反冲洗过滤器氧化沟污水处理工艺及其发展

反冲洗过滤器氧化沟污水处理工艺及其发展

氧化沟又名连续循环曝气池 , 是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺自投入使用以来。由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点,已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。目前应用较为广泛的氧化沟类型包括: 帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟、奥尔伯氧化沟、T 型氧化沟、DE 型氧化沟和一体化氧化沟。

本文主要介绍氧化沟的结构、机理、存在的问题及其***新发展。

曝气器氧化沟是由荷兰卫生工程研究所在上世纪50年代研制开发的废水生物处理技术, 是活性污泥法的一种改型, 属延时曝气的一种特殊形式。其基本特征是曝气池呈封闭、环状跑道式, 池体狭长, 池深较浅, 在沟槽中设有表面曝气装置。废水和活性污泥以及各种微生物混合在沟渠中作不停地循环流动, 完成对废水的硝化与反硝化处理。生物氧化沟兼有完全混合式、推流式和氧化塘的特点。在技术上具有净化程度高、耐冲击、运行稳定可靠、操作简单、运行管理方便、维修简单、投资少、能耗低等特点。氧化沟在空间上形成了好氧区、缺氧区和厌氧区, 具有良好的脱氮功能。从氧化沟的运行方式看, 分为连续运行和交替运行, 而在连续运行方式中, 氧化沟作为曝气池使用, 必须设二沉池, 从而又有分建和合建的区分; 帕斯韦尔、卡鲁塞尔、奥贝尔氧化沟均属连续运行方式。而多沟方式, 往往不设二沉池, 氧化沟系统的一部分可以当作沉淀池交替运行。氧化沟工艺在我国污水处理领域取得了飞速发展, 许多大学对此均深有研究, 如今氧化沟工艺已经成为一种成熟的活性污泥污水处理工艺在全国范围内得到广泛应用。

几点认识当前活性污泥法在污水处理工艺选择中占约90% , 而成熟的氧化沟工艺无疑成为活性污泥处理方法的首选, 在某种程度上它同时具备了厌氧——缺氧——好氧的功能, 与A-A-O生物脱氮工艺甚至有异曲同工之妙, 然而在大型污水处理厂的建设方面, 氧化沟工艺仍然有待进一步改进。氧化沟技术的发展不仅体现在数量增加上, 也体现在处理规模和处理对象的不断扩大上。氧化沟的处理能力为500 万人口当量至1000 万人口当量, 既能用于生活污水的处理, 也能用于工业废水和城市污水的处理。经过几十年的实践和发展, 氧化沟技术被认为是出水水质好、运行稳定、基建投资费用和运转费用低的污水生物处理方法。根据其构造和运行特征, 并根据不同的发明者和专利情况氧化沟可分为不同的类型, 下面介绍几种工程中常用的具有代表性的氧化沟。

1 氧化沟

1.1 氧化沟的特征

氧化沟是一种单沟式环形氧化沟, 水深5 m 以上, 水与污泥混合后在沟渠内作不停地循环流动。每组沟渠的同一端安装一个垂直表面曝气机, 该曝气机兼有供氧和推流搅拌作用。 氧化沟独特的池型与相应的曝气设备布局使之形成了靠近曝气机下游的富氧区和曝气机上游以及外环的缺氧区, 这不仅有利于生物凝聚, 还使活性污泥易于沉淀。由于曝气机周围的局部地区能量强度比传统活性污泥曝气池中的能量强度高很多, 使得氧的转移效率大大提高, 平均传氧效率达到至少2.1 kg/( kW·h) 。因此, 氧化沟具有极强的混合搅拌耐冲击能力。当有机负荷较低时, 可以停止某些曝气器的运行, 在保证水流搅拌混合循环流动的前提下, 节约能量消耗。和其他氧化沟工艺相比, 氧化沟占地面积少, 土建费用低, 节能效果显著, 管理维护简单。其BOD 去除率高达95%～99%, 脱氮率可达90%以上, 除磷率在50%左右, 如配以投加混凝剂, 除磷效果可达95%。所以, 在所有的氧化沟处理工艺中它的应用***广泛。

1.2 氧化沟的发展

发展历程可分为三代: ***代普通氧化沟以去除BOD 为主要目的, 系统内具备模糊的 A/O 系统, 硝化作用和反硝化作用发生在同一池中, 具有一定的脱氮除磷效果。第二代氧化沟系统强化了普通氧化沟系统的脱氮除磷功能, 此系统在普通氧化沟前增加一个厌氧池和一个缺氧池, 以便有利于脱氮除磷。第三代氧化沟是在氧化沟系统前再加一个生物选择区。该生物选择区是利用高有机负荷筛选菌种, 抑制丝状细菌的增长, 提高各污染物的去除率。其后的工艺原理与氧化沟系统相同。

