污水处理厂中的氧化沟工艺应用探讨

摘要：本文结合工程实例，着重探讨了株洲市某污水处理厂工程设计概况和采用的氧化沟工艺，并提出了污水处理工艺选择、污水处理流程和主要生产建（构）筑物工艺设计，具有一定的参考借鉴意义。
　　关键词：污水处理；氧化沟工艺；设计
　　
　　1工程概况
　　株洲霞湾港污水处理厂设计日处理规模为10×104m3/d，2009年建成，在大量文献调研基础上，通过方案筛选，我们选用氧化沟工艺，日处理4×104m3/d，纳污面积7.84km2,服务人口8.0×104人，工业废水与生活污水比例为1：1，处理后尾水排入湘江流域。
　　2设计水量和水质
　　根据以上预测，到2010年霞湾港地区污水量为7.19～7.73×104m3/d铜塘港地区污水量为1.89～2.09×104m3/d，总计为9.08～9.82×104m3/d。同时参照国内同类型生活污水水质，确定了本设计的设计水量和设计水质（见表3-1）。
　　污水来源    水量（104m3/d）    进水水质（mg/L）
　　        COD    BOD5    SS
　　霞湾港    17个工厂    3.08    152    60    129
　　    株洲化工厂    0.26    380    285    350
　　    生活污水    3.85    280    140    200
　　    小计    7.19    229    120    175
　　铜塘港    选矿药剂厂    0.86    230    110    129
　　    化工助剂厂    0.4    480    200    120
　　    生活污水    0.63    280    140    200
　　    小计    1.89    300    139    151
　　总计    9.08    244    127    170
　　
　　根据表3-1，霞湾港污水处理厂的设计水量为10×104m3/d。设计进水水质为COD250mg/L、BOD5130mg/L、SS170mg/L。霞湾港污水处理厂处理后废水经霞湾港排入湘江。因湘江霞湾河段属Ⅲ类地面水域，根据《污水综合排放标准》（CGB8978-1996）规定，设计出水质为COD60mg/L、BOD520mg/L、SS20mg/L。
　　3污水处理工艺选择与污水处理流程
　　3.1国内常用流程分析
　　近年来，国内外大、中型城市污水处理厂多采用活性污泥法，较少采用生物膜法和氧化塘。本工程主要考虑了以下处理方法。
　　(1)氧化塘法
　　由于污水处理厂的位置正是渔塘，所以本工程首先考虑了氧化塘方案。因氧化塘污泥淤积问题较大，故污水须先沉淀后再进入氧化塘。本污水处理厂污水流量为10万m3/d，按《室外排水设计规范》规定的最小停留时间20d计算，需要氧化塘容积200万m2。处理厂位置的两个渔塘面积为8万m2，临近三渔塘的面积约为4万m2，以水深2m计，其总容积为24万m2，污水仅能停留2.4d。如果满足20d停留时间的需求，则需100万m2的氧化塘面积。按当地地价5万元/亩（即75万元/公顷）估算，如要建氧化塘，即使有足够的土地，也需购地费达7500万元。因此，氧化塘虽有管理简单、运行费用少、耐冲击负荷等优点，但霞湾港污水处理厂无条件选用。
　　(2)普通活性污泥法
　　该法可采用鼓风曝气和表面曝气，我国80年代以前建成的污水处理厂多采用此法。近年来，微孔曝气器等效率较高手曝气器的成批生产，虽提高了鼓风曝气池氧的利用率，使曝气时间与氧化沟近似，但由于采用该方法需设初沉池，其投资将高于氧化沟，而且出水也难以保证达标排放，故本工程不采用此法。
　　(3)氧化沟法
　　氧化沟近年来在国内的应用日多，昆明、桂林、邯郸、长沙等市均有氧化沟污水处理厂。该处理工艺具有构筑物少、处理工艺简单、操作管理简便等特点，实践证明，采用此工艺的污水处理厂投资较省、耐冲击负荷、运行效果较好，一般情况下，BOD5的去除率可达90%左右。近年来，国内氧化沟曝气转盘研究所取得的成果，使氧化沟水深可达4m以上，曝气充氧能力也已提高到2kg/（kw•h）以上，相对地克服了它耗电量大，占地面积较大的缺点。因此，本工程将氧化沟法作为主要考虑方案之一。
　　(4)A/O法
　　这种方法曝气时间较短，电耗较少，虽有一定的脱磷脱氮能力，但其BOD5的去除率仅为60～70%，如要提高BOD5的去除率则要延长曝气时间。霞湾港污水处理厂如采用该法，在常规的曝气时间内，不仅出水水质难以达到一级排放标准的要求，而且其投资也将高于氧化沟。如延长曝气时间，虽可提高处理效率，保证出水水质达标，但也相对失去了它的优点。因此，该处理本工程不予采用。
