【正文】 試驗運行期間，水溫。實驗中分別對其考察并根據(jù)實驗結(jié)果確定出最佳運行條件和設(shè)計參數(shù)。22哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第3章復(fù)合式氧化溝處理城市污水的研究 實驗運行與控制不同的負荷通過改變進水流量調(diào)節(jié)污水在氧化溝中的停留時間和原水中的有機物濃度而實現(xiàn)。水質(zhì)分析方法采用國家環(huán)保局主編的《水和廢水監(jiān)測分析方法》[65]，見表 28。 分析項目與分析方法實驗運行期間常規(guī)監(jiān)測的項目有：水溫、溶解氧DO、污泥沉降比SV、MLSS、MLVSS、pH、CODcr、NH3N、NO2N、NO3N；并用顯微鏡觀察微生物生長情況。19哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文圖 24 實驗裝置流程示意表 26 試驗主要裝置及設(shè)備表序號123456789名稱氧化溝二沉池表曝器水下推動器充氧泵曝氣頭水箱蠕動泵淺水流速儀規(guī)格有效容積 120L100W270L＞數(shù)量1 個1 個2 臺3 臺1 臺4 個1 個1 臺1 臺 污水水質(zhì)與分析方法 污水水質(zhì)實驗用污水由于實驗在實驗室完成采用人工配制，由蛋白胨、葡萄糖、淀粉、蛋白粉、尿素、NH4Cl、KH2PONa2CO3及少量CaClMgSOFeCl3等微生物生長需要的營養(yǎng)物質(zhì)配制而成，計劃調(diào)整水質(zhì)范圍見表 27。為了調(diào)節(jié)池內(nèi)溶解氧濃度，以適應(yīng)于不同的進水量，另外還備有充氧泵一臺。污水由水箱經(jīng)蠕動泵進入氧化溝,在氧化溝中循環(huán)流動,部分混合液流出氧化溝進入氧化溝一側(cè)合建的平流式沉淀池固液分離后,澄清水排入下水道。復(fù)合式氧化溝所使用填料采用繩掛軟性填料，除了攪拌器和水下推進器處，保持基本均勻地懸掛在氧化溝內(nèi)，使填料淹沒于水面下，每繩懸掛三片，每兩繩平均間隔距離為 100 mm，每兩片填料間距平均為 60 mm?？傞L約 4000 mm。d) (KgCOD/m3圖 23 BCZ 型組合填料示意圖表 25 BCZ 型組合填料技術(shù)參數(shù)比表面積空隙率 成品重量片距掛膜基本重量正常負荷沖擊負荷2 3 333125099~6~8約 450~3＞5 填料確定鑒于以往常用氧化溝通常會出現(xiàn)污泥分布不均勻、污泥沉積、污泥膨脹、污泥上浮、有機負荷過低等問題，比較上述四種填料可見，BCZ 型組合填料是比較適合本研究的一種填料，在四種填料中，其比表面積最大，空隙率也非常高，抗沖擊負荷能力較強，另外此種填料周圍毛狀物掛膜后在水中可自然下垂隨水流飄動，容積負荷高，掛膜快等。d)85973~6~82501~2＞3（4）BCZ 型組合填料BCZ 型組合是半軟性和纖維性填料的優(yōu)化組合，綜合了半軟性填料布水布氣均勻和軟性填料比表面積大，掛膜快的優(yōu)點。圖 22 BS 型半軟性填料示意圖表 24BS 型半軟性填料技術(shù)參數(shù)比表面積空隙率成品重量片距掛膜基本重量正常負荷沖擊負荷（m2/m3）（%）（Kg/m3）(cm/片)（Kg/m3） (KgCOD/m3BS 型半軟性填料有一定的彈性，使用壽命長，老化生物膜易脫落且成細碎狀，使填料不易堵塞，還能提高曝氣設(shè)備的充氧能力。該填料的技術(shù)參數(shù)參見表 23表 23BCI 型生物懸浮填料技術(shù)參數(shù)規(guī)格（mm）150絲徑（mm）~比表面積（m2/m3）130~250比重（g/cm3）~空隙率%97成品重量kg/m315~45BCI 型生物懸浮填料在安裝時，首先在池體內(nèi)用繩網(wǎng)將池隔為幾個單元，16哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文然后在離池底 40050 mm 左右用繩網(wǎng)拉緊，以防球形懸浮填料隨水、氣流飄向一邊或沉入池底；填料暫時中止使用時，可用水沖洗填料，浸泡于水池中，勿在陽光下直接曝曬，以免影響填料的使用壽命；如遇池內(nèi)管道或曝氣系統(tǒng)維修時，只需將懸浮填料打撈倒入另一池內(nèi)，待維修完畢倒入池內(nèi)即可。該填料具有孔隙可變、比表面積大、造價低、耐沖擊、池體內(nèi)空間體積利用率大、無死區(qū)、使用壽命長、安裝維修方便，不需填料支架等特點。網(wǎng)格孔大小適中，既保證了自身的機械強度，又考慮了不被脫落生物膜堵塞。