三沟式氧化沟的活性污泥特性

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简介： 三沟式氧化沟作为活性污泥法的一种新工艺，活性污泥的状况直接影响到该工艺的运行效果。结合邯郸市东污水处理厂的运行实践，做了大量的测试工作，总结出三沟式氧化沟活性污泥的特性对工艺系统及污泥脱水性能的影响等。
关键字：污水处理 三沟式氧化沟 活性污泥 特性

中图分类号：X505
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2000)04-0052-03

　　三沟式氧化沟工艺类似于延时曝气活性污泥法，与传统活性污泥法比较，它的最大特点是工艺流程简单，无需单设初沉池和污泥回流装置(曝气池和二沉池合建)，同时由于氧化沟设计采用了较长的泥龄，污泥基本得到好氧稳定、也无需另设消化池。
　　邯郸市东污水处理厂是我国首家采用三沟式氧化沟工艺的城市污水处理厂，自1990年11月正式投产以来，各项水质指标均达到并优于设计标准。本文分析了大量运行记录和化验数据，并做了大量的现场测试工作，将氧化沟活性污泥在运行期间的特点进行了总结，以此为三沟式氧化沟的研究推广积累经验，加速对国外引进技术的消化、吸收和创新。

1 运行状况

　　该厂设计三沟的MLSS分别为4.3-3.4-4.3(kgMLSS/m³)，则三沟平均污泥浓度为4.0 kgMLSS/m³。实际运行中沟内平均污泥浓度较高，在6.5 kgMLSS/m³左右，MLVSS/MLSS值在0.5～0.6之间。
　　本文根据该厂1995、1996年实际运行情况的有关参数进行分析统计，详见表1。

表1　1995年～1996年的实际运行情况参数19951996 边沟Ⅰ中沟边沟Ⅱ边沟Ⅰ中沟边沟ⅡMLSS(g/L)8.34.38.87.13.39.3SV(%)37.417.245.241.915.843.7SVI(mL/g)454048594847注：以第一组沟为例，各值为年平均值。

　　由表1可见，与设计值比较氧化沟中污泥浓度偏高，尤其是边沟与中沟的比值更高。根据该厂工艺运行中进水情况分析，在一个运行周期8 h内，边沟通过沟间隔墙下部的回流窗向中沟进泥(指混合液)的时间为1.75 h，而中沟向边沟进泥时间为4 h(见图1)。经推算，若干周期后，中沟污泥浓度明显低于两条边沟，使三条沟的污泥浓度比例与设计值偏差较大。同时，由于该厂氧化沟剩余污泥的排除方式为中沟排泥，而中沟污泥浓度偏低，如按原设计的排泥时间排泥，则每日排泥量相对较少，这也造成了中沟与边沟污泥浓度比例失衡和氧化沟内整体污泥浓度偏高的状况。

　　另外，从表1可以发现氧化沟中活性污泥SVI值偏低。因为氧化沟属于延时曝气，池容较大，经沉砂池的污水中可沉性悬浮固体浓度为45 mg/L，其中70%以上为无机物；同时为了提供在反硝化过程中所需要的足够碳源，该厂在氧化沟之前不设初沉池，于是大量非活性无机悬浮颗粒进入氧化沟，成为活性污泥的絮体中心，使混合液中活性污泥颗粒变得粗大密实，SVI值因此偏低。同时，大量无机颗粒的进入，也是氧化沟中整体活性污泥浓度偏高的原因之一。

2 微生物的特点

　　该厂三沟式氧化沟泥龄较长，设计为26 d。运行负荷较低，如1996年平均氧化沟污泥负荷为0.055 kgBOD₅/(kgMLSS·d)。水力停留时间较长，设计为14.6 h，因此沟中的细菌多处于内源呼吸期，运行正常时大量微生物主要是游泳型或固着型纤毛虫以及轮虫等一些后生动物，而鞭毛虫等低等原生动物则很少。
　　由于该厂不设初沉池，城市下水道中种类丰富的微生物直接进入氧化沟，在具有接种功能的同时，可以使活性污泥中的微生物最大限度地适应原水环境，故进一步提高了系统的净化能力和运行稳定性，并使微生物种类和数量大幅度提高。据统计，自建厂以来所观察到的微生物种类计56种，其中日常出现的优势种类有12种(见表2)。?

