三沟式氧化沟的工艺及其特点

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简介： 三沟式氧化沟污水处理工艺作为一种流程简单，能耗低，运行管理方便，是适合我国中小型城市使用的简便、高效的污水处理技术。同时也存在一些不足，通过改进将具有广泛的应用价值。
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1.概述

　　氧化沟也称氧化渠，又称循环曝气池，是活性污泥法的一种变形，是50年代荷兰pasveer首先设计的。最初一般用于处理在5000m³以下的城市污水。

　　三沟式氧化沟是氧化沟的一种典型构造型式，目前采用的三沟式氧化沟工艺，是丹麦在间歇式运行的氧化沟基础上开创的，它实际上仍是一种连续流活性污泥法，只是将曝气、沉淀工序集于一体，并具有按时间顺序交替轮换运行的特点，其运转周期可根据处理水质的不同进行调整，从而使其运行操作更趋于灵活方便。这种工艺流程简单，无需另设一次、二次沉淀池和污泥回流装置，使氧化沟工艺的基建投资和运行费用大为降低，并在一定程度上解决了以往氧化沟占地面积大的缺点，我国邯郸市东污水处理厂采用的就是这种工艺。

　　2.三沟式氧化沟的工艺流程

　　三沟式氧化沟工艺主要按下面六个阶段轮换运行。

　　阶段A：污水经配水井进入沟Ⅰ，沟内转刷以低速运转，转速控制在仅能维持水和污泥混合，并推动水流循环流动，但不足以供给徽生物降解有机物所需的氧。此时，沟Ⅰ处于缺氧状态，沟内活性污泥利用水中的有机物作为碳源，活性污泥中的反硝化菌则利用前一段产生的硝酸盐中的氧来降解有机物，释放出氮气，完成反硝化过程。同时沟I的出水堰自动升起，污水和污泥混合液进人沟Ⅱ．沟Ⅱ内的转刷以高速运行，保证沟内有足够的溶解氧来降解有机物，并使氨氮转化为硝酸盐，完成硝化过程．处理后的污水流入沟Ⅲ，沟Ⅲ中的转刷停止运转，起沉淀池的作用，进行泥水分离，由沟Ⅲ处理后的水经自动降低的出水堰排出。

　　阶段B：进水改从处于好氧状态的沟Ⅱ流入，并经沟互Ⅲ沉淀后排出。同时沟Ⅰ中的转刷开始高速运转，使其从缺氧状态变为好氧状态，并使阶段A进入沟Ⅰ的有机物和氨氮得到好氧处理，待沟内的溶解氧上升到一定值后，该阶段结束。

　　阶段C：迸水仍然从沟Ⅱ注入，经沟Ⅲ排出．但沟Ⅰ中的转刷停止运转，开始进行泥水分离，待分离完成，该阶段结束。阶段A、B、C组成了上半个工作循环．

　　阶段D：进水改从沟Ⅲ流入，沟Ⅲ出水堰升高，沟Ⅰ出水堰降低，并开始出水。同时，沟Ⅲ中转刷开始低速运转，使其处于缺氧状态．沟Ⅱ则仍然处于好氧状态，沟Ⅰ起沉淀池作用。阶段D与阶段A的水淹方向恰好相反，沟Ⅲ起反硝化作用，出水由沟Ⅰ排出。

　　阶段E：类似于阶段B，进水又从沟Ⅱ流入，沟Ⅰ仍然起沉淀他作用，沟Ⅲ中的转刷开始高速运转，并从缺氧状态变为好氧状态。

　　阶段F：类似于阶段C，沟Ⅱ进水，沟Ⅰ沉淀出水。沟Ⅲ中的转刷停止运转，开始泥水分离。至此完成整个循环过程。

　　通常一个工作循环需4-8小时，在整个循环过程中，中间的沟始终处于好氧状态，而外侧两沟中的转刷则处于交替运行状态，当转刷低速运转时，进行反稍化过程，转刷高速运转时，进行硝化过程，而转刷停止运转时，氧化沟起沉淀池作用。不难看出，若调整各阶段的运行时间，就可达到不同的处理效果，以适应水质、水量的变化。目前运行的这种工艺，大部分是预先将各阶段的运行时间，根据具体的水质、水量，编入运行管理的计算机程序中，从而使整个管理过程运行灵活、操作方便。

　　3.三沟式氧化沟的有优点

　　美国EPA对不同类型生物处理法的运行情况的调查结果表明，不同工艺出水BOD5小于20mg／L的时间占总运行时间百分数分别是：氧化沟90％，鼓风曝气70％，生物滤池60％。由此可见，氧化沟的处理效果比其它生物处理方法稳定。氧化沟的特点是低负荷运行，因此有机物可以有效去除，COD去除率在90％以上。而且对氨氮完成硝化。氧化沟运行操作简便，基建和运行费均低于活性污泥法。当要求污水脱氮时，氧化沟比其它生物脱氮工艺费用低、TN去除效率高，因为它的循环运行方式非常适合生物脱氮的过程，不需要为反硝化而增设回流系统。

