GZ－SAT－Ⅰ表曝型氧化沟工艺介绍

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简介： GZ－SAT－Ⅰ表曝型氧化沟工艺是我公司经过两年多的时间研究并加以应用的一种较为成熟的污水处理主体工艺,该工艺不但具有良好的脱氮除磷效果，而且可根据水质、水量波动利用其专有的自控系统实现最大的节能。目前，该工艺已经在宁夏灵武、江苏常熟、安徽肥东等污水厂得到了应用，并取得了良好的运行效果。
关键字：表曝型氧化沟

GZ－SAT－Ⅰ表曝型氧化沟工艺是我公司经过两年多的时间研究并加以应用的一种较为成熟的污水处理主体工艺,该工艺不但具有良好的脱氮除磷效果，而且可根据水质、水量波动利用其专有的自控系统实现最大的节能。目前，该工艺已经在宁夏灵武、江苏常熟、安徽肥东等污水厂得到了应用，并取得了良好的运行效果。

　　 一、工艺主体构成

　　 （1）选择池

　　 选择池与厌氧池合建，回流污泥和进厂的城市污水在污泥分配槽内进行充分混合，二沉池回流污泥中的微量硝酸盐能很快地被去除，丝状菌在这种环境下的生长非常缓慢，可以防止污泥膨胀。

　　 （2）厌氧池

　　 泥水混合液由选择池进入厌氧区，在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下，通过细菌的作用导致磷酸盐的释放。最终以排放剩余污泥的形式将磷从系统中除去。

　　 （3）缺氧池

　　 其主要功能是利用污水中反硝化菌的作用，将内回流带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解的有机物作反硝化碳源进行反硝化，生成氮气排放，达到去除氨氮的目的。

　　 （4）氧化沟

　　 氧化沟兼有推流型和完全混合型反应池两者的特性，存在好氧、缺氧交替出现的区域，具有硝化、生物除磷、反硝化的条件。在氧化沟好氧区聚磷菌除了吸收、利用污水中的可生物降解有机物外，主要是分解体内贮存的PHB，产生的能量可供自身生长繁殖，此外还可吸收水体中的溶解磷，并以聚磷的形式在体内超量贮存,吸收的磷远大于其释放的磷。同时污水中的氨氮在好氧区被亚硝酸菌、硝酸菌转化为亚硝酸盐和硝酸盐。在缺氧区反硝化菌利用亚硝酸盐和硝酸盐中的N3+和N5+(被还原为N2)作为能量代谢中的电子受体，O2-作为受氢体生成H2O和OH-碱度，有机物作为碳源及电子供体提供能量并得到氧化稳定。

　　其系统构成如下图1所示：

　　 图1 GZ－SAT－Ⅰ表曝型氧化沟系统效果图

　　 二、工程实例

　　 （1）工程背景和工艺简介

　　 2002年，我公司参与了西北地区某县级市污水处理厂(3×104m3/d)的建设，并提供了主要设备。该污水厂海拔1100米，当地最高水温20℃，最低温度10℃，设计指标如表1：

　　 表1 设计进出水指标

项目/指标(mg/L)

CODcr（mg/L）BOD₅（mg/L）SS（mg/L）NH₃-N（mg/L）TP（mg/L）pH进水3001401603047出水6020201517

　　 北方城镇污水处理厂要求：①抗冲击负荷能力强；②可低温稳定运行；③污泥易于处置；④运行管理简单方便；⑤造价低廉等。该工程选择了具有脱氮除磷效果的表曝型氧化沟工艺，分两组，单体平面图如图2所示。该表曝型氧化沟可通过曝气机的推流实现无动力的污泥内回流，完成脱氮除磷。采用我公司生产的大功率倒伞表面曝气机，具有供氧，推动水流作不停的循环流动，使有机物、微生物及氧三者充分混合、接触和防止活性污泥沉淀等功能，可保持沟内断面平均流速为0.3m/s以上，沟底流速不低于0.15m/s。

　　图2 表曝型氧化沟平面图

　　（2）氧化沟系统尺寸

　　 本工程设计厌氧池停留时间为1.5h，保证磷的释放达到约80%。工艺尺寸为：L×B×H=32.0m×7.0m×4.2m，超高0.6m。取MLSS=4000mg/L，T=10℃，对于中小型污水处理厂，单独处置污泥成本高，本工程设计经氧化沟后污泥相对稳定，确定污泥龄为18d。水力停留时间HRT＝12.8h。污泥负荷=0.08kgBOD5/kgVSS.d。缺氧区工艺尺寸为：L×B×H=32.0m×10.5m×4.2m，超高0.6m。氧化沟主体部分工艺尺寸为：L×B×H=54.2m×32.0m×4.2m，超高0.6m。