2 氧化沟

氧化沟是具有脱氮除磷的新工艺之一, 因其在技术、经济上具有独特优势而受到国内外污水处理界的重视。 氧化沟是一种多渠道氧化沟系统, 一般由3 条同心圆形成或椭圆形渠道组成, 各渠道之间相通。进水先引入***外侧的渠道, 在其中不断循环流动的同时, 依次进入下一个渠道, 相当于一系列完全混合反应池串联在一起, ***后从中心渠道排出。渠内设导向阀, 使进水位于出水口的下游, 以避免污水的短流。曝气设备多采用曝气转盘, 转盘的数量取决于渠内所需的溶解氧量, 水深一般3.5 m～4.5 m, 并保持沟底流速为0.3 m/s ～0.9 m/s。在3 条渠道系统中, 从外到内, ***渠道的容积约为总容积的60%～70%, 第二渠约为总容积的20%～30%, 第三渠则仅占总容积的10%。在运行时应保持***、二及三渠的溶解氧分别为0 mg/L,1 mg/L,2 mg/L,即所谓三沟DO 的0- 1- 2 梯度分布。***渠中氧的吸收率很高, 通常高于供氧速率, 供给的大部分溶解氧立即被消耗掉; 在第二、三渠道中, 氧的吸收率低, 尽管反应池中的供氧量比较低, 溶解氧的量却可以保持较高水平。这种供氧方式有以下几个优点: 一是***渠的供氧既能满足降解BOD 需要, 又能维持渠内的溶解氧为零, 这样既能节约能耗, 又能满足反硝化条件; 二是在***渠缺氧的条件下, 微生物可进行磷的释放, 以使它们在好氧环境下吸收废水中磷, 达到除磷效果; 三是在3 条沟渠中形成较大的溶解氧梯度, 有利于提高充氧效率。

随着氧化沟工艺优越性的展现, 采用此工艺的污水处理厂日益增多。我们应对该工艺进行更进一步的实际应用考察和性能研究, 为今后的工程设计和运行管理提供参考依据和技术指导, 使其适合国内需要且能***大限度地发挥功效。

3 交替式氧化沟

交替式氧化沟有二池交替( D 型) 和三池交替( T 型) 运行的氧化沟。它们可以在不设二沉池的条件下连续运行,沟深可以在2 m～3.5 m 之间调整。D 型氧化沟由容积相同的A,B 两池组成, 串联运动, 交替地作为曝气池和沉淀池, 一般以8 h 为一个运动周期。

D 型交替式氧化沟以去除BOD 为主, 若要同时脱氮除磷, 就需在氧化沟前后分别增设厌氧池和沉淀池。而三沟式氧化沟脱氮除磷可在同一反应器中完成。总之, 这种交替式运行工艺提高了处理效率, 同时脱氮除磷效果显著。但其容积利用率比较低, 使其占地面积远远大于其他氧化沟工艺, 因此在选择工艺时, 应慎重考虑, 权衡利弊。

4 一体化氧化沟

一体化氧化沟又称合建式氧化沟。广义地说, 一体化氧化沟就是不单独设二沉池及污泥回流装置的氧化沟。这一意义上的氧化沟包括早期间歇运行的氧化沟和。狭义的氧化沟是指充分利用氧化沟的较大容积与水面, 在不影响氧化沟正常运行的情况下, 通过改进氧化沟部分区域的结构或在沟内设置一定的装置, 使泥水分离过程在沟内完成的氧化沟。

与其他氧化沟相比, 一体化氧化沟处理效果不是很好, 主要原因是:其一, 由于固液分离器和氧化沟渠的一体化设计, 使出水易受水质、水量波动的影响, 影响出水效果; 其二, 对固液分离器的设计和安装要求较高, 但工程上往往达不到要求。但一体化氧化沟也有显著优点: 由于省去了二沉池, 占地面积小, 污泥自动回流, 管理更方便, 能耗少, 投资成本和运行费用较低。所以, 该工艺特别适合在小城市和小城镇的污水处理、旅游景点的生活污水处理及类似情况下推广。

5 各种类型氧化沟的发展方向

( 1) 发展生物除磷脱氮技术。至今氧化沟系统多为活性污泥法,可以借鉴生物膜理论,提高单位反应器的微生物总量,从而提高有机负荷,但需着重解决水力设计问题。

( 2) 提高氧化沟中微生物的活性。在氧化沟中投加专一菌种、投入铁盐, 使微生物驯化成生物铁,投入活性炭增强菌胶团的形成并提高耐毒性冲击等都是氧化沟技术的研究方向。

( 3) 提高氧化沟设备性能和监控技术, 使氧化沟系统进一步节能。提高表面曝气机、水下推进器的性能,减少维修工作量。利用DO, ORP 等多目标监控技术及变频技术是今后氧化沟科学运行的必由之路。

( 4) 提高氧化沟的耐寒、耐毒性能,减少占地面积和工程造价。

6 结语

作为一种成熟的生物处理方法, 氧化沟具有处理效果好、能耗低、基建投资省、运行管理简单、污泥生成量少、耐冲击负荷等优点。在进行实际设计时应充分分析该技术在不同工程中的应用状况, 吸收消化国内工程设计的成功经验, 结合各地的水量、水质特征及经济发展水平, 综合确定氧化沟类型和具体的设计参数。

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