三沟交替式氧化沟工艺新型经济运行程序的生产性研究

柴春省 山东省枣庄市排水管理处 277103

三沟交替式氧化沟工艺新型经济运行程序的生产性研究

柴春省 山东省枣庄市排水管理处 277103

介绍枣庄市污水处理厂在三沟交替式T 型氧化沟的运行方式上探索出一套十阶段一周期，一周期历时十二小时的新型经济化运行程序并就其工艺原理与传统六阶段一周期，一周期历时八小时的工艺运行程序进行了比较分析。通过一年多的生产性运行实践证明，新型工艺运行程序不但确保出水水质稳定达标，优化了脱氮除磷效果，且使氧化沟的运行动力费降低了25%，实现了污水处理厂的经济运行。

三沟交替式氧化沟；传统工艺运行程序；新型经济运行程序；生产性试验

引言

城市污水处理厂的经济化运行，不但能更好的推行城市污水理工程的市场经济化运作，提高公司在水务行业中的竞争力，同时对落实国家关于提高能源利用率，缓解我国经济持续健康发展受能源瓶颈制约的节能降耗举措具有十分重要的意义。因此污水处理厂的经济运行是同行一直关注的课题，也是我们长期以来在污水处理工作实践中不断探索和研究的方向。本文着重介绍了枣庄市污水处理厂，为实现污水处理的经济运行在“T”型氧化沟的运行工艺程序上，打破传统的六阶段一周期，一周期历时八小时的运行模式，在工作实践研究的基础上大胆创新出一套十阶段一周期，一周期历时十二小时的经济化工艺运行新程序。通过四年多的生产性运行实践证明，该工艺运行程序不但保证处理出水水质稳定达标且使氧化沟运行动力费同比下降25%，实现了污水处理的经济化运行。

1、枣庄市污水处理厂的工程概况

枣庄市污水处理厂处理规模为7万吨/天，二级生化处理采用三沟交替式“T”氧化沟工艺，该工程于1994年立项建设，1997年完成设备的安装调试运行，1998年10月正式投产运行。

图1 “T”型氧化沟系统工艺流图

表1 设计进、出水水质表

1.1 “T”型氧化沟设计主要工艺技术参数

氧化沟（共两组）每组尺寸：L×B×H＝147m×65m×4m 有效容积为：30500，处理规模为：3.5万吨/天，水力停留时间HRT=12hr，泥龄SRT=30d,负荷F/M=0.16kg BOD5/MLSS.d，污泥浓度MLSS＝4000mg/L,设计进、出水水质见表1。

1.2 主要设备及设计参数

双速曝气转刷 10台 电机功率：50/32KW

高速曝气转刷 6台 电机功率：45KW

水下推流器 4台 电机功率：3KW

出水堰板 9台 电机功率：0.25KW

2、“T”型氧化沟的传统工艺运行程序

2005年3月之前枣庄市污水处理厂氧化沟的运行，采用如表2所示六阶段一周期，一周期历时八小时的工艺运行程序运行，处理出水水质见表3。

第（1）阶段：污水进入沟Ⅰ，沟Ⅰ内出水堰关闭，转刷低速运转，只推流不曝气处于厌氧状态，在此沟进行反硝化脱氮、磷的有效释放及部分有机物的降解，沟Ⅱ内转刷均高速运转，处于好氧状态进行硝化反应和有机物的去除。沟Ⅲ内转刷停转，为沉淀区进行泥水分离，出水堰开启并排水。该阶段历时1.5 h。

第（2）阶段：污水进入沟Ⅱ，沟Ⅰ和沟Ⅱ内转刷均高速运行，沟Ⅲ内转刷停转，为沉淀区出水堰仍开启并排水，沟Ⅰ出水堰关闭为闷曝区。该阶段历时1.5h。

第（3）阶段：污水仍进入沟Ⅱ转刷继续高速运转，此沟处于曝气好氧状态。沟Ⅰ转刷停转进入静沉阶段。沟Ⅲ出水堰仍开启并排水。该阶段历时1.0h。

第（4）阶段：污水改为进入沟Ⅲ，出水堰关闭转刷低速运转，只推流不曝气处于厌氧状态，在此沟进行反硝化脱氮、磷的有效释放及部分有机物的降解，沟Ⅱ内转刷均高速运转，处于好氧状态进行硝化反应和有机物的去除。沟Ⅰ内转刷停转，为沉淀区进行泥水分离，出水堰开启并排水。该阶段历时1.5h。

第（5）阶段：污水进入沟Ⅱ，沟Ⅲ和沟Ⅱ内转刷均高速运行，沟Ⅰ内转刷停转，为沉淀区出水堰仍开启并排水，沟Ⅲ出水堰关闭为闷曝区。该阶段历时1.5h。

第（6）阶段：污水仍进入沟Ⅱ转刷继续高速运转，此沟处于曝气好氧状态。沟Ⅲ转刷停转进入静沉阶段。沟Ⅰ出水堰仍开启并排水。该阶段历时1.0h。

从表3可以看出枣庄市污水处理场“T”型氧化沟工艺采用传统的六阶段的工艺运行程序，其处理出水中除TN超标外，其他各项指标基本达到了GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准中的B标准的要求。