表2 三沟式氧化沟常见微生物种类表壳虫 Arcella sp褶累枝虫　Epistylis plicatills普通表壳虫　Arcella Vulgris有肋楯纤虫 Aspidisca costata杯钟虫　Vorticella octava 锐利楯纤虫 Aspidisca　lvnceus小口钟虫　Vorticella microstoma红眼旋轮虫　Philodina erythrophthalmn沟钟虫　Vorticella convallaria转轮虫　Rotaria tardigrada湖累枝虫　Epistylis lacustris凹缝楯纤虫　Aspidisca sulcate

　　以上优势种类数量占总量的97%左右，出现率在95%以上。原生动物中以纤毛虫占优势，又以游泳型纤毛虫类出现的数量最大，有柄纤毛虫次之，随后依次是表壳虫和轮虫。

3 泥龄对氧化沟系统的影响

　　设计中该厂三沟式氧化沟稳定污泥龄为26 d，其中参与工艺反应的活性污泥占三条沟污泥总量的55%。实际运行中随排泥量的变化，不同时期泥龄有所不同。不同时期的泥龄对氧化沟系统的脱氮及COD去除情况见图2。

　　由图2可以看出，随泥龄的增加，NH₃-N的去除率随之提高，说明活性污泥龄越长，进入氧化沟中的食料相对越少，系统在低负荷下运行，硝化作用比较完全。COD在分析的泥龄范围内(18～95 d)并无明显变化。
　　但是，TN去除率并非随泥龄的增长而始终提高，当泥龄长到一定值(87 d左右)后，TN去除率开始下降，因为此时污泥的活性降低，脱氮效率随之下降。另外，污泥停留时间越长，必然使氧化沟中污泥总量增多，活性污泥混合液的需氧量因此增加，使水处理能耗提高。
　　如果氧化沟系统泥龄太短，由于硝化菌的世代周期为10 d左右，当泥龄＜10 d时，沟中就不适合硝化菌的繁殖与生存，致使硝化作用不够完全，脱氮量减少。所以控制适当的泥龄，对氧化沟系统的正常运行至关重要。

4 污泥脱水性能

　　该厂三沟式氧化沟剩余污泥处理流程为：氧化沟→剩余污泥泵站→浓缩池→均质池→脱水机房→污泥外运。由于氧化沟泥龄长、负荷低，污泥基本得到好氧稳定，故不需设污泥消化池。该厂采用带式压滤机进行脱水，剩余污泥脱水性能的好坏直接影响泥饼的含水率，过高的含水率将造成污泥体积较大，堆放、运输不便。因此，脱水性能是污水处理运行中的一项较为重要的指标。对三沟式氧化沟污泥比阻和经带机压滤后的泥饼含水率随絮凝剂(PAM)投配比变化情况的测定和分析见图3。

　　一般认为，比阻在1.0×10¹²cm/g以上为难过滤污泥；比阻在(0.4～1.0)×10¹²cm/g为中等难过滤污泥；比阻＜0.4×10¹²cm/g的为易过滤污泥。
　　由于三沟式氧化沟具有污泥好氧稳定的特点，因此从图中可看出未加絮凝剂的污泥比阻也较低，属于中等难过滤污泥，投加0.05%PAM即可成为易过滤污泥。常规活性污泥法的污泥比阻为(2.74～2.94)×10¹³cm/g，由此可看出三沟式氧化沟剩余污泥脱水性能非常好。
　　絮凝剂投加量和污泥絮凝性能的好坏，直接影响脱水机的出泥效果。絮凝剂投加量少，不能产生良好的絮凝体；投加量大，不但成本增高，且污泥的粉性增大，易使两层滤布粘结，降低回收率。因此，使用带式压滤机脱水时，必须找到最佳的絮凝剂投加量。
　　从图3可见，当进泥含固率不变(4%)，絮凝剂投配比(药剂浓度)在0.1%以下时，出泥含水率很高，不成形；在0.1%～0.2%时，泥饼含水率为82%～76%，出泥成饼率高；在0.2%～0.3%时，泥饼含水率变化不大，出泥成本高。所以，选择0.1%～?0.2?%作为实际絮凝剂投配比。

5 结论

　　① 氧化沟作为生物处理法中的一种工艺类型，在运行过程中，活性污泥性能的好坏将直接影响到氧化沟系统的运行效果。
　　② 三沟式氧化沟活性污泥较普通活性污泥法具有MLSS值高，SVI值低，泥龄长等特点。
　　③ 三沟式氧化沟剩余污泥处置简单，脱水性能好，絮凝剂投加量低。

参考文献：
［1］钱易，米祥友.现代废水处理新技术［M］.北京：中国科学技术出版社，1993.5.

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