立体循环一体化氧化沟处理城市污水研究

立体循环一体化氧化沟处理城市污水研究1工艺特点立体循环一体化氧化沟由曝气转刷、上下两层沟道及沉淀区组成，其特点是：①化沟的上层为好氧区，下层为缺氧区，混合液在上下循环过程中完成降解有机物和生物脱氮过程；②氧区在底层不与大气接触，缺氧环境形成快。与常规氧化沟相比，采取上下两层沟道立体循环方式减少占地面积约50%；③淀区与氧化沟合建(建在氧化沟的一端)，沉淀的污泥可自动回流到氧化沟内，无需污泥回流设备，④立体循环一体化氧化沟结构形式如图1所示。该装置由有机玻璃制成，总有效容积为33L。2试验条件与方法原水取自城市污水检查井。试验期间的水质见表1。在试验过程中，装置内混合液的温度随季节而变化，基本维持在11～28℃。表1原水水质项目范围平均值pH6.84～8.17.2SS(mg/L)55～651152COD(mg/L)289～1147628BOD5(mg/L)119～470257NH3-N(mg/L)45～6759.1TN(mg/L)65～8779.4BOD5/TN3.2在试验系统内混合液的循环流动由转刷推动。转刷的功能一是充氧，二是使混合液循环流动，底部不发生污泥沉积。根据设计要求，当转刷淹没深度确定后调节转刷转动速度可以保证沟内DO浓度及水流速度的要求。试验期间氧化沟上层沟道的DO≥2mg/L，下层沟道保持缺氧状态。混合液的循环流速平均为0.25m/s，未出现污泥沉积现象。试验初期进水量为0.33L/h，逐渐增至6L/h，污泥浓度由0.9g/L逐渐增至5.0g/L。在稳定运行期间污泥浓度保持在2.0～4.9g/L，污泥负荷为0.08～0.14kgBOD5/(kgVSS·d)。每天监测温度、进水流量、DO和pH值，进出水中的SS、COD、NH3-N、NO3-N、NO2-N、TN等项目每周测2次，分析方法采用标准方pH值用PHS-3C型pH计测定；DO用YSI52型DO仪测定；NO3-N和NO2-N等采用离子色谱分析仪测定；COD和BOD5分别用CTL-12型化学需氧量快速测试仪和BODTrakTM3结果与讨论3.1对有机物的去除稳定运行期间系统对COD的去除效果见图2(系统SRT=30d，HRT=10h)由图2可看出，系统的COD去除率达到95%。当进水COD＜1000mg/L时出水COD＜50mg/L系统对BOD5的去除效果见图3。由图3可见，系统对BOD5的去除率＞98%。运行期间进水COD和BOD5平均值分别为628mg/L和257mg/L，出水分别为37mg/L和5mg/L3.2对氮的去除系统对氨氮的去除效果如图4所示。在运行期间系统内氨氮负荷为0.011～0.02kg/(kgVSS·d)，BOD5负荷为0.08～0.12kg/(kgVSS·d)。由图4可知，进水NH3-N浓度为45～67mg/L，出水中NH3-N平均浓度为1mg/L,对NH3-N去除率达99%。由此可见，该系统同样具有常规氧化沟的良好硝化效果。由于氧化沟的下层沟道处于缺氧状态，因此可发生反硝化，试验装置出水中NO3-N平均浓度为6.5mg/L，对TN的去除效果见图5在稳定运行情况下，进水TN浓度为70～80mg/L，出水TN浓度为7mg/L左右，对TN的去除率＞90%。3.3对出水SS浓度的控制试验系统出水的SS浓度与进水SS浓度、泥龄、沉淀区的沉淀时间及分离效果等因素有关。运行期间装置进、出水中SS浓度的变化见图6(SRT为10～30d)由图6可见，装置出水中SS浓度随进水SS浓度的变化而波动，但系统对SS去除率保持在90%以上。沉淀区沉淀时间对出水SS浓度影响较大。当进水SS浓度＜150mg/L、沉淀时间＞0.6h时，出水SS浓度＜15mg/L。在试验中发现，当进水SS浓度为650mg/L、沉淀时间为1.1h，出水SS浓度为48mg/L；将沉淀时间延长至1.5h，出水SS浓度为36mg/L。由此可见，当进水中SS浓度较高时需将沉淀时间适当延长。在试验期间没有出现污泥膨胀现象，氧化沟内SVI值为50～260mL/g，进水SS为150mg/L左右，出水SS＜15mg/L。4影响因素分析4.1HRT的影响HRT是影响氧化沟去除有机污染物的主要因素之一。当进水COD浓度为480mg/L左右、水温为23℃、HRT＜5h时，对COD去除率＜75%；随着HRT的延长，出水COD浓度迅速降低，去除效率明显提高。当HRT＞6h时，出水COD浓度＜50mg/L，去除率＞90%；但HRT＞10h当进水COD浓度增加时，氧化沟的HRT应相应增加以保证获得较高的COD去除率。此外，在试验条件下当COD具有较高的去除率时，对TN的去除率始终保持在90%以4.2温度的影响在试验系统内温度对COD去除效果的影响如图7所示。由图7可知，水温为12～15℃时COD去除率约为89%；水温＞15℃时COD去除率＞90%温度对TN去除率的影响较明显，当总氮负荷≤0.08kg/(kgMLVSS·d)、BOD5负荷为0.08～0.14kgBOD/(kgMLVSS·d)、温度为11～13℃时，对TN的去除率为75%左右；随温度升高，对TN的去除率明显增加，温度＞15℃时对TN的去除率＞90%。这是因为氧化沟中形成缺氧状态时温度对反硝化的影响是5结论立体循环一体化氧化沟能够有效地去除污水中的有机污染物，对COD去除率达到95%，相应的BOD5去除率为98%。同时，由于在下层沟道形成缺氧区，有利于生物脱氮。在HRT为10h、SRT为30d时，对NH3-N的去除率达到99%、对TN的去除率＞90%立体氧化沟的优点是：①由于活性污泥混合液呈立体循环，故在同等处理能力下较常规氧化沟节省占地面积约50%；②实现了污泥自动回流，沉淀分离器置于立体氧化沟的一端，不改变主沟混合液的流态，不造成能量损失，因而更加节能；③整个系统结构紧凑、占地少、投资少、操作方便，是适合现阶段我国