【導讀】福建圣農(nóng)發(fā)展股份有限公司污水廠深度處理工程可行性研究報告

　　

【正文】 理復雜，本工程不推薦采用。 園區(qū)脫氮除磷污水處理的活性污泥法污水處理工藝主要有三個系列： ① 氧化溝 系列； ② AO 系列； ③ SBR 系列； （ 1） 氧化溝系列工藝 氧化溝（ Oxidation Ditch）又名氧化渠，因其構筑物成封閉的溝渠而得名。因為污水和活性污泥混合液在環(huán)形的曝氣渠道中不斷流動，有人稱其為 “ 循環(huán)曝氣池 ”“ 無終端的曝氣系統(tǒng) ” 。 氧化溝在本世紀 50 年代由荷蘭衛(wèi)生工程研究所發(fā)明。氧化溝具有基建投資省，操作管理簡便，耐沖擊負荷，處理效果好并且有生物脫氮除磷功能等優(yōu)點。自 1954 年在荷蘭建成第一座間歇式運行的氧化溝以來，氧化溝在歐洲、北美、南非及澳大利亞等地區(qū)得到了迅速的推廣應用。氧化溝 處理技術 進入我國 市場較晚，但其發(fā)展勢頭卻非常迅猛。 目前應用到城鎮(zhèn)污水處理的氧化溝系列主要有卡魯塞爾（ Carrousel）型、奧貝爾（ Orbal）型和雙溝（ D 型）與三溝（ T 型）氧化溝。 卡魯塞爾 2020（ Carrousel2020）氧化溝 卡魯塞爾氧化溝 ， 由荷蘭 DHV 公司發(fā)明，并以 “ Carrousel” 為商標在世界許多國家（包括中國在內(nèi)）注冊，又稱循環(huán)折流式氧化溝，多采用機械曝氣，國內(nèi)桂林市東區(qū)污水廠、昆明市污水廠均采用這種形式。在氧化溝前設置厭氧區(qū)和缺氧區(qū)，改良成A2/O（厭氧 /缺氧 /好氧）氧化溝法，不僅可滿足脫氮除 磷要求，而且不需要混合 液 回流設施，符合目前 現(xiàn)在處理出水水質(zhì)要求 。 卡魯塞爾 2020（ Carrousel2020）氧化溝曝氣設備采用曝氣轉碟，其表面密布凸起的三角形齒結，使其在與水體接觸時將污水打碎成細密水花，具有較高的充氧能力和動力效率。通過改變曝氣機的旋轉方向、浸水 深度、轉速和開停數(shù)量，可以調(diào)整供氧能力和電耗水平。尤其是蝶片可 方便的拆裝，更為優(yōu)化運行提供了簡便手段。另一方福建圣農(nóng)發(fā)展股份有限公司污水廠 深度處理工程 可行性研究報告 21 面，由于轉碟具有極強的整流和推流能力，氧化溝有效水深 一般在 4 米 左右 ，即使因優(yōu)化控制需要而減少曝氣轉碟運行臺數(shù)時，一般也不會發(fā)生沉淀現(xiàn)象這 是曝氣轉碟和氧化溝所獨具的優(yōu)點。 卡魯塞爾 2020（ Carrousel2020）氧化溝工藝特點如下： ① 對水質(zhì)水量適應性強，具有較強的耐沖擊負荷能力，通過曝氣區(qū)的完全混合作用，使污水得到最大程度的稀釋。在正常的設計流速下，渠道中混合液的流量是進水流量的 50~100 倍，曝氣池中混合液平均 5~20 分鐘完成一次循環(huán)，這種流型不但可以防止短流，而且還可以通過完全混合作用產(chǎn)生很強的耐沖擊負荷能力?？蛇m用于小規(guī)模污水處理廠，也可適用于大規(guī)模的污水處理廠。 ② 既 具有卡魯塞爾（ Carrousel）氧化溝的優(yōu)點，又具有 A2/O 工藝的某些特征，處理效果好， BOD5 去除率可達 95~99%；脫氮率達 90%以上；除磷效率 80%以上。