改良型卡魯塞爾氧化溝是一種具有A2O工藝特點(diǎn)的氧化溝工藝，在我國污水處理工程中得到廣泛應(yīng)用。氧化溝工藝的運(yùn)行效果與設(shè)計(jì)和運(yùn)行密切相關(guān)。規(guī)范中設(shè)計(jì)參數(shù)的參考值較寬，設(shè)計(jì)中很難得到準(zhǔn)確的值，導(dǎo)致設(shè)計(jì)目標(biāo)與工程結(jié)果存在偏差。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對各類技術(shù)參數(shù)進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析評價(jià)，提出指導(dǎo)性的優(yōu)化建議，提高今后新項(xiàng)目的決策水平。

一、項(xiàng)目概況

河南省鞏義市A 污水處理廠總設(shè)計(jì)規(guī)模5萬m3/d，分兩期建設(shè)運(yùn)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(jī)械反應(yīng)斜板沉淀池+深床脫氮濾池，二級深度處理工藝采用機(jī)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(shù)，脫水后的污泥含水率達(dá)到60%后運(yùn)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(fù)荷運(yùn)行。生化系統(tǒng)中的污泥膨脹和剩余污泥排放不及時(shí)導(dǎo)致后續(xù)沉淀和過濾單元中的污泥運(yùn)行。中期技術(shù)改造實(shí)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(zhì)、氧化溝運(yùn)行、技術(shù)參數(shù)比較、能耗指標(biāo)等方面對氧化溝技術(shù)合理性進(jìn)行了評價(jià)，并根據(jù)技術(shù)改造對結(jié)論進(jìn)行了驗(yàn)證。

二、實(shí)際運(yùn)行水量和水質(zhì)

2.1流水量

2017年1月至2019年7月，日均取水約42000 m3/d，達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模的84%。植物每小時(shí)的取水量波動(dòng)很大，高時(shí)的取水量是低時(shí)的2.5倍。在高負(fù)荷運(yùn)行條件下，瞬時(shí)水量的變化對電廠污水處理系統(tǒng)的負(fù)荷影響很大。

2.2實(shí)際運(yùn)行的進(jìn)、出水水質(zhì)

根據(jù)上一年的運(yùn)行記錄，工廠實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)結(jié)果見表1。

一般來說，工廠的實(shí)際水質(zhì)高于設(shè)計(jì)水質(zhì)。進(jìn)水bo D5/COD≥0.45，BOD5/TN≥4，污水可生化性好。根據(jù)全年各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，COD、BOD5、NH3-N等指標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。

三。氧化溝的運(yùn)行分析

3.1氧化溝設(shè)計(jì)概述

一期共有兩組氧化溝，其中一期原氧化溝設(shè)計(jì)規(guī)模為75萬m3/d，新建氧化溝設(shè)計(jì)規(guī)模為1250萬m3/d，在原氧化溝后期技術(shù)改造中，先后實(shí)施了改表曝為底曝、改建缺氧池、增加動(dòng)力內(nèi)回流、更換潛水推進(jìn)器等措施。一級氧化溝有獨(dú)立的缺氧段和匹配功率的潛水推進(jìn)器，但只實(shí)施了功率內(nèi)回流改造。

3.2運(yùn)營分析

3.2.1沿途氮指標(biāo)分析

總的來說，市政污水處理的主要難點(diǎn)是TN去除率。為了準(zhǔn)確評價(jià)生化池的脫氮性能，本次技術(shù)改造后，沿軌道對一期原氧化溝各功能區(qū)進(jìn)行了分析評價(jià)，結(jié)果見圖2。

一級氧化溝進(jìn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，但進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，但進(jìn)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(shù)參數(shù)評估

為了準(zhǔn)確評價(jià)生化池的技術(shù)性能，在實(shí)際工況下對氧化溝的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，并對進(jìn)出水水質(zhì)和水溫條件下氧化溝技術(shù)參數(shù)的理論值進(jìn)行了測量和比較，見表2和表3。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，第一氧化溝的實(shí)際水力停留時(shí)間和泥齡不能滿足設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)實(shí)際脫氮率不到計(jì)算設(shè)計(jì)值的一半，檢測點(diǎn)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(xì)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(shí)際污泥濃度為5~6g/L，高于設(shè)計(jì)推薦值。根據(jù)分析，本項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)水碳、氮、磷指標(biāo)明顯高于設(shè)計(jì)值，工廠瞬時(shí)進(jìn)水變化較大。為了適應(yīng)較高的有機(jī)負(fù)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(gè)環(huán)節(jié)。一級原氧化溝采用空氣懸浮離心風(fēng)機(jī)，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(jī)，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(fēng)機(jī)。

四。技術(shù)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(dá)到一級A處理標(biāo)準(zhǔn)?？傮w評價(jià)不錯(cuò)。該廠生化池設(shè)計(jì)存在以下問題。

1)氧化溝設(shè)計(jì)池容量太小，停留時(shí)間不足。主要原因是設(shè)計(jì)階段預(yù)測的進(jìn)水水質(zhì)與實(shí)際情況相差較大。

2)技術(shù)改造后的氧化溝外回流和內(nèi)回流的改造點(diǎn)位置不佳，影響回流效果。

3)供氧方式仍采用表面曝氣，運(yùn)行能耗高。

動(dòng)詞 （verb的縮寫）結(jié)論。

對于改良型Carrousel氧化溝的設(shè)計(jì)參數(shù)，建議污泥負(fù)荷為0.05~0.08kgBOD5/(kgMLSS？d)如果沒有反硝化速率的實(shí)驗(yàn)條件，建議取0.02 ~ 0.03 kno 3-N/(kg mlss？d)設(shè)計(jì)泥齡應(yīng)不低于15d。計(jì)算的系統(tǒng)需氧量通常大于實(shí)際運(yùn)行需氧量。對于以生活污水為主的污水處理廠房工程，若計(jì)算氣水比大于5，建議風(fēng)機(jī)按氣水比5∶1配置，并設(shè)置變頻，一般可滿足運(yùn)行要求。

對于氧化溝改造工程，應(yīng)明確幾個(gè)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(yīng)分為獨(dú)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(diǎn)進(jìn)水功能，保證內(nèi)回流、外回流和生化池總進(jìn)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(shè)在水面以下，并利用閘門底部多點(diǎn)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(wù)有限公司)

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