3、“T”型氧化沟经济运行新程序

自2005年4月至今，枣庄市污水处理厂“T”型氧化沟的运行采用如表4所示，十阶段一周期，一周期12小时的工艺程序运行，图3-1、3-2、3-3、3-4分别为枣庄市污水处理厂2008年度进、出水水质各项指标月均值曲线图。

3.1 各阶段工艺原理分析

第（1）阶段：沟Ⅰ出水堰提起，进水高曝，其目的有两个：1）、通过转刷高速曝气使沉淀6个小时的活性污泥能被充分曝起，使活性污泥与进水充分混合均匀；2）、通过转刷高速曝气使污泥活性能够得到更好的恢复，同时进行硝化反应和BOD5的降解。沟Ⅱ停全部转刷开启全部推流器，使其处于较理想厌氧状态，确保由沟Ⅰ回流来的混合液中的NO3-N经厌氧反硝化后能更充分的转化为N2逸释到大气中达到真正脱氮的目的。沟Ⅲ停止全部转刷的运行，打开全部出水堰处于出水状态。该阶段历时0.5小时。

第（2）阶段：沟Ⅰ经过0.5小时的高曝后沉淀的污泥层已被充分的搅起，确保继续流入的污水能与活性污泥中的微生物充分接触提高生化反应效果，此时，沟Ⅰ继续进水，转刷运行转换为低速推流，混合液处于缺氧状态，在此阶段主要进行:1）、反硝化细菌在缺氧的环境中，利用水中的小分子有机物进行反硝化反应将NO3-N转化为N2实现生化脱氮；2）、聚磷酸菌进行磷的有效释放；3）、水解酸化酶在厌氧的环境中，将污水中大分子有机物分解为小分子有机物，提高水质可生化性 ；4）、进行有机物的降解。沟Ⅱ和沟Ⅲ所处的状态及作用同与第（1）阶段相同。该阶段历时3.0小时。

表3 “T”型氧化沟工艺采用六阶段运行程序其进、出水水质指标表

表2 六阶段运行程序表

第（3）阶段：沟Ⅰ继续进水，转刷高速曝气处于好氧状态，工艺机理同第（1）阶段。沟Ⅱ和沟Ⅲ所处的状态及作用同与第（1）阶段相同。该阶段历时0.5小时。

第（4）阶段：进水改到沟Ⅱ，沟Ⅰ停止进水，转刷继续高速曝气，此时沟Ⅰ为闷曝精处理阶段，其作用是使有机物降解的更加彻底、硝化反应进行得更加完全，保证处理出水水质达标排放。沟Ⅱ进水同时开启转刷高速曝气，作用是对前三阶段水解酸化产生的小分子有机物和进水中的有机物进行降解净化；经过厌氧条件下，有效释放磷酸盐，累积了大量PHB的除磷菌，进入好氧状态后，将消耗内部贮存的PHB和外源基质产生质子运动力，质子推动力可用来运输磷和产生ATP。从而使除磷菌在好氧环境中贪婪超量的吸收混合液中的磷（有文献报道厌氧每释放1mg P在好氧条件下可吸收2.0～2.4mg P），然后通过从沟Ⅱ排出一定量的剩余污泥来达到生化除磷的目的。沟Ⅲ所处的状态及作用同与第（1）阶段相同。该阶段历时1.0小时。

第（5）阶段：沟Ⅰ转刷停止运转曝气，处于静沉状态进行泥水分离。沟Ⅱ和沟Ⅲ所处的状态及作用同与第（4）阶段相同。该阶段历时1.0小时。

第（6 ）、（7 ）、（8 ）、(9)、(10)各阶段工艺运行机理与第（1）至（5）对应相反，在此不再论述。

4、结论

4.1 新型经济运行程序与传统的运行程序相比，水质各项指标去除率明显提高，出水水质更加稳定。

4.2 节能降耗显著，与往年同期相比生化系统处理吨水电耗下降25%左右。

4.3 污泥减量减量化显著。相对于六阶段的运行模式来说，新型的运行程序可以控制更高的污泥泥龄，污泥在生化系统的停留时间延长微生物处于内源呼吸阶段，污泥减量化显著，处理万吨污水产泥系数约在0.92左右，同比下降15%。

表4 “T”氧化沟十阶段运行程序表

4.4 抗冲击负荷能力强。由于十阶段运行程序相对于六阶段运行程序，中沟进水时间缩短了一半，向两侧沟回流量减少一半，中沟污泥浓度就提高一倍，因此，氧化沟污泥浓度可以控制的更高，也就是说容纳微生物的数量可以更多，氧化沟的抗冲击负荷能力得到了增强。

4.5 剩余污泥系统出泥效率高、处理成本降低。由于氧化沟是从中沟排剩余污泥，中沟污泥浓度提高了，若实现同样的出泥量，剩余污泥泵提升量可以减少一半，泥系统的污泥浓缩效果得到了很大的提高，上机污泥的含水率大大降低，不仅提高了系统的出泥效率，更降低了单位产泥量的电耗、药耗和水耗。

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