在渠道中得到推流式模型的某些特征，這樣帶來的好處之一是經(jīng)過曝氣的污水在流到出水堰時會形成良好的混合液絮凝體，這種絮凝體可以提高二沉池內(nèi)的污泥沉降速度澄清效果。 ③ 曝氣采用曝氣轉碟，有較高的傳氧推動力，因此氧的轉移效率較高。 ④ 具有很強的輸入動力調(diào)節(jié)能力，而且在調(diào)節(jié)過程中不損失其混合攪拌的功 能，調(diào)節(jié)性能好，節(jié)能效果顯著。 ⑤ 獨特的池型設計可使混合液回流倍數(shù)達到 6~7 倍，混合液濃度較高，且不需要混合液回流設施。 ⑥ 運行管理簡單，技術成熟、性能可靠，成功運用實例多。 卡魯塞爾 2020（ Carrousel2020）氧化溝工藝其流程如下： 圖 32 卡 魯塞爾 2020（ Carrousel2020）氧化溝 流程簡圖 進水 厭氧段 缺氧段 卡魯塞爾氧化溝 出水 回流污泥 剩余污泥 二沉池 福建圣農(nóng)發(fā)展股份有限公司污水廠 深度處理工程 可行性研究報告 22 奧貝爾（ Orbal）氧化溝 奧貝爾氧化溝 60 年代在美國發(fā)明。奧貝爾氧化溝由三個橢圓形的溝道組成，來自沉砂池的污水與回流污泥混合后首先進入外溝道，再依次進入中溝道和內(nèi)溝道，最后經(jīng)中心島的出水堰排至二沉池。奧貝爾氧化溝 ， 采用轉刷或轉盤曝氣，盤面密布凸起齒結，盤片與水體接觸時，可將污水打碎成細密水花，具有較高的混合充氧能力，因此成為奧貝爾氧化溝的首選設備。奧貝爾氧化溝工藝特點如下： ① 橢圓形溝道，能充分利用水流慣 性，溝渠內(nèi)混合液流速可達 ，不產(chǎn)生污泥沉積。 ② 處理效果較好。污水在奧貝爾氧化溝的外溝道流動 150~250 圈后，才能進入中間溝道。 DO 從轉盤后的好氧狀態(tài)迅速降到缺氧狀態(tài)，混合液在有氧缺氧區(qū)的交換達500~1000 次，從而完成硝化反硝化過程的快速交替，因此具有較高的生物脫氮功能。 ③ 在奧貝爾氧化溝的外溝道，污染物（ F）濃度高，污泥（ M）濃度低，污泥負荷（ F/M）高；隨著污水依次進入中間溝道和內(nèi)溝道，污染物（ F）濃度不斷減少， 而污泥濃度（ M）不斷增加，污泥負荷（ F/M）隨時間、空間遞減，因此具有較高的生化反應推動力和較好的出水水質(zhì)。 ④ 供氧量調(diào)整靈活。奧貝爾氧化溝 ， 可以通過改變轉盤的旋轉方向、轉速、浸沒深度和轉盤安裝個數(shù)，把池內(nèi)的 DO 值維持在最佳工況。 ⑤ 由于快速的循環(huán)交換，污水在外溝道進行硝化反硝化的同時，又不斷與剛剛進入的原污水混合，保證了充足的碳源（生物脫氮要求 BOD5/TKN=46）。 ⑥ 在奧貝爾氧化溝的外溝道具 有較強的同時硝化和反硝化功能。 三溝式氧化溝 三溝式氧化溝：屬于交替工作式氧化溝，由丹麥克魯格（ Kruger）公司創(chuàng)建，我國邯鄲市東污水處理廠就是采用該工藝，它由三條同容積的溝槽串聯(lián)組成，兩側的 A、C 池交替作為曝氣池和沉淀池。中間 B 池一直為曝氣池。原污水交替池進入 A 池或 B池或 C 池，處理出水則相應地從作為沉淀池的 C 池或 A 池流出，這樣提高了曝氣轉刷的利用率達 59%左右，另外也有利于生物脫氮。一般采用水平軸轉刷曝氣，兩側溝的轉刷是間歇曝氣，以使污水處于缺氧狀態(tài)，中間溝的轉刷是連續(xù)曝氣。 