氮磷去除过程中改良型氧化沟的特点外文翻译资料

 2022-07-31 15:39:26

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氮磷去除过程中改良型氧化沟的特点

沉连峰１，陈荣平２ ，张发文１，杨建涛，李友１＊

（1河南农业大学环境工程学院，郑州450002;2南京林业大学环境工程学院，南京210037）

电子邮件：shenlianfeng126@126.com*通讯作者

摘 要

为提高污水处理厂脱氮效率，以郑州吴龙口污水处理厂项目为例，介绍了其结构，工作原理，工艺性质以及存在的问题。改良型氧化沟的实际应用，并提出了一些相应的处理对策。 从吴龙口污水处理厂的运行情况来看，改良型氧化沟在城市污水处理方面具有一定的优势，如有机物去除效率高，氮磷去除效果好，投资费用低，运行成本低等优点。 这是一种在城市污水处理中值得推广的工艺。

关键词：改良型氧化沟; 城市污水; 氮和磷去除

1.介绍

氧化沟也被称为连续循环曝气池，是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点，在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理,成为城市污水处理的主要趋势。

20 世纪80年代以来, 氧化沟技术被引入中国后, 已成为城市污水处理的主要趋势, 在实际应用中得到了改进和发展，改进的氧化沟是根据经处理的污水改善的氧化沟，其中流动和质量不稳定，氮和磷含量高。为了优化工艺，结合吴龙口污水处理厂的实际应用，我们讨论了改进氧化沟氮和磷去除过程的特点。

过程和处理效果

2.1过程

污水处理主要构筑物包括：粗格栅、进水泵房、高位井、细格栅、旋流沉砂池、配水井、生物池、沉淀池、回流污泥泵房、配泥井、鼓风机房、脱水机房等。

粗格栅：主要作用：去除直径大于20mm的进水中的漂浮物，以保护水泵不受损坏，并减轻后续处理单元的负荷，否则这些大块污物将堵塞后续单元的机泵或工艺管线。

进水泵房：主要作用：是对来水进行提升，用泵将来水提升至高位井。高位井是全厂水位最高的位置，在随后的工艺中，水的流向全是靠其自重流向后续处理过程，高位井为一、二期共用构筑物。

细格栅：主要作用：去除直径大于6mm的悬浮物，由中心刮渣板刮取栅条框内拦截的栅渣，在垃圾捞出的过程中由螺旋细格栅中心螺旋对垃圾进行压榨，并将压榨干的垃圾通过无轴螺旋输送器送至垃圾斗内，准备外运。

旋流沉砂池：工作原理：底部进水、上部出水，水进入旋流沉砂池内，由于流体推动，强制砂粒走向池底，沉降的砂粒在池内沿圆周运动轨迹移动。走向池底的砂粒，携带着其它杂质在池底被推向中央，慢慢沉向池底，整个流体的形态基本上是圆周运动，然后慢慢向中央推移，在中间升起，直至顶部，在顶部仍保持圆周运动并流出池外（出水渠）。当沉降的砂粒慢慢在池底移向中心，由于流体的流域逐渐减少，砂粒获得了速度（即越靠近池底中央，其速度越高）。当砂粒行至池底边缘至中心的途中，旋转的搅拌浆叶又为砂粒增添了速度，使较轻的有机物浮起、上升、流出沉砂池，而砂粒则渐向中央移动，并于池底中心孔跌入储砂斗。沉淀在储砂斗的无机沙粒由涡轮砂泵抽取进入砂水分离器，砂水分离器利用砂粒的比重比水的比重大原理，在重力作用下，砂粒的沉降速度快，沉淀下来的砂粒通过砂水分离器中间螺旋排出。当流量变化时，轴向搅拌器的螺旋浆叶，可稳定流体形态，以保证沉砂池的除砂效率。主要作用：在水流保持一定的旋流流速情况下，利用离心力原理把比重大于2.65，粒径大于0.2mm的无机砂粒从污水中分离出来。

生物池：生物池由厌氧池、前置反硝化池及氧化沟三部分组成。厌氧池：在厌氧的条件下，利用污泥内的兼性微生物将不溶有机物水解为溶解性有机物，大分子和难降解的物质转化为易于生物降解的物质。同时为聚磷菌进行充分的磷释放提供一个必要的停留空间和适合的环境条件，从而提高系统除磷效率，还可以改善污泥的沉降性能，防止丝状菌的生长，提高系统的稳定性。90%的进水进入厌氧池。

前置反消化池：本厂进水氮的含量很高，相对而言，碳源则略显不足。厌氧池前加设一个前置缺氧段（即回流污泥反硝化段），使回流污泥进入厌氧段前在这里完成硝酸盐氮的反硝化过程，以便维持厌氧段内硝酸盐氮的浓度在1.5mg/l以下，确保系统生物除磷效果。为提供回流污泥反硝化所需碳源，10%的进水直接进入前置缺氧段。10%的进水进入前置反硝化池。溶解氧控制在0.3-0.5之间。