殼體由高分子聚合物注塑而成，球面呈網(wǎng)格狀開孔。其形狀可參見圖 21,產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)參見表 22。YDT 型彈性立體填料與硬性類蜂窩填料相比，空隙可變性大，不堵塞；與軟性填料相比，材質(zhì)壽命長，不粘連結(jié)團；與半軟性填料相比，表面積大、掛膜迅速、造價低廉。由于選材和工藝配方精良，剛?cè)徇m度，使絲條呈立體均勻排列輻射狀態(tài)，制成了懸掛式彈性填料單體。下面對這四種填料作一簡單介紹。 不同類型填料的性能分析綜合多種因素，結(jié)合氧化溝的構(gòu)造及運行特點，該研究考慮選用有機類載體。制作、安裝工藝簡單等要求也影響該種載體被市場和用戶接受的程度。L1）HRT（h）14~~30~50~8500~1500缺氧段 DO≤1，好氧段 DO≥210~55混合液流速（md1）污泥齡（d）pH活性污泥濃度(MLVSS)（mgd）有機物容積負荷（kg BOD5在實驗過程中可根據(jù)運行情況進行適當調(diào)整。d，有機物容積負荷為 ~ kg BOD5/m3 復(fù)合式氧化溝模型的設(shè)計參數(shù)與填料選擇 復(fù)合式氧化溝的設(shè)計與運行控制參數(shù)本研究首先根據(jù)資料調(diào)研設(shè)計了HOD的初級模型，并進行了運行實驗相關(guān)參數(shù)的探討。 有機負荷穩(wěn)定運行階段根據(jù) HRT 對 HOD 運行效能的實驗結(jié)果，確定一個適宜的 HRT 值并維持不變，考察 HOD 在相同流量不同污染物負荷下對各種污染物的去除效果。并同時考察該階段COD和NH3N的去除效果變化情況。 課題研究總體方案本文將在傳統(tǒng)氧化溝的基礎(chǔ)上，設(shè)計新型的復(fù)合式氧化構(gòu)實驗?zāi)Ｐ?，并通過模型反應(yīng)器的啟動與運行，考察其對生活污水的處理效能。另外，HOD 處理系統(tǒng)還具有以下優(yōu)點：能較好地適應(yīng)水質(zhì)水量的變化，運行穩(wěn)定性好，有很強的抗沖擊負荷能力，污染物污泥負荷和容積負荷均可大于常規(guī)氧化溝工藝；污泥凝聚沉降性能較好，極少發(fā)生污泥膨脹；由于生物膜的存在，懸浮污泥濃度較小，污泥產(chǎn)量少，剩余污泥排放量少，可節(jié)約污泥處理費用。這一新型氧化溝工藝形式，增加了溝內(nèi)的生物量，而且使生物相更加豐富，尤其是增長緩慢和世代時間較長的微生物也能夠在生物載體上繁衍生息。近年來，一種新型的氧化溝工藝——復(fù)合式氧化溝（HOD）在全世界引起了廣泛關(guān)注[42]。盡管氧化溝處理各種污水的效果是顯著而又明確的，但仍然存在一些不足之處，如存在污泥沉積、污泥膨脹、污泥上浮、氧化溝有機負荷過低、單一技術(shù)脫氮除磷效果較差等問題[58,59,61]。本課題主要研究內(nèi)容如下：（1）確定復(fù)合式氧化溝的設(shè)計參數(shù)，通過對比選擇填料，設(shè)計制作氧化溝實驗?zāi)Ｐ停?1哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文（2）通過實驗研究分析復(fù)合式氧化溝系統(tǒng)處理生活污水的效能，并對機理進行深入探討；（3）考察復(fù)合式氧化溝處理系統(tǒng)對運行效果的影響因素，確定有工程指導(dǎo)意義的工藝參數(shù)。 主要研究內(nèi)容本研究以城市污水處理廠中的氧化溝為研究對象，擬采用復(fù)合式氧化溝處理系統(tǒng)解決普通氧化溝生物處理系統(tǒng)在實際運行過程中所存在的諸多問題。針對以往氧化溝所存在的問題，仍然需要不斷探索開發(fā)新的技術(shù)或新的改造措施，使氧化溝技術(shù)不斷完善。當處理高濃度工業(yè)廢水時，進水能受到很大的稀釋，對活性污泥細菌的抑制作用能減弱。 污泥產(chǎn)量少，污泥性質(zhì)穩(wěn)定由于氧化溝所采用的污泥齡一般長達20~50 d，污泥在溝內(nèi)得到了好氧穩(wěn)定，污泥生產(chǎn)量也較少，因此使污泥后處理大大簡化，節(jié)省處理廠運行費用，且便于管理。此外，當氧化溝處理出水有氨氮指標的要求時，一般不需增加很多投資和運行費用，而其他處理方法則不同，由此可顯示出氧化溝的優(yōu)越性。 基建投資省，運行費用低美國EPA對不同的生物處理工藝的基建和運行費用的分析比較結(jié)果表明，當處理的規(guī)模分別為 3785 m3/d和 37850 m3/d時，氧化溝污水處理廠的基建投資分別為傳統(tǒng)活性污泥法的 60%和 80%。