污水處理工廠改進的氧化溝技術
改良型卡魯塞爾氧化溝是一種具有A2O工藝特點的氧化溝工藝，在我國污水處理工程中得到廣泛應用。氧化溝工藝的運行效果與設計和運行密切相關。規(guī)范中設計參數(shù)的參考值較寬，設計中很難得到準確的值，導致設計目標與工程結果存在偏差。根據(jù)實際運行參數(shù)和基礎數(shù)據(jù)，對各類技術參數(shù)進行全面系統(tǒng)的分析評價，提出指導性的優(yōu)化建議，提高今后新項目的決策水平。
一、項目概況
河南省鞏義市A 污水處理廠總設計規(guī)模5萬m3/d，分兩期建設運行，一期2萬m3/d，二期3萬m3/d，主體生物處理工藝采用改良型卡魯塞爾氧化溝，一級深度處理工藝采用機械反應斜板沉淀池+深床脫氮濾池，二級深度處理工藝采用機械混凝平流沉淀池+V型濾池，二級深度處理工藝采用污泥處理工藝采用重力濃縮+帶式壓濾+石灰穩(wěn)定干化技術，脫水后的污泥含水率達到60%后運至填埋場。工廠第一階段的工藝流程如圖1所示。
2018年下半年以來，該廠污泥產(chǎn)量劇增，污泥處理系統(tǒng)一度超負荷運行。生化系統(tǒng)中的污泥膨脹和剩余污泥排放不及時導致后續(xù)沉淀和過濾單元中的污泥運行。中期技術改造實施前，仍存在能耗高、出水TN不穩(wěn)定等問題。針對上述問題，從水量水質、氧化溝運行、技術參數(shù)比較、能耗指標等方面對氧化溝技術合理性進行了評價，并根據(jù)技術改造對結論進行了驗證。
二、實際運行水量和水質
2.1流水量
2017年1月至2019年7月，日均取水約42000 m3/d，達到設計規(guī)模的84%。植物每小時的取水量波動很大，高時的取水量是低時的2.5倍。在高負荷運行條件下，瞬時水量的變化對電廠污水處理系統(tǒng)的負荷影響很大。
2.2實際運行的進、出水水質
根據(jù)上一年的運行記錄，工廠實際進出水水質結果見表1。
一般來說，工廠的實際水質高于設計水質。進水bo D5/COD≥0.45，BOD5/TN≥4，污水可生化性好。根據(jù)全年各項水質指標統(tǒng)計，COD、BOD5、NH3-N等指標顯示出優(yōu)良的處理效果，TN、TP一直基本穩(wěn)定，保持在一級A標準以內(nèi)。
三。氧化溝的運行分析
3.1氧化溝設計概述
一期共有兩組氧化溝，其中一期原氧化溝設計規(guī)模為75萬m3/d，新建氧化溝設計規(guī)模為1250萬m3/d，在原氧化溝后期技術改造中，先后實施了改表曝為底曝、改建缺氧池、增加動力內(nèi)回流、更換潛水推進器等措施。一級氧化溝有獨立的缺氧段和匹配功率的潛水推進器，但只實施了功率內(nèi)回流改造。
3.2運營分析
3.2.1沿途氮指標分析
總的來說，市政污水處理的主要難點是TN去除率。為了準確評價生化池的脫氮性能，本次技術改造后，沿軌道對一期原氧化溝各功能區(qū)進行了分析評價，結果見圖2。
一級氧化溝進水氨氮在好氧階段后顯著下降，硝態(tài)氮在好氧階段逐漸上升，說明生化系統(tǒng)硝化作用良好。缺氧階段后氧化溝進水中硝酸鹽氮濃度下降了約一半，表明生化系統(tǒng)具有一定的反硝化作用。氧化溝出水TN低于15mg/L，符合出水標準，但進出水TN相差不到一半，系統(tǒng)脫氮效率一般。
經(jīng)過缺氧階段和好氧階段后，第一階段升級的氧化溝進水中的氨氮顯著下降，表明生化系統(tǒng)的硝化作用良好。缺氧階段后氧化溝進水中硝酸鹽氮略有下降，好氧階段略有上升。前者表明低濃度硝態(tài)氮條件下反硝化不明顯，后者表明好氧階段氨氮含量較低。氧化溝出水TN低于15mg/L，符合出水標準，但進出水TN相差一半以上，因此系統(tǒng)的脫氮效率優(yōu)于原氧化溝第一階段(見圖3)。