　　 总需氧量AOR=氧化有机物需氧＋细胞内源呼吸需氧＋硝化过程需氧－脱氮过程产氧＝184.5kgO2/h，转化为标准状态需氧量SOR =AOR×Cs(20)/(α(βρCs(t)-C)×1.024(t-20))＝323kgO2/h。大功率倒伞表面曝气机动力效率取2.1kgO2/kW.h，需配置功率数=323/2.1=154kW。

　　 （3）主要设备和仪表

　　 厌氧池为防止污泥沉降及保证≥0.3m/s的流速，设计搅拌功率密度为7.0W/m3(一般7.0～9.0 W/m3)，采用3台我公司生产的GQT022×480(功率=2.2kW)的潜水高速推进器，通过电机、减速箱带动叶轮的旋转，产生强有力的推流作用，有效防止颗粒状杂物在池壁或池底沉积，兼具搅拌混合和推流的功能。厌氧池设置一台MLSS计及ORP仪，对厌氧段进行在线检测，分析是否存在磷的释放和吸收。通过ORP(氧化还原电位)值的变化及NO3--N的浓度来调整外回流比，使厌氧池处于厌氧环境。实际运行表明：当明显存在磷的释放和吸收时，厌氧池的硝酸盐在0.5mg/L以下，同时由于系统中溶解氧浓度极低且厌氧氨化作用，造成还原物种COD及NH4+-N浓度积累，氧化还原电位值会突然下降，一般降至-150mv～-250mv左右。

　　 缺氧池设计采用2台我公司生产的DQT055×1800(功率=5.5kW)的潜水低速推进器，功率密度7.6W/m3(一般6.5～8.5 W/m3)。采用低速推进器可利用其大侧斜外形叶轮将液体在向前推进的同时，将活性污泥与污水进行充分的搅拌混合，可改善水流条件，防止污泥沉降。混合液回流至氧化沟主体内采用LB4.0×1.0型的内回流控制闸门，控制范围：回流比100%～600%。缺氧池设置一台ORP仪与内回流控制闸门形成闭环控制，通过ORP检测数值确定内回流闸门的开启角度，从而有效保证反硝化处理效果。在缺氧区NO3--N还原成N2，浓度逐渐降至最低，而NH4+-N浓度则因为基质持续推流累积而增高，因此氧化还原电位将下降至-30mv～-45mv左右。

　　 根据计算，本工程选用DS350型大倒伞表面曝气机两台，电机功率90kW，总供氧量=90×2.1×2=378 kgO2/h，氧富余55kgO2/h。从节能方面考虑采用一台变频调速曝气机(充氧量90～189 kgO2/h)、一台恒速曝气机(充氧量189 kgO2/h)。氧化沟主体根据工艺要求，氧化沟前置缺氧区应保证为缺氧状态才能达到预期的反硝化处理效果，因此，靠近内回流闸门的曝气机在进行充氧的同时应尽量避免对回流混合液溶解氧的影响，本工程在该处设置一台DO计，可根据其测得的溶解氧数据，与变频曝气机组成闭环控制回路，通过改变曝气机的转速来改变混合液中的溶解氧值，使其达到最佳工况。出水端为有效保证溶解氧≥2mg/L以防止二沉池污泥厌氧放磷，设计该处曝气机为恒速，并设置在线检测DO计一台。同时，氧化沟中还设置了一台MLSS计，在线检测污泥浓度。

　　 三、该工艺的优点

　　 ① 具有很强的抗冲击负荷能力；

　　 ② 运行中水力条件好，因而使出水水质稳定；

　　 ③ 该工艺采用倒伞型表面曝气机，它的支承方式为浮轴式，机械受力比较合理，因此具有使用寿命长、易于维修管理、能长期稳定运行等特点。采用倒伞型表面曝气机，供氧能力大，设备数量少，日常维护工作量极小，且对运行管理人员没有特殊要求；

　　 ④ 可以通过改变曝气机的工作数量、转速调整达到调节供氧能力和节省电耗；

　　 ⑤ 泥龄较长，污泥在氧化沟中趋于相对稳定，不需要消化；

　　 ⑥ 工艺流程简单，构筑物少，控制管理较方便。