三溝式氧化溝的特點如下 ： 福建圣農(nóng)發(fā)展股份有限公司污水廠 深度處理工程 可行性研究報告 23 ① 此類氧化溝就是一個 A/O 活性污泥系統(tǒng)?？赏瓿捎袡C物的降解和硝化、反硝化過程，能取得良好的 BOD5 去除效果和脫氮效果。 ② 流程簡單，無需設置初沉池和二沉池及污泥回流設備。 ③ 管理方便，由于處理設施少，又沒有沼氣系統(tǒng)，不存在危險性，管理大大簡化。 ④ 處理效果好，去除有機物效率高，還有脫氮除磷功能。 ⑤ 基本投資省，處理成本低。 ⑥ 提升水泵揚程較低。 ⑦ 可簡易石砌梯形降低造價。 三溝式氧化溝的缺點： ① 容積利用率低，池容相對較大。 ② 三溝污泥濃度相差大，影響池容利用。 ③ 除磷效率不高。 ④ 池深較淺，占地較大。 DE 型氧化溝 DE 型氧化溝是丹麥克魯格公司在間歇運行的氧化溝基礎上發(fā)展的一種新型的氧化溝。 DE 氧化溝為雙溝系統(tǒng)，氧化溝與 二 沉池分建，并有獨立的污泥回流裝置，是在普通氧化溝基礎上改進的一種新形式，氧化溝作為整個工藝的核心，通過控制污水的流向和轉刷的轉速，創(chuàng)造好氧和缺氧兩上生化環(huán)境，該系統(tǒng)不僅能去除污水的 BOD和實現(xiàn)生物脫氮，若在氧化溝之前增設厭氧段，還可以實現(xiàn)生物除磷。也就是說， DE氧化溝將曝氣池和缺氧池有機融合在一起，池容得到了更充分的利用，如此的優(yōu)化組合，使其在占地和基建投資方面，與一般的脫氮、除磷工藝相比顯得更為優(yōu)越。 DE 氧化溝生物脫氮作用是通過氧化溝本身特殊的運行方式創(chuàng)造一定條件使硝化作用在氧化溝中交替發(fā)生而完成的。 由于氧化溝系統(tǒng)的污泥泥齡較長，一般為 1030d，池中硝化作用進行的比較充分，污水中氨氮基本上可完氧化成硝酸鹽。為了進一步脫氮，就要使反硝化作用得以進行，其主要條件是維持缺氧條件和有機碳源，使反硝化菌繁殖， DE 氧化溝生物脫氮作用正是按此原理操作運行的。 DE 氧化溝還可以用來進行生物除磷，可以在 DE氧化溝之前設置一厭氧池（亦稱生物選擇池），其作用一是抑制絲狀菌的增長，防止污泥膨脹，改善污泥的沉淀性能，福建圣農(nóng)發(fā)展股份有限公司污水廠 深度處理工程 可行性研究報告 24 活性污泥回流 二是細菌的厭氧段把磷從化合狀態(tài)下釋放出來，污水中 BOD 濃度下降，而磷含量上升，隨后在好氧段內(nèi)細菌吸收在厭氧段釋 放出的磷和原污水中的磷，形成高含量的磷污泥，利用排除剩余活性污泥去除水中的磷。生物選擇池配有攪拌器，以防止污泥沉積，污水經(jīng)過厭氧 好氧段達到除磷目的，而與缺氧 好氧段聯(lián)合達到脫氮、除磷。 DE氧化溝除磷就是按照此原理進行設計和運行的。 （ 2） A O 系列工藝 傳統(tǒng)活性污泥法是應用最早的工藝，它去除有機物的效率很高，在處理過程中產(chǎn)生的污泥采用厭氧消化方式進行穩(wěn)定處理，對消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和運行費用都比較低，因而得到廣泛應用。但是對氮磷的去除效果不高。近年來，隨著國家對環(huán)保要求以及水體富營養(yǎng)化的 日趨嚴重，對氮磷要求更高，于是出現(xiàn)了活性污泥法的改進型 A/O 法和 A/A/O 法。 A/O 法有兩種，一種是用于除磷的厭氧 好氧工藝；一種是用于脫氮的缺氧 好氧工藝； A2O 法是脫氮除磷兼具的處理工藝。 