奥贝尔氧化沟脱氮除磷改造特点

邵宏文

（山东省城建设计院，济南250001）

1 奥伯尔（Orbal）氧化沟工艺结构

奥伯尔（Orbal）氧化沟通常由3个椭圆形的沟道组成，来自上游的污水与回流污泥混合液首先进入外沟道，再依次进入中沟道和内沟道，相当于把3个完全混合反应池串联在一起，出水从中心岛的出水堰排至二沉池。

传统的奥伯尔（Orbal）氧化沟采用转刷或转盘曝气，盘面密布凸起齿结，盘片与水体接触时，可将污水打碎成细密水花，具有较高的混合充氧能力。

椭圆形沟道，能充分利用水流惯性，沟渠内混合液流速可达0.3～0.9m/s，不产生污泥沉积。

奥伯尔（Orbal）氧化沟的外沟道的容积最大，为总容积的60%，中沟道为30%，内沟道10%。运行时，使外、中、内3层沟渠内混合液的溶解氧保持较大的梯度，如分别为0.1，2mg/L；同时在外沟道，污泥负荷（F/m）高；污水依次进入中间沟道和内沟道，污泥负荷（F/m）随时间、空间递减。

2 奥贝尔氧化沟污水处理厂改造实例

Y 县污水处理厂于2003 年10 月破土动工建设，2004年9月正式投产运行。设计处理能力3万m3/d，采用奥贝尔氧化沟生物处理工艺，污水处理厂出水执行国家GB18918—2002 《城镇污水处理厂污染物排放标准》中二级标准，设计进出水水质如图1。

图1 工艺流程

2.1 进水水质

CODCr≤500mg/L；BOD5≤200mg/L；SS≤200mg/L；NH3-N≤35mg/L；TP≤4mg/L。

2.2 出水水质

CODCr≤100mg/L；BOD5≤30mg/L；SS ≤30mg/L；NH3-N≤25（30））mg/L；TP≤3.0mg/L。

处理设施奥贝尔氧化沟和二沉池两组，每组处理1.5万m3/d污水，项目自建成后运行状况良好，到2008年日处理污水量2.4万m3/d，初步解决了水环境污染问题。

3 脱氮除磷第一阶段升级改造

Y县污水厂分别在在2008年和2012年分两阶段（先提高到一级B，再到一级A） 提标改造到了GB 18918—2002 《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。

3.1 升级改造的进出水水质

设计进水水质仍为原进水水质：CODCr≤500mg/L；BOD5≤200mg/L；SS≤200mg/L；TN≤45mg/L；NH3-N≤35mg/L；TP≤4mg/L。

出水水质： 改造后出水水质达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B标准控制：CODCr≤60mg/L；BOD5≤20mg/L；SS ≤20mg/L；TN ≤20mg/L；NH3-N ≤8 （15）mg/L；TP ≤1.5mg/L。

3.2 常规生物脱氮除磷工艺路线

生物脱氮除磷系统主要由厌氧池、缺氧池、好氧池3个部分组成，三者不同的组合方式，形成了不同的生物脱氮除磷工艺流程，如图2。其中最为常用的是厌氧—缺氧—好氧工艺（ Anaerobic-anoxic-oxic，简称A/A/O或A2/O），由厌氧池、缺氧池、好氧池串联而成，通过污泥回流和混合液回流，在去除有机物的同时具有脱氮除磷的功能。

图2 A2/O工艺流程

3.3 奥伯尔氧化沟同步脱氮除磷功能

严格来说，氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但氧化沟特有的廊道式布置形式，为厌氧、缺氧、好氧的运行方式提供了得天独厚的条件，因此，将氧化沟设计或改造成脱氮除磷工艺。关键是要按照生物同步脱氮除磷工艺的路线确定各沟渠相应的参数、功能分区和操作方式的选择，通过人为设置厌氧区、缺氧区和好氧区，使之变成具有脱氮除磷功能的氧化沟。

Y县污水厂在2008年开始进行对标一级B 的升级改造，把原有工艺改造为具备脱氮除磷功能的奥贝尔氧化沟工艺，改造内容主要是增加厌氧池、增加转盘盘片数量增加曝气量、增加回流及剩余污泥泵房进行污泥回流及剩余污泥的排放、设置内回流泵进行混合液回流及增加一套化学除磷辅助装置，总投资400万元。其改造工艺流程如图3。

图3 改造工艺流程

工程于2009年改造完成，随即投入运行，对Y县污水处理厂2016年12个月进行统计，平均每月进水量77.8万t，每天水量2.6万m3/d。2016年12个月实际进水水质中，CODCr：300～500mg/L；BOD5：170～200mg/L；SS：100～160mg/L；NH3-N：50～60mg/L；TN：55～70mg/L；TP：7.0～10mg/L。

2016 年12 个月实际出水水质中，CODCr：38 ～50mg/L；BOD5：20～10.2mg/L；SS：9～15mg/L。

NH3-N ：3.3 ～8.1mg/L；TN：10.2 ～15.8mg/L；TP：1.9～2.9mg/L。

出水指标中除TP外 （未启动化学除磷辅助装置），其他COD、BOD5、SS、氨氮、TN等指标都达一级B标准，甚至大部分时间出水水质都达一级A标准。

4 结语

（1）改造后的奥贝尔氧化沟具有优异的同时去除有机物和脱氮除磷的功能。奥贝尔氧化沟相当于一系列完全混合反应池串联在一起，但每一圆形沟渠均表现出单个反应器的特性，而渠与渠之间又有相当大的不同，在形态上兼有完全混合式和推流式工艺的优点，这是氧化沟有可靠运行效果的结构性特点。

（2）脱氮除磷最大的问题是脱氮和除磷效果相互制约，一个关键的问题就是回流污泥中的硝酸盐对厌氧段的影响，氧化沟的环流特点使其能够自行内回流，最大程度降低了硝酸盐的回流浓度，使污泥回流量可减少到50%，混合液内回流基本维持在100%～200%之间。

（3）外沟道同时发生硝化和反硝化，一是TN及氨氮浓度低，二是亚硝酸盐及硝酸盐氮浓度在外沟道并没有大量增加。同时在外沟道缺氧的条件下，微生物可进行磷的释放，以便在好氧条件下吸收污水中的磷，进一步提高除磷效果。

（4）实际运行中奧贝尔氧化沟具有灵活的操作管理模式，奥贝尔氧化沟3条沟道中，其中沟的功能由供氧决定，当系统重点要求侧重脱氮时，相当于A/O脱氮工艺；当系统要求同时脱氮除磷时，相当于A/A/O工艺，在具体设计时可充分利用之一特点。

（5）如工程对生物除磷要求较高，设计时在氧化沟前设单独的厌氧池，厌氧池的计算与A/A/O工艺的厌氧池计算相同。