氧化沟：污水在封闭的沟渠中循环流动多次，池内间隔布置曝气系统、潜水搅拌器，使氧化沟中溶解氧呈现分区变化，溶解氧浓度在远离曝气装置的区域溶解氧较低，使氧化沟中某一段会出现缺氧区，溶解氧浓度在曝气装置的区域溶解氧较高，使氧化沟中某一段会出现好氧区，这样在氧化沟内溶解氧、有机物(BOD)和氨氮浓度梯度十分有利于活性污泥的生物絮凝和生物脱氮，氧化沟接近完全混合式生物池，生物池设计中采用部分区域不设曝气器，以人为形成缺氧段，实现反硝化，而无需采用内回流。另外反硝化过程中可提供氧，减小实际中的供氧量，降低运行费用。

沉淀池：将生物池出水混合液进行固液分离以保证最终出水水质。

回流污泥泵房：沉淀池沉淀污泥通过刮吸泥机排出至回流污泥泵房，同时利用潜水泵把污泥提升到配泥井，由配泥井平均分配至生物池前置缺氧池，进行回流污泥反消化。

2.2处理效果

郑州吴龙口污水处理厂每天处理10万立方米的污水，其中5万立方米被深度处理，并将金水河作为景观水域，因此, 二级出水对水质的要求必须较高。污水处理工艺不仅需要高效率去除氮磷的能力,而且要求抗冲击能力强，操作稳定。在这种情况下, 吸取国内外污水处理厂的许多研究和经验的成果。

吴龙口污水处理厂选用改良的氧化沟工艺，通过栅格和旋流沉积池，污水进入改进的氧化沟。改进的氧化沟强化了氮和磷去除过程，根据改进的A2/O运行。将缺氧池和厌氧池放在氧化沟前面， 使水进入分开。从而克服了传统氧化沟氮磷除磷存在的矛盾。自2005年6月吴龙口污水处理厂选用改良的氧化沟工艺开始运行，两年多以来，它已经被证明是一个运行稳定，处理效率很高的工艺系统。从表1所示的运行情况看，氮磷去除效率相当高，水质指标达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的二级标准。表一为处理效果相关指标数据。

表1处理效果

单位：mg / L

项目

SS(mg/L)

BOD5(mg/L)

CODcr(mg/L)

NH3-N(mg/L)

TP（mg/L）

进水水质

200-320

180-250

400-550

40-60

4.0-6.0

出水水质

10-30

10-20

20-60

1-10

0.5-1.5

3.改进氧化沟的结构和去氮磷去除原理

改进的氧化沟有三个部分，它们分别是是缺氧池，厌氧池和氧化沟。采用改良氧化沟的原因, 是根据进水和出水条件, 确保氮磷去除效率。为了获得更稳定的磷去除率，我们在系统前面设置了厌氧池。能够为生物除磷提供先进行磷的释放,后进行磷的过度吸收的场所,同时提高了污泥的沉降性能。创造出了一段持续低浓度的硝酸盐区域,有助于对磷有富集积累作用的微生物菌群的选择,从而在很低的温度下也能实现较高的除磷率。也就是它一方面可以为聚磷菌充分释放磷提供必要的保留空间和舒适的环境条件。这有助于提高除磷效率。另一方面，可以提高污泥处理性能，防止丝状菌生长，提高系统的稳定性。此外，由于进水中氮含量高，碳含量少,碳源不足，回流污泥中的硝酸盐氮含量较高。如果没有采取适当的措施，返回的污泥会将大量的氮气带入厌氧池塘，这样可以抑制磷酸盐磷酸盐的积聚，并影响磷的生物去除效率。在这种情况下，在厌氧池（即厌氧池）前面安装一个回流污泥池，使硝酸盐氮化高锰酸盐处理完成后返回污泥进入厌氧池。大量减少回收污泥中的硝态氮和亚硝态氮还原得到而释放到空气中的氮气，有助于保持硝酸盐浓度在1.5 mg / L以下，保证生物磷的效果。

为了确保在缺氧池前高温化过程中返回污泥需要的碳，有10％的进水直接进入缺氧池，其余90％进入厌氧池。曝气装置和潜水搅拌器间隔设置在氧化沟中，使溶解氧随部位变化。在远离曝气装置的情况下，溶解氧低，在氧化沟的某些部分形成缺氧区域，因此，非充氧区且有硝酸盐或亚硝酸盐存在的区域。生物反应池中含有大量硝酸盐、亚硝酸盐并得到充足有机物时，有利于活性污泥的生物絮凝，然后完成有机化合物的吸附偏差和氨的硝化和反硝化。同时，在厌氧池中充分释放磷后，聚磷菌可以在有氧气的氧化沟中过量吸收磷。 然后以沉积池中残留的污泥的形式释放，达到除磷的目的。