A2O 工藝 對于有除磷脫氮要求的大型污水處理廠，傳統(tǒng) A2O 一般是首選工藝， A2O 法是70 年代在厭氧 缺氧工藝上開發(fā)出來的同步除磷脫氮工藝，因此具有生物除磷和脫氮的能力。流程簡圖見圖 33。 圖 33 A2O 流程簡圖 在該工藝流程內(nèi)， BOD SS和以各種形式存在的 氮 和磷一一被去除。 A2O生物脫H氮 除磷系統(tǒng)的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌組成。在 AAO生化池首段厭氧池 ， 主要是聚磷菌進行磷的釋放，使污水中 P的濃度升高，溶解性有機物被細胞吸收而使污水中 BOD5 濃度下降；另外 NH3N因細胞的合成而被去 除一 小 部分，使污水中 NH3N濃度下降，但 NO3N含量沒有變化。在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機物作碳源，將回流混合液中帶入的大量 NO3N和 NO2N還原為 N2 釋放至空氣中，混合液回流 出水 進 水 厭氧池 (A) 缺氧池 (A) 好氧池 (O) 二沉池 福建圣農(nóng)發(fā)展股份有限公司污水廠 深度處理工程 可行性研究報告 25 從而達到 脫 氮 的目的，因此 BOD5 濃度繼續(xù)下降， NO3N濃度大幅度下降，而磷的變化很小。在好氧池中，有機物被微生物生化降解后濃度繼續(xù)下降；有機氮被氨化繼而被硝化，使 NH3N濃度顯著下降， 但隨著硝化過程的進展， NO3N的濃度增加， P將隨著聚磷菌的過量攝取，也以較快的速率下降。 A2O 工藝應用較為廣泛，歷史較長，已經(jīng)累積有一定的設計和運行經(jīng)驗，通過精心的控制和調(diào)節(jié)，可以獲得良好的脫氮除磷效果，出水水質(zhì)穩(wěn)定，主要應用在國內(nèi)大中型的污水處理廠。 Bardenpho 工藝（兩級 A/O） 巴頓浦脫氮除磷工藝是在 A/O 脫氮工藝的基礎上增設了一個缺氧段和好氧段，所以該工藝又稱四段強化脫氮工藝。其工藝流程簡圖如 圖 34： 圖 34 Bardenpho 工藝流程簡圖 增設的第二缺氧段能對從第一好氧段 ， 流入的混合液中的 NO3N 在反硝化菌作用下進行反硝化脫氮，使脫氮率高達 90%~95%，而增設的第二好氧段 ， 能提高出流混合液中的 DO 濃度，防止在沉淀池內(nèi)因缺氧產(chǎn)生反硝化，干擾 污泥 的沉降，從而改善了沉淀池中 污泥 的沉降性能。四段 Berdenpho 工藝脫氮率高，但除磷效果差。 Phoredox 工藝 為了提高除磷率， Phoredox 工藝在 Bardenpho 工藝的基礎上，在第一個缺氧池前增加了一個厭氧段。 缺氧池 好氧池 缺氧池 好氧池 沉淀池 進 水 混合液回流 污泥回流 福建圣農(nóng)發(fā)展股份有限公司污水廠 深度處理工程 可行性研究報告 26 圖 35 Phoredox 工藝 流程簡圖 增加的厭氧段保證了磷的釋放，在好氧條件下有更強的吸收磷的能力，提高了除磷效率。最終 ，好氧段（ Ⅱ ）為混合液提供短暫的曝氣時間，也會降低二沉池出現(xiàn)厭氧狀態(tài)和釋放磷的可能性。這種工藝將回流污泥與污水在厭氧池完全混合，接下來是兩組的硝化與反硝化池。這種組合能徹底實現(xiàn)反硝化作用，特別適用于低負