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(jìn)行不斷的循環(huán)流動(dòng)，兼有完全混合式和推流式的特點(diǎn)。氧化溝工藝具有出水水質(zhì)好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，管理簡便的特點(diǎn)。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(yùn)行控制上對(duì)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(jì)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(jì)規(guī)模為2×104m3/d。
1.1 進(jìn)水水質(zhì)及工藝參數(shù)
設(shè)計(jì)運(yùn)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(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。
該廠自2008年12月正式投產(chǎn)運(yùn)行以來，對(duì)有機(jī)污染物的去除效果一直非常理想，總氮（TN）和總磷（TP）成為運(yùn)行控制的重點(diǎn)。
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(jì)尺寸較大，水力停留時(shí)間達(dá)到2 h 以上，厭氧池的體積足夠大，設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)聚磷菌的抑制�；亓髦械木哿拙行п屃�，以便在氧化溝中過量吸磷，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(jìn)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(chǔ)存多余的NH3-N，在一定的運(yùn)行條件下，系統(tǒng)去除NH3-N的量是有限的，故在進(jìn)水NH3-N濃度較高時(shí)，取NH3-N的去除量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
根據(jù)硝化反應(yīng)動(dòng)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(jìn)水氨氮濃度等。分析2009年12月～2010年2月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)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(shí)，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(shí)際運(yùn)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(duì)2009年和2010年的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)反硝化效率與進(jìn)水有機(jī)物濃度（CODCr）存在明顯的正比關(guān)系，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見圖4。根據(jù)圖4的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以得知，進(jìn)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(jìn)水COD濃度低是因?yàn)榻鹑谖C(jī)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)許多工廠減產(chǎn)甚至停工從而使進(jìn)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(duì)反硝化的影響與其對(duì)硝化的影響一樣，在此就不做分析。DO對(duì)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(jì)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(duì)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(yùn)行中需要根據(jù)出水指標(biāo)調(diào)控重點(diǎn)（NH3-N或TN）有針對(duì)的控制系統(tǒng)的DO。
2.3 TN的去除位置
本工藝中厭氧池設(shè)計(jì)時(shí)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(gè)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6 6 % ，這表明， T N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(jì)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?yàn)閰捬醐h(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(yàn)證及指導(dǎo)以后的設(shè)計(jì)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(jìn)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(shí)間較長時(shí)更是如此，所以回流比也對(duì)除磷有影響。下面著重從進(jìn)水COD、回流比等方面闡述一下對(duì)氧化溝除磷的影響。
3.1 進(jìn)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(jìn)水COD變化對(duì)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(duì)TP的去除率越高；但當(dāng)碳源COD濃度高達(dá)300mg/L時(shí)，發(fā)現(xiàn)磷的去除率反而降低，分析原因是進(jìn)水有機(jī)物濃度高太多的有機(jī)物在氧化溝好氧段未完全去除，對(duì)好氧段對(duì)好氧吸磷產(chǎn)生抑制作用，TP的去除效率會(huì)下降，此時(shí)應(yīng)加大曝氣量增加好氧段對(duì)有機(jī)物的去除效率。具體參見http://wlmqsb.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
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�？梢钥闯�，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(shí)去除率達(dá)到最大；當(dāng)回流比大于100%時(shí)，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(huì)對(duì)厭氧除磷環(huán)境起到破壞作用，影響厭氧釋磷的進(jìn)行，進(jìn)而影響去除效果；當(dāng)回流比太小時(shí)，由于沉淀池的停留時(shí)間過長，會(huì)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(huì)的進(jìn)步，該工藝必將得到進(jìn)一步的提高，有望取得更佳的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
