奥贝尔氧化沟在城市污水处理厂中的应用张海珍

第28卷第4期辽宁工程技术大学学报（自然科学版）2009年8月Vol.28No.4JournalofLiaoningTechnicalUniversity（NaturalScience）Aug.2009收稿日期：2007-01-05基金项目:重庆市国债资金资助项目（50011120071116001）作者简介：张海珍（1977-），女，重庆人，高级工程师。主要从事环境工程专业教学和科研工作。本文编校：于永江文章编号：1008-0562(2009)04-0660-04奥贝尔氧化沟在城市污水处理厂中的应用张海珍，郑淘(重庆工程职业技术学院,重庆400037)摘要：为了验证奥贝尔氧化沟处理城市污水的效果，采用工程应用的方法，研究了奥贝尔氧化沟工艺在重庆市某城市污水处理厂的应用效果。结果表明：奥贝尔氧化沟中的污染物去除率与设计预期值基本上接近，COD、BOD5、NH3-N、TN等主要控制指标均能达标排放，但SS和TP未能达标，略高于标准值，两沟溶解氧分配尚未达到标准，多数情况下偏高，为提高出水水质，应制定出一套严密的操作方法，通过多次试验进一步验证运行参数。该成果对奥贝尔氧化沟的推广具有一定的参考价值。关键词：奥贝尔氧化沟；城市污水处理厂；完全混合；推流中图分类号：X703文献标识码：AApplyingorbaloxidationditchinwastewatertreatmentplantZHANGHaizhen，ZHENGTao(ChongqingVocationalInstituteofEngineering,Chongqing400037,China)Abstract：ThepaperstudiestheapplicationeffectsofOrbalOxidationDitchontreatmentofmunicipalsewageincertainonecityofChongqing.Resultsrevealthattheremovalratioofpollutantsisbasicallyclosetotheexpectedvalue,andmaincontrollingparameterssuchasCOD、BOD5、NH3-N、TNcouldmeetthedischargestandards,whileSSandTPareslightlyaboveusualvalue.Toimprovingthewaterqualityofeffluent,asetofwell-organizedoperationsshouldbeestablishedandtheoperationparameterscanbefurtherprovedbyrepetitiousexperiments.TheresultsofferareferenceforthegeneralizationofOrbalOxidationDitch.Keywords：orbaloxidationditch；wastewatertreatmentplant；mixthoroughly；plug-flow0引言我国在上个世纪建设的城市污水处理厂大部分采用普通活性污泥处理工艺，主要以去除BOD和SS为主要目标，对氮磷的去除率非常低，有些污水处理厂二沉池甚至发生了富营养化现象，各类新技术、新工艺应运而生。奥贝尔氧化沟工艺是当前污水处理技术的热点之一，随着奥贝尔氧化沟工艺优越性的展现，采用此工艺的污水处理厂日益增多。1奥贝尔氧化沟1.1奥贝尔氧化沟的工艺原理奥贝尔氧化沟是一种多级氧化沟，一般由3个同心园形或椭圆形沟道（外沟、中沟和内沟）组成，沟中安有水平旋转装置的曝气转盘，用来充氧和混合（图1）。污水从外沟进入,通过水下输入口连续地从一条沟进入下一条沟,每一条沟都是一个闭路连续循环的完全混合反应器,每沟中的水流在排出之前,污水及污泥在沟内绕了数十圈甚至数百圈的循环后再流入下一沟,昀后,污水由第三沟流人二沉池,进行固液分离,回流污泥由二沉池打回第一沟[1-4]。