zhǎng)嶺區(qū)污水處理廠二期工程實(shí)際，對(duì)延時(shí)曝氣氧化溝工藝處理城市生活污水進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對(duì)延時(shí)曝氣氧化溝工藝生物脫氮及污泥穩(wěn)定效果進(jìn)行了歸納及總結(jié)。

　　關(guān)鍵詞：氧化溝,脫氮,延時(shí)曝氣,污泥穩(wěn)定

　　1、 前言

　　2011年遼陽(yáng)市弓長(zhǎng)嶺區(qū)被省旅游局命名為首家“省級(jí)溫泉旅游度假區(qū)”，度假區(qū)畔依湯河，以區(qū)域獨(dú)特的溫泉資源為基礎(chǔ)，形成了獨(dú)特的北國(guó)溫泉滑雪為一體的開放式度假區(qū)。隨著入住餐飲服務(wù)企業(yè)和旅游人口的逐漸增多，導(dǎo)致排污量急劇上升，大量未經(jīng)處理的氮、磷元素及BOD排入水體，造成了湯河部分河段出現(xiàn)水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。此外弓長(zhǎng)嶺區(qū)為礦產(chǎn)大區(qū)，礦企在選礦過程中需要大量的選礦用水，長(zhǎng)期開采地下水導(dǎo)致地下水位下降的同時(shí)也增加了礦企的成本。

　　因此，區(qū)政府決定擴(kuò)建城市污水處理廠，一方面處理了城市污水，改善了人民生活環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展;另一方面處理后的中水回用至選礦企業(yè)用于選礦，降低了企業(yè)成本，達(dá)到了環(huán)境治理和企業(yè)效益的共贏。

　　2、 工程概況

　　遼陽(yáng)市弓長(zhǎng)嶺區(qū)污水處理廠位于湯河流域尤吉村，總規(guī)劃規(guī)模為6萬(wàn)噸/天，分兩期建設(shè)，一期工程規(guī)模3萬(wàn)噸/天，已于2007年建成使用。污水處理廠服務(wù)范圍為弓長(zhǎng)嶺區(qū)，主要收集區(qū)域內(nèi)生活污水及少量的工業(yè)廢水。污水處理后中水大部分回用弓長(zhǎng)嶺選礦廠用于選礦，剩余水量就近排入湯河。中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。本工程為其二期工程，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為3萬(wàn)噸/天，其工藝流程圖見圖1。

　　3、 進(jìn)出水水質(zhì)

　　根據(jù)對(duì)遼陽(yáng)市弓長(zhǎng)嶺區(qū)污水處理廠一期工程的進(jìn)水水質(zhì)的長(zhǎng)期實(shí)際監(jiān)測(cè)，污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)見表1。

　　根據(jù)2005年國(guó)家環(huán)保局對(duì)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)進(jìn)行了進(jìn)一步的修正，標(biāo)準(zhǔn)中明確，為防止水域發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化，城鎮(zhèn)生活污水處理廠出水排入國(guó)家和省確定的重點(diǎn)流域及湖泊應(yīng)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)，尤其對(duì)氮、磷的排放量提出了更加嚴(yán)格的要求。同時(shí)遼寧省政府提出的要求，自2009年7月1日起，省內(nèi)所有市級(jí)污水處理廠均執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 18918-2002中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)。如果屆時(shí)不能按期達(dá)標(biāo)排放，將對(duì)污水處理廠進(jìn)行處罰。綜上，本工程的設(shè)計(jì)出水水質(zhì)見。

　　4、 水質(zhì)分析及工藝確定

　　通過進(jìn)水水質(zhì)表1可以看出，本工程進(jìn)水水質(zhì)中TN含量偏高，TP含量偏低(1mg/l)，污水處理工藝的確定主要針對(duì)于TN和BOD5的去除，采用的處理工藝為缺氧/好氧(AN/O)生物脫氮工藝。

　　在生物脫氮污水處理工藝中，BOD5與TKN的比值是影響脫氮效果的重要影響因素之一。在氧化溝的缺氧段，異氧反硝化細(xì)菌在呼吸時(shí)需要消耗混合液體中的BOD5作為電子供體，以硝態(tài)氮作為電子受體進(jìn)行反硝化反應(yīng)。多年工程實(shí)踐總結(jié)，當(dāng)BOD5/TKN≥4時(shí)，可以達(dá)到理想的脫氮效果(氨氮去除率可以達(dá)到85%以上);當(dāng)BOD5/TKN<4時(shí)，脫氮效果不理想，需要額外投加碳源。通過表1可以看出弓長(zhǎng)嶺區(qū)污水處理廠進(jìn)水中TN值為38mg/l， BOD5/TN值為3.95，由此可以推算BOD5/TKN值大于4(TN=TKN+NH4+-N)，因此在本工程中在不投加外部碳源的情況下，可以達(dá)到良好的脫氮效果，與污水廠的實(shí)際運(yùn)行情況基本一致。