3.2.2氧化溝技術參數(shù)評估
為了準確評價生化池的技術性能，在實際工況下對氧化溝的技術參數(shù)進行了計算，并對進出水水質和水溫條件下氧化溝技術參數(shù)的理論值進行了測量和比較，見表2和表3。
根據(jù)計算結果，第一氧化溝的實際水力停留時間和泥齡不能滿足設計要求。系統(tǒng)實際脫氮率不到計算設計值的一半，檢測點缺氧池DO為0.15~0.20mg/L/L，分析原因如下。
1)由于環(huán)境條件，反硝化細菌沒有成為優(yōu)勢菌群。
VFAs在2)BOD中的比例較低，降低了系統(tǒng)的反硝化速率。
3)池內(nèi)攪拌混合不充分。
3.2.3污泥產(chǎn)量和污泥指數(shù)分析
系統(tǒng)實際污泥濃度為5~6g/L，高于設計推薦值。根據(jù)分析，本項目實際進水碳、氮、磷指標明顯高于設計值，工廠瞬時進水變化較大。為了適應較高的有機負荷，生化系統(tǒng)的污泥濃度偏高。為了避免污泥膨脹或更多的死污泥造成二沉池漏泥的問題，需要增加剩余污泥的排放量，這也是該廠污泥產(chǎn)量高的主要原因。
3.3能耗分析
氧化溝供氧系統(tǒng)是污水處理廠能耗較高的一個環(huán)節(jié)。一級原氧化溝采用空氣懸浮離心風機，綜合能耗約1500kWh，噸電耗0.268kwh/m3；一期新建氧化溝采用倒傘曝氣機，綜合能耗約3116kWh，水電能耗0.335kWh/m3。因此，傳統(tǒng)的表面曝氣在節(jié)能方面明顯不如新型離心風機。
四。技術鑒定
鞏義某廠采用改良型卡魯塞爾氧化溝工藝處理城市生活污水，對COD、BOD、氨氮等有良好的處理效果。TN和TP雖然接近限值，但基本能達到一級A處理標準?？傮w評價不錯。該廠生化池設計存在以下問題。
1)氧化溝設計池容量太小，停留時間不足。主要原因是設計階段預測的進水水質與實際情況相差較大。
2)技術改造后的氧化溝外回流和內(nèi)回流的改造點位置不佳，影響回流效果。
3)供氧方式仍采用表面曝氣，運行能耗高。
動詞 （verb的縮寫）結論。
對于改良型Carrousel氧化溝的設計參數(shù)，建議污泥負荷為0.05~0.08kgBOD5/(kgMLSS？d)如果沒有反硝化速率的實驗條件，建議取0.02 ~ 0.03 kno 3-N/(kg mlss？d)設計泥齡應不低于15d。計算的系統(tǒng)需氧量通常大于實際運行需氧量。對于以生活污水為主的污水處理廠房工程，若計算氣水比大于5，建議風機按氣水比5∶1配置，并設置變頻，一般可滿足運行要求。
對于氧化溝改造工程，應明確幾個改造思路。
1)將表面曝氣改為底部曝氣。
2)改造后的生化池應分為獨立的生物選擇區(qū)、厭氧區(qū)和缺氧區(qū)，缺氧區(qū)采用內(nèi)循環(huán)通道，保證混合均勻，避免短流。
3)增加內(nèi)回流泵和多點進水功能，保證內(nèi)回流、外回流和生化池總進水口在同一位置。
4)厭氧段和缺氧段改為完全混合或內(nèi)循環(huán)，保證污水和活性污泥充分接觸混合。
5)內(nèi)回流泵的出口宜設在水面以下，并利用閘門底部多點取水，避免跌水和充氧。(來源:北控(杭州)生態(tài)環(huán)境投資有限公司；鞏義北控水務有限公司)
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