　　4.式氧化沟运行及设计存在的问题及解决办法

　　A:存在的问题

　　以邯郸三沟式氧化沟为例，邯郸三沟式氧化沟的根据下列数据设计处理生活污水：　　

　　进水：

　　BOD₅=130 mg/L

　　NH₃－N=22 mg/L(T=10 ⁰)

　　TN=42 mg/L

　　SS=160 mg/L

　　碱度=280 mg/L(以CaCO₃计)

　　出水：

　　BOD₅<15 mg/L

　　NH₃－N< 2～3 mg/L(T=10⁰)

　　TN< 10～12 mg/L(T=10⁰)

　　TN=6～8 mg/L(T=25 ⁰)

　　TSS< 20 mg/L

　　最低温度=10^o（最高温度=25^o）

　　清华大学周律等人^［2，3］对邯郸氧化沟进行了大量的现场测定工作，总结起来也是以下三个问题：

　　①　停留时间与反应时间问题：出水NH₃－N偏高，通过实验发现延长硝化停留时间，可以降低出水的NH₃－N。这说明原设计的停留时间虽然对于BOD的去除充分，但对于脱氮其停留时间是不够的。上述问题可能也与污泥龄和运行方式有关。

　　②　污泥停留时间问题：通过污泥耗氧速率和悬浮物干重损失率等评价污泥稳定化实验方法，对其污泥进行测定的结果表明：经过处理的污泥尚未得到稳定。

　　③　三沟式氧化沟的容积利用率问题：从前面的讨论可知三沟式氧化沟本身的容积利用率较低(58％)。在邯郸测得三沟中MLSS为5.3 、2.0、5.0 kg/m³。f_a=0.40与上述的理想状态相差很大。三条沟的MLSS分布与设计的分布情况有较大差距。这是三沟式氧化沟运行及设计的一个主要问题。

　　B  改善三沟式氧化沟运行的一些考虑　

　　从邯郸污水厂几年运行来看,进一步完善工艺操作以达更为优化的运行是可能的。如下主要是以改进出水水质为目标的完善。

　　由于邯郸污水厂目前的进水水质与设计值不全相符,这对其出水水质有一定影响,主要反映在脱氮效果不太理想。这与水质组成,如进水的碳氮比有很大关系,也与操作有一定关系。从三沟式氧化沟硝化—反硝化的操作模式中可以发现,反硝化操作与硝化操作的运行时间相比较短,在一个周期内这一比值为1∶2。前置式A/O流程,反硝化与硝化的水力停留时间比采用1∶3～4。在实践中还发现,出水的NH+4-N常有偏高的现象。针对上述的一些情况进行了小型试验,发现如果适当提高硝化的运行时间比例可降低出水NH+4-N值,并使脱氮的效果有所改进。由于自养型的硝化菌生长速度慢,其生长环境条件影响硝化速率及含氮有机物和氨氮的去除,只有硝化菌的正常代谢才能为脱氮提供NO-3-N。异养型反硝化菌生长环境要求低,代谢速度也较快,不仅在硝化过程中利用适宜的微环境进行同时反硝化,还可利用边沟5h的澄清和沉淀过程进行反硝化。实践中发现,边沟的脱氮效果一般为10%左右。

　　5.三沟式氧化沟的应用前景

　　三沟式氧化沟是新一代氧化沟工艺的典型代表,这种氧化沟工艺结合了许多新的污水处理操作方式,如Ａ/Ｏ法,ＳＢＲ法等。通过对生产性三沟式氧化沟的调查研究表明,这种工艺处理效果十分稳定,满足BOD5和悬浮物浓度小于30mg/L的频率分别为92%和96%。而且，氧化沟排放的剩余污泥可满足EPA推荐的Ｂ级污泥病原菌排放标准。其反硝化运行和硝化运行的时间比TDN/TN对调节三沟式氧化沟脱氮效果起着重要的作用,是一个关键的运行参数,针对不同的污水水质,调节TDN/TN可达到比较好的氮去除效果。三沟式氧化沟工艺能耗低,运行管理方便,是适合我国中小型城市使用的简便、高效的污水处理技术。

　　参考文献：

　　1  杨肇健  三沟式氧化沟在处理城市污水中的应用   给水排水   1992  3  P18-21

　　2　周律，钱易　.浅议三沟式氧化沟的设计　.给水排水，1988；24(1)：6～9

　　3 周律等　.三沟式氧化沟处理城市污水的效应.中国给水排水，1997；13(5)：4～7