4.实际应用中存在的过程特征和问题

4.1处理功能

  1. 整体工艺技术合理，效果好，不但脱氮效率高，其他水质指标均优于设计目标。而且这个过程占地面积小，污泥产量少，操作管理方便等优点。
  2. 为了避免影响生物系统缺氧池和厌氧池的运行效率的曝气，该过程使用旋流池，而不是曝气室。
  3. 由于污水中硝态氮含量较高，回流污泥中的硝态氮可能对聚磷菌在厌氧池中释放磷过程产生影响。一方面，我们在厌氧池前安装了缺氧罐，用于硝酸盐氮化过程。另一方面，将进水分为两组，以提供所需的碳源。因此，该过程确保了更高的硝态氮去除效率，而不影响TP去除的效率。解决了传统氧化沟氮磷除磷问题。
  4. 间歇式安装微孔曝气装置和表面搅拌器上的潜水而不是传统的机械曝气，可以由人造成缺氧区，无需内部回流。同时，该系统具有推动流动和完全混合的优点。它具有较强的吸氧能力，使用氧气的使用率高，运行成本低。此外，它可以避免污泥装配。整个系统具有抗冲击载荷能力强，运行可靠，出水质量好等优点。
  5. 本项目使用的沉淀池是通过改进传统沉淀池的出水堰和池结构形成的，在排水堰板底部安装附加挡板。可以有效防止污水脱水，确保污水中SS浓度低，解决了由于传统沉淀设计不良造成的悬浮物流动短，密度流动导致SS浓度高，水质不稳定等问题。
  6. 污泥处理采用全封闭增稠污泥脱水机和封闭污泥输送干燥设备。效率高，可使污泥水分降至75-80％。此外，它可以避免气味造成不良影响。

4.2操作中的问题

  1. 去除氮和磷的矛盾。

为了提高脱氮效率，吴龙口污水处理厂采用氧化沟技术，以改进的A2 /O的形式运行。 操作开始时，除氮效率非常高，排出水中NH3-N浓度不超过1mg / L，去除率高于99％。 另一方面，TP的浓度往往超过1.5mg / L，但去除率不能达到40％。这主要是因为去除氮和磷污泥年龄的要求不同。除氮需要更长的污泥年龄，但是磷去除需要更短的污泥年龄。调整污泥年龄16d后，通过适应预缺氧和厌氧池的进水比例调节C / N和C / P，提高除磷效率，除氮效率高于90％。此外，该项目应根据季节调整污泥年龄以改变活动生物量。夏季应减少污泥流量，缩短污泥年龄。但在冬天呢就是这样。

  1. 污泥问题。

在运行初期，二次沉淀池出水指标不久就达到设计目标，污泥开始上升，污水中的硫迅速上升到200mg / l。上升的污泥为深黄色，表面粗糙。破碎后，粗糙，高密度的污泥颗粒开始下沉，无恶臭。这主要是因为在该方法中使用的微孔曝气装置具有较高的通气效率。氧化沟的缺氧面积仍然保持较高的溶解氧浓度，因此脱氮难以开始，大部分形式的氮硝态氮使二次沉淀池硝态氮含量高。经过大量硝态氮进入二次沉淀池后，污泥中的微生物排出溶解氧，开始脱氮，并产生大量的氮气以小气泡的形式存在于在污泥中。累积到污泥浓度低于污水密度后，污泥会由于水中的扰动而产生污泥或发生污泥板的机械扰动。

关于这个问题，一方面我们对曝气进行调节，使厌氧区溶解氧含量保持在2〜3mg / L，缺氧区为0.5-0.9mg / L。有助于降低二次沉积池硝酸盐氮含量，同时增加出水口的通气量，保持排出水中溶解氧浓度高于3mg / L，保证溶解氧在二次沉淀池中。除了增加污泥的体积。减少污泥浓度为3500-4000mg / L，缩短污泥年龄，减少二次沉淀池停留时间，降低二次沉淀池脱氮的风险和污泥老化。

  1. 污水中浮渣的问题。

在吴龙口污水处理厂的运行中，氧化沟和二次沉淀池的中部和岸部发现大量白色和小型浮动物品。主要原因是工厂处理的污水中有60％是工业废水，质量很复杂。存在于污水中的洗涤剂和一些工业表面活性剂在搅拌和曝气过程中可能会发生化学泡沫，可能会与二次沉淀池的废水一起释放，导致出水水质下降。解决这个问题，我们使用诽谤者，在氧化沟的最后

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