　　本工程污水進(jìn)水的TP的濃度為1mg/l，濃度值非常低，已經(jīng)達(dá)到一般污水處理廠一級(jí)B出水水質(zhì)的TP濃度要求。大量的工程實(shí)踐證明，利用厭氧/好氧(AP/O)生物處理方法，把污水中的TP含量降低到1mg/l以下是非常困難的，因此在生物處理階段不再設(shè)置厭氧段進(jìn)行除磷，只利用微生物的同化作用去除少部分的磷，去除的TP的濃度約為去除BOD5濃度的1/100左右。

　　本工程生化池按延時(shí)曝氣工況設(shè)計(jì)運(yùn)行，根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，二級(jí)出水的污染物指標(biāo)接近于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)B的標(biāo)準(zhǔn)，出水中SS濃度約為20mg/l，距離一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)SS濃度10mg/l仍多出10mg/l，因此本工程在二沉池后設(shè)置了濾布濾池。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及多例工程實(shí)踐，濾布濾池在進(jìn)水SS不大于20mg/l的情況下，出水SS可小于5mg/l，對(duì)二沉池后出水SS的去除率約為75%以上，本工程設(shè)計(jì)濾布濾池最后出水的SS濃度為5mg/l。

　　根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范及工程實(shí)踐，二沉池出水中懸浮物的多少直接影響出水中各污染物的含量，據(jù)測(cè)定，出水中每增加1mg/l的SS，各種污染物質(zhì)的含量將增加見表3：

　　本工程中SS濃度在濾布濾池階段下降了15mg/l，同時(shí)TP的濃度將會(huì)下降0.30~0.60mg/l。實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，在沒有投加除磷藥劑鋁鹽和鐵鹽的情況下，通過生物處理階段微生物的同化作用和深度處理階段對(duì)SS濃度的嚴(yán)格控制，遼陽(yáng)市弓長(zhǎng)嶺區(qū)污水處理廠二期工程出水TP濃度長(zhǎng)期在0.5mg/l濃度一下，且運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。此外本工程在污水處理廠內(nèi)預(yù)留了加藥間(投加鋁鹽)用地，未來(lái)TP進(jìn)水濃度超標(biāo)時(shí)，可在氧化溝后二沉池前進(jìn)行投加鋁鹽，以達(dá)到對(duì)出水TP濃度的嚴(yán)格控制。

　　5、 工藝設(shè)計(jì)主要參數(shù)

　　本工程生化池采用的是氧化溝工藝，氧化溝工藝平面布置圖如下：

　　氧化溝共分三個(gè)區(qū)域：缺氧區(qū)、可控制缺氧區(qū)、好氧區(qū)。可控制缺氧區(qū)可以分兩種方式運(yùn)行，冬季脫氮效果不好時(shí)可以關(guān)掉曝氣器，擴(kuò)大缺氧區(qū)的體積，強(qiáng)化脫氮;夏季脫氮效果好時(shí)，可以打開曝氣器，按好氧區(qū)運(yùn)行，提高BOD5的去除。污水進(jìn)入生化池內(nèi)，在潛水推流器的作用下流動(dòng)，先后經(jīng)過缺氧區(qū)、可控制缺氧區(qū)和好氧區(qū)循環(huán)流動(dòng)。該池型的特點(diǎn)是混合液體在氧化溝內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，不用設(shè)施內(nèi)回流設(shè)施，就可以達(dá)到很高的內(nèi)回流比例，提高了NH4+-N的去除率，降低了污水處理的能耗。