图1奥贝尔氧化沟工艺原理示意图Fig.1technologicalprincipleschemeoforbaloxidationditch由于转盘上有大量的曝气孔和三角形突出物，用以充氧和推进混合液，盘片尽管很薄，但具有良好的混合功能，而反应器的型式为独特的同心圆型二沉池进水回流污泥出水123第4期张海珍，等：奥贝尔氧化沟在城市污水处理厂中的应用661的多沟槽系统，因为几个串连的完全混合槽与单槽的动力学是不同的，奥贝尔系统中的每一圆形沟渠均表现出单个反应器的特征，从局部看水流是处于完全混合式，但从奥贝尔氧化沟整个系统看水流又是推流式，这样的水流方式与工艺特点使奥贝尔氧化沟能在微生物良好的生长繁殖条件下去除有机污染物，同时有利于脱氮除磷[1-4]。1.2奥贝尔氧化沟工艺的特点常规奥贝尔氧化沟由外、中、内3个同心椭圆形沟组成。污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，污水在各沟道循环数十次到数百次，昀后经中心岛的可调堰门流出，至二次沉淀池。与传统的氧化沟相比，奥贝尔氧化沟有以下的特点[5-9]：（1）特有的外中内沟道0、1、2mg/L溶解氧分布形式，可同时进行有机物的氧化降解和氮的硝化、反硝化，并可有效去除污水中的磷，出水水质好。（2）由于奥贝尔氧化沟属于多反应器系统，具有推流式和完全混合式两种流态的优点，且池容较大，循环流量大，因而具有较强的抗冲击符合能力，并可减少污泥膨胀现象的发生，在一定程度上有利于去除难降解有机物。（3）污泥龄较长，使污泥量较少并趋于好氧稳定、可不设污泥消化池，从而简化工艺流程，投资省，管理方便。（4）表曝机的使用可调节工艺系统的供养能力，不仅池内溶解氧值保持在昀佳值，且表曝机设备简单，因而投资少、操作简单、控制灵活、对自动化程度依赖低、维护方便、运行稳定、节能效益显著。（5）合流制排水系统的城市污水处理厂采用奥贝尔氧化沟工艺时，将大大增加工艺运转的灵活性，尤其能有效的抵抗暴雨流量的冲击。总之，该工艺适应面广，可以实现脱氮，具有工艺流程简捷、能耗低、去除效率高、出水水质稳定、能承受较大的水量和水质冲击、好氧和兼性好氧并存的生物处理特点。中国石化股份有限公司广州分公司扩建的污水处理设施就采用奥贝尔氧化沟工艺，该工程的专业人员通过对比试验证明：与普通活性污泥法、高速曝气法和纯氧曝气法相比，奥贝尔氧化沟工艺去除有机物和氨氮的效率昀高，出水有机物浓度和氨氮浓度昀低[10]。2城市污水处理中的应用奥贝尔氧化沟工艺应用范围广，在很多可生化有机废水处理中均有应用，目前我国已有200多座奥贝尔氧化沟在正常运行。论文以重庆市某城市污水处理厂为例，验证奥贝尔氧化沟工艺处理城市污水的效果。2.1工程概况重庆市某城市污水处理厂污水处理能力一期为1.0万m3/d，二期在一期的基础上增加1.0万m3/d，视一期运行情况适时建设二期工程，总占地为20955m2。一期服务人口5.2万人，二期服务人口7.0万人。设计按照《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级B标准，进水出水水质情况见表1。表1设计进出水水质Tab.1waterqualityofintakeandoutlet项目CODBOD5SSNH3-NTNTP进水水质/（mg·L-1）35016020035404.0出水水质/（mg·L-1）6020208201.02.2处理工艺2.2.1工艺流程该城市污水处理厂工艺流程如图2所示，由城市管网送来的污水首先经过粗格栅间，分离一些垃圾袋、地拖布等大的垃圾；再进入细格栅间，分离树叶等小的垃圾；通过沉沙池，沉淀污水中的沙类和泥类；在奥贝尔氧化沟中，微生物通过自身的新陈代谢，使有机污染物得到降解，然后变成大块的泥状体，同时完成生物脱氮和除磷；通过二沉池进行固液分离，大块的泥状物沉淀，污泥送至脱水间经浓缩、脱水后形成泥饼然后外运，二沉池排出的剩余污泥进入污泥泵房，经污泥泵提升后进入储泥池，然后再由螺杆泵加压，与混凝剂混合，送至污泥浓缩脱水一体机进行浓缩和脱水，将浓缩后的污泥含水率控制在80%左右,产生的干泥外运填埋，处理后的污水经出水泵站排入江河。