脫氮效果可達 80%，在缺氧區(qū)中，原污水中的有機物可作為反硝化菌的碳源，硝酸鹽被反硝化菌還原而放出氮氣。設(shè)計恰當、運行良好的氧化溝由于可以在氧化溝內(nèi)形成好氧區(qū)和缺氧區(qū)，從而可以實現(xiàn)脫氮。而傳統(tǒng)的活性污泥法雖可在 85%~90%的時間內(nèi)獲得TSS、BOD5小于 30 mg/L的出水，但卻只有 25%~40%的時間可獲得TSS、BOD5小于 10 mg/L的出水。另外，運行情況處于平均水平的氧化溝污水廠的可靠性，明顯優(yōu)于其他生物處理工藝（見表 13）。表 11 和表 12 分別為美國EPA（ Environmental Protection Agency）對29 家氧化溝處理廠運行資料的統(tǒng)計結(jié)果和對其他生物處理法運行效果的統(tǒng)計資料。氧化溝運行靈活還表現(xiàn)在它曝氣程度的可調(diào)節(jié)性，通過調(diào)節(jié)出水溢流堰的高度可以改變氧化溝的水深，進而改變曝氣裝置的淹沒深度，也可調(diào)節(jié)曝氣裝置電機的轉(zhuǎn)速，使其充氧量適應(yīng)運行的需要，并可對水的流速起一定的調(diào)節(jié)作用。氧化溝可以呈園形、橢圓形或馬蹄形等；可以是單溝或多溝系統(tǒng)；多溝系統(tǒng)可以是一組同心的互相連通的溝渠，也可以是互相平行、尺寸相同的一組溝渠，有與二沉池分建的，也有合建的氧化溝；合建的氧化溝又有體內(nèi)式船形沉淀池和體外式側(cè)溝式沉淀池等。常用的曝氣設(shè)備有轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)盤、表面曝氣和射流曝氣等。氧化溝曝氣設(shè)備的發(fā)展，在一定程度上反映了氧化溝工藝的發(fā)展。在各種活性污泥法及其改變法中，以氧化溝的維護管理最為簡單，產(chǎn)生機械故障的可能性相對較小。使污水處理廠的面積不僅沒有增大，相反可能還會縮小。 工藝流程簡單，構(gòu)筑物少，運行管理方便在氧化溝處理系統(tǒng)中，由于其特殊的構(gòu)造，不需要設(shè)置初沉池，污水只經(jīng)過格柵和沉砂池即可進入氧化溝。利用氧化溝內(nèi)的水力混合條件，采取一些適當?shù)妮o助設(shè)施，以保證溝內(nèi)良好的混合狀態(tài)，這在理論和工程實踐上都具有十分重要的意義。由于此工藝的水力停留時間為 10~40 h，因此可知污水在其整個停留時間內(nèi)要完成 20~120 個不等的循環(huán)，這就賦予了氧化溝一種獨特的水流特征，即氧化溝兼有完全混合式和推流式的特點 水力特性氧化溝有別于其他的生物處理系統(tǒng)的一個重要原因，就是它具有獨特的水力學(xué)特性。進水裝置和出水裝置構(gòu)造簡單，如進水裝置只有一根進水管。 氧化溝技術(shù)的特征與優(yōu)缺點 氧化溝技術(shù)特征氧化溝技術(shù)的特征[30]可總結(jié)為以下三個方面： 7 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 構(gòu)造特征池體狹長，可達數(shù)十米，甚至達到數(shù)百米以上，池深度較淺，一般在 2 m 左右。如：1995 年[42]，武漢石油化工廠的楊思純等人進行了生物膜法氧化溝處理煉油污水的中試研究；1996 年[43]，何太江等人對生物膜氧化溝污水處理性能進行了探索；陳榮林[44]進行了混凝兼性生物膜氧化溝處理漂染水的實驗研究，張蕓華等人[16]采用水生植物氧化溝進行了治理橡膠廢水的試驗。較典型的有側(cè)溝型、BMTS型和船型等。這里所說的一體化氧化溝是指曝氣凈化與固液分離操作同在一個構(gòu)筑物中完成，污泥自動回流，連續(xù)運行，設(shè)備利用率為 100%。最早的 Pasveer 氧化溝也是一體化氧化溝，因為它是間歇運行，曝氣和沉淀是利用一溝完成的。因此可以看出，Orbal氧化溝的這種串聯(lián)形式，兼具了完全混合式與推流式的優(yōu)點[30]。例如，對氧的吸收率進水渠最高，出水渠最低，相應(yīng)溶解氧濃度從外溝到內(nèi)溝依次增高，渠與渠之間有相當大的變化。Orbal型氧化溝是由多個同心的溝渠組成，溝渠呈圓形或橢圓型，進水先引入最外的溝渠，在其中不斷循環(huán)的同時，依次引入下一個溝渠，最后從中心溝渠排出，這相當于一系列完全混合反應(yīng)池串聯(lián)在一起。Orbal型氧化溝又稱同心溝型氧化溝，是一種多渠道的氧化溝系統(tǒng)，在該 6