　　此外該類型反應(yīng)器還有如下特點(diǎn)：1、在整個(gè)停留時(shí)間內(nèi)混合液體在反應(yīng)器內(nèi)完成上百個(gè)循環(huán)，可以認(rèn)為在整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)混合液體的水質(zhì)是一致的，反應(yīng)器內(nèi)是完全混合的流態(tài)。同時(shí)也具有推流式的特征，反應(yīng)器進(jìn)水端污染物濃度相對(duì)高，具有一定的反應(yīng)動(dòng)力，有機(jī)污染物濃度和耗氧速率沿池長(zhǎng)方向逐漸降低。2、由于其獨(dú)特的水力條件，有利于混合液內(nèi)活性污泥的絮凝，有利于對(duì)有機(jī)污染物質(zhì)的降解。3、可以按多種方式運(yùn)行，可以強(qiáng)化脫氮效果。按照延時(shí)曝氣方式運(yùn)行，達(dá)到污泥穩(wěn)定的效果，污泥產(chǎn)率低。

　　本工程采用的潛水推流攪拌器為低轉(zhuǎn)數(shù)大直徑的潛水推流型攪拌器，主要特點(diǎn)是1功率低，比較節(jié)能，主要起推流作用;2轉(zhuǎn)速慢，不會(huì)對(duì)污泥絮凝體造成影響。本工程曝氣器采用的是高密度聚乙烯管式曝氣器，該曝氣器材料自身的孔隙率達(dá)到40~60%，能夠精確的控制氣泡的大小和均勻程度，氧轉(zhuǎn)移效率高，特制的防回流構(gòu)造，不易堵塞。

　　由于進(jìn)水TP的濃度為1mg/l，濃度相對(duì)很低，因此在二級(jí)處理階段不設(shè)置厭氧區(qū)對(duì)磷進(jìn)行強(qiáng)化去除，因此可以采用較長(zhǎng)的污泥齡設(shè)計(jì)來(lái)強(qiáng)化對(duì)BOD5和氨氮的去除效果。特別是在北方，冬季氣溫很低，對(duì)反硝化反應(yīng)影響較大，較長(zhǎng)的污泥齡可以保證對(duì)氨氮的有效去除，同時(shí)可以達(dá)到污泥穩(wěn)定的效果，減少污泥產(chǎn)生量，降低污泥處理費(fèi)用。根據(jù)工藝計(jì)算的結(jié)果可以看出，該工藝污泥產(chǎn)率系數(shù)較低，與污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行情況基本吻合，比不采用延時(shí)曝氣工藝的污水處理廠污泥產(chǎn)量可減少將近20~30%左右。

　　氧化溝主要設(shè)計(jì)參數(shù)(按延時(shí)曝氣工況設(shè)計(jì))：

　　生化池總?cè)莘eV： 23350m3

　　缺氧區(qū)體積VD： 占總體積的23% (最高可占總體積的40%)

　　BOD5污泥負(fù)荷： 0.044kgBOD5/(kgMLSS.d)

　　混合液體濃度MLSS: 4000mg/l

　　污泥產(chǎn)率系數(shù)Y： 0.36 kgVSS/kgBOD5

　　污泥齡SRT: 23d

　　水力停留時(shí)間HRT： 16.24h

　　污泥回流比R： 99.6%

　　氣水比： 6.53:1

　　生化池內(nèi)推流器： 8臺(tái)

　　每臺(tái)功率： 7.5kw

　　每立米水功耗： 約2.6kw/m3

　　二沉池設(shè)計(jì)參數(shù)：

　　本工程設(shè)計(jì)輻流式二沉池2座

　　表面負(fù)荷q： 0.9m3/(m2.h)

　　二沉池直徑D： 35m

　　池邊有效水深： 4.0m

　　濾布濾池設(shè)計(jì)參數(shù)：

　　進(jìn)水SS濃度： ≤20mg/l

　　平均出水SS濃度： ≤5mg/l

　　濾速V： ≤12m3/h.m2

　　有效過濾面積A： 302.4m2

　　瞬時(shí)反沖洗面積a： 0.25 m2 占有效過濾面積1%

　　反沖洗洗水量q: 1~3%(進(jìn)水流量Q)

　　反沖洗周期T: 1h 視水質(zhì)水量情況定

　　6、 總結(jié)

　　遼陽(yáng)市弓長(zhǎng)嶺區(qū)污水處理廠二期工程自2012年4月開始設(shè)計(jì)建設(shè)以來(lái)，至2012年9月建成投產(chǎn)，建設(shè)工期僅為5個(gè)月。運(yùn)行至今近6個(gè)月時(shí)間，污水處理廠各個(gè)工藝環(huán)節(jié)運(yùn)行正常，工藝設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，污水處理廠處理出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，BOD5的總?cè)コ�率達(dá)到了95%以上，氨氮的總?cè)コ�率達(dá)到了85%以上，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。

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