　　(5)AB法
　　AB法系吸附生物降解（AdsorptionBio-degradation）的简称，它是70年代开始在国处较多采用的一种工艺，国内淄博市污水处理厂、杭州大关污水处理厂等均采用此法。该法不设初沉池，A段和B段回流系统分开，其优点是工艺稳定、耐冲击负荷，对BOD5的总去除率大于80%，因此，该法也作为本工程考虑的方案之一。
　　综上所述，本工程选用的氧化沟法和AB法作为工艺设计方案进行比较。
　　4.2霞湾港污水处理厂工艺方案
　　氧化沟方案——第一方案
　　工艺简要流程及主要技术参数如下：
　　
　　
　　回流污泥
　　设计参数：
　　MLSS300mg/L；
　　MLVSS/MLSS0.7；
　　容积负荷0.4kgBOD5/(m3•d)；
　　污泥负荷0.14kgBOD5/(kgvss•d)；
　　污泥龄12d
　　沉砂池：采用平流式沉砂池，有效容积98m3；停留时间40s。
　　氧化沟：有效容积25675.6m3，有效水深4.5m，水力停留时间6.2h，污泥回流率100%。
　　二沉池：采用φ35周边进水周边出水沉淀池4座，池边高度4.8m，表面负荷1.1m3/（m2•h）。
　　曝气转盘供氧22000kg/d。
　　出水水质：BOD520mg/L，CODCr60mg/L，SS20mg/L。
　　3.3污水处理流程
　　
　　
　　
　　回流污泥
　　剩余
　　
　　滤水上清水污泥
　　
　　
　　在该流程中，氧化沟是本处理工艺的关键单元。采用氧化沟法处理污水，可不设初次沉淀池，悬浮状有机物可在氧化沟中得到好氧稳定，这比设置沉淀池及分离的污泥稳定池要经济，由于氧化沟所采用的污泥龄较长，其剩余污泥量少于一般活性污泥法，而且已经得到部分好氧稳定，不再经污泥消化处理，以节省投资。
　　4主要生产建（构）筑物工艺设计
　　污水处理厂内的生产建（构）筑物包括：粗格栅间及污水泵房、细格栅及平流沉砂池、氧化沟、二次沉淀池、污泥泵房、浓缩池和脱水车间。
　　氧化沟是污水处理厂的主体构筑物。传统的氧化沟是一种延时曝气构筑物，其曝气时间在10—24h。常用的氧化沟有卡鲁赛尔氧化沟和交替工作的氧化沟，前者如昆明兰花沟污水处理厂、长沙第二污水处理厂等，后者如邯郸东污水处理厂和西安污水处理厂等。考虑到交替工作的氧化沟，有一部分或大部分曝气设备是交替闲置的，总体停留时间也较长，虽然由于其运行方式的改变，具有较好的脱磷脱氮的效果，但相对造价较高，故本设计未采用。卡鲁赛尔氧化沟近年来在国内有一定改进，如长沙二污水处理厂的氧化沟，水力停留时间不足4h，对BOD5、COD的处理效果可达到85-90%，且投资低，较适合我国的国情，因此本设计采用卡鲁赛尔氧化沟。
　　目前大多数污水处理厂都采用水平扒流式曝气装置，因为它可以布置在氧化沟的任何位置，有利于经济地构筑大容积的氧化沟。水平推流式曝气装置又分两种，一种是转刷，另一种是转盘。目前随着国内曝气转盘生产技术的发展，其已具有较高的充氧效率，且采用转盘时，又可以将氧化沟水深提高到5m，从而节约占地面积，因此，本工程氧化沟的曝气装置采用曝气转盘。
　　设计参数：MLSS300mg/L；MLVSS/MLSS0.7
　　容积负荷0.4kgBOD5/(m3•d)
　　污泥负荷0.14kgBOD5/(kgVSS•d)
　　污泥龄12d
　　最大污泥回流率100%
　　氧化沟呈椭圆形，共4座，每座氧化沟的矩形尺寸为L×B=64.8×18.2m（内分两槽，槽宽9m），沟两端半圆的半径为9.1m，有效水深4.5m，总有效容积为25675.6m3，水力停留时间6.2h。
　　每座氧化沟采用6台曝气转盘（最大曝气时5用1备），用于供氧和保证污水在氧化沟内的流速不小于0.3m/s，曝气转盘沿氧化沟长度方向布置，转盘直径1400mm，转速50r/min，每台充氧能力68.8kgO2/h，配电机功率30KW。
　　氧化沟的进水采用D1220×9钢管，将来自沉砂池的污水计量后，经D630×9钢管进入每座氧化沟，出水支管采用D820×9钢管，出水总管采用D1420×12钢管，将污水引至配水井。
　　5结束语
　　综上所述，该污水处理厂采用的氧化沟工艺，，效果显著，具有一定的参考借鉴作用。
　　
　　参考文献：
　　[1]施成忠。昆明第一污水厂氧化沟工艺运行实践及分析。中国给水排水，1997，13(3)：17~19。
　　[2]吴昊，刘庆臣，李强利等。氧化沟工艺运行中常见问题与解决方法。给水排水，2002，28(5)：26~29。