2.2.2主要构筑物工艺参数该污水处理厂工艺中构筑物主要包括粗格栅间、细格栅间、旋流沉砂池、厌氧池、奥贝尔氧化沟、辐流式二沉池、接触池、加氯间，污泥脱水间。一二期分期建设，其中粗粗间、细格栅间、旋流沉砂池远期共设2组，按远期规模设计近期一次建成。辽宁工程技术大学学报（自然科学版）第28卷662厌氧池设1组分两格；氧化沟和二沉池近期实施2组，远期再建1组。接触池为1座分两格，近期一次建成。加氯间、污泥脱水间以及综合楼、配电间、仓库等附属设施均一次建成。图2工艺流程示意图Fig.2diagramofprocessflow整个工艺可分为机械处理段、生物化学处理段和污泥处理段[11]，各构筑物工艺参数见表2。表2机械处理段工艺参数情况Tab.2Theprocessparametersinmechanicaltreatment工艺段构筑物名称规格、性能数量粗格栅除污机渠道宽0.6m、渠道深2m、安装角度75°、格栅宽度0.5m、栅隙20mm、排渣高度1.0m、提升速度：0～8.1m/min、整机功率≤0.75kw2细格栅除污机渠道宽0.8m、渠道深2m、安装角度600、格栅宽度0.7m、栅隙5mm、排渣高度1.0、提升速度：0～8.1m/min、整机功率≤0.75kw2机械处理段旋流沉砂池圆形，直径2.16m，有效水深3.10m2厌氧池长23m,有效水深3.80m2奥贝尔氧化沟圆形，外沟宽5.70m，内沟宽5.40m,有效水深3.78m2生物化学处理段二沉池圆形，直径24m，有效水深3.80m2贮泥池长4m,宽4m2污泥浓缩脱水一体机滤带：聚酯纤维刮泥板：PP污泥调理槽：不锈钢ASTM3042污泥处理段脱水间长19.5m，宽13.0m12.3奥贝尔氧化沟系统采用奥贝尔氧化沟工艺作为该工程的污水处理工艺，尽量提高生物除磷效率，并辅以化学除磷。2.3.1工艺说明该工艺中的奥贝尔氧化沟由两个同心园形沟道组成，每条沟是一连续流回路的完全混合反应器,整个系统具有完全混合与推流反应双重作用效果。污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，由外沟道进入内沟道，其充氧、混合和推流由水平旋转的转碟完成,在各沟道循环达数十到数百次，昀后经中心岛的可调堰门流出，至二次沉淀池。期间混合液经过数百圈的循回流动后由中心岛所设置的出水溢流堰及浸没的可调闸门进人澄清池,这种浸没的孔口与双重的两个出水堰配合可自动调节池中水位,起到调节充氧量的作用,而不需要电动出水堰。此外，在外沟道横跨安装3台转盘式曝气机，在内沟道横跨安装2台转盘式曝气机，进行供氧兼有较强的推流搅伴作用（如图3）。图3奥贝尔氧化沟结构示意图Fig.3structuralrepresentationofOrbalOxidationDitch在该工艺中，外沟道体积占整个氧化沟体积的60%～65%，溶解氧控制趋于0～1.0mg/L,高效地完成主要氧化作用，内沟道的容积约为总容积的35%～40%，需要较高的溶解氧值（1～2.0mg/L左右）,以保证有机物和氨氮有较高的去除率。奥贝尔氧化沟具有较好的脱氮功能，在外沟道形成交替的耗氧和大区域的缺氧环境，较高程度地发生“同时硝化反硝化”。为提高奥贝尔氧化沟的除磷功能，在上游加设厌氧池,能够进行磷的释放，提供磷的过度吸收的场所,同时提高了污泥的沉降性能。此外，奥贝尔氧化沟具有推流式和完全混合式两种流态的优点。对于每个沟道内来讲，混合液的流态基本为完全混合式，具有较强的抗冲击负荷能力，对于两个沟道来讲，沟道与沟道之间的流态为推流式，有着不同的溶解浓度和污泥负荷，兼有多沟道串联的特性，有利于难降解有机物的去除，并可减少污泥膨胀现象的发生。奥贝尔氧化沟采用的曝气转碟，其表面密布凸起的三角形齿结，使其在接触池达标水污水回流除磷加药生产管线生产管线出泥管城市污水管网达标水排放至太平