（市政工程专业论文）复合式氧化沟工艺处理城市污水试验研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 本论文从我国水资源短缺、污水量增多、水资源及环境遭受日益严重的破坏现 状入手，提出污水处理及回用是最佳的解决办法。废水生物处理作为水污染防治和 走水资源可持续发展、落实科学发展观的重要工程技术手段，对保护水资源和缓解 水资源短缺难题具有重要的作用。 ， 本论文针对传统氧化沟生物处理系统在实际运行中存在的问题提出在原有氧化 沟处理工艺的基础上，填加生物填料，组合成复合式氧化沟( h o d ) 进行模型试验。 通过比选，首先确定了填料类型，b c z 型组合填料是比较适合本研究的一种填 料，在四种填料中，其比表面积最大，空隙率也非常高，抗冲击负荷能力较强，另 外此种填料周围毛状物挂膜后在水中可自然下垂随水流飘动，容积负荷高，挂膜快 等。 然后对复合式氧化沟( h o d ) 工艺处理城市污水的效能、影响因素、特点等进 行了研究，获得可以用以指导工程实践的设计和运行控制技术参数。 本论文研究了水温、p h 值和碱度、溶解氧、污泥龄和填料形式对污染物降解的 影响，分析认为，h o d 适宜的工艺参数为：温度维持在2 0 - , , 3 5 ，p l a 值6 8 8 0 ， 好氧区d o 2m g l 、缺氧区d o 2 m g l , f a c u l a t i v e z o n ed o 表面曝气转刷的推动外，还 受到氧化沟沿程阻力及弯道局部阻力的作用。利用氧化沟内的水力混合条件，采取 一些适当的辅助设施，以保证沟内良好的混合状态，这在理论和工程实践上都具有 十分重要的意义。 1 3 2 氧化沟工艺的优点 氧化沟污水处理技术作为一种革新的活性污泥法工艺，与其他生物处理工艺相 比，有以下一些技术、经济方面的特点 4 量- s o l 。 1 3 2 1 工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便 在氧化沟处理系统中，由于其特殊的构造，不需要设置初沉池，污水只经过格 栅和沉砂池即可进入氧化沟。主要设备是沟体和二沉池，有时还省去了二沉池和相 应的污泥回流系统。使污水处理厂的面积不仅没有增大，相反可能还会缩小。另外 对设备的操作和维护管理比较容易。在各种活性污泥法及其改变法中，以氧化沟的 维护管理最为简单，产生机械故障的可能性相对较小。 1 3 2 2 曝气设备的构造和形式的多样化、运行灵活 从氧化沟技术发展的历史来看，氧化沟技术的发展与高效曝气设备的发展是密 切相关的。氧化沟曝气设备的发展，在一定程度上反映了氧化沟工艺的发展。已有 的实践证明，新的曝气设备的开发和应用，就意味着一种新的氧化沟工艺的诞生。 常用的曝气设备有转刷、转盘、表面曝气和射流曝气等。 氧化沟处理系统具有不同的构造形式和运行方式。氧化沟可以呈圆形、椭圆形 9 华中科技大学硕士学位论文 或马蹄形等；可以是单沟或多沟系统：多沟系统可以是一组同心的互相连通的沟渠， 也可以是互相平行、尺寸相同的一组沟渠，有与二沉池分建的，也有合建的氧化沟； 合建的氧化沟又有体内式船形沉淀池和体外式侧沟式沉淀池等。多种多样的构造形 式赋予了氧化沟灵活的运行方式，使它能结合其他的工艺单元，满足不同的出水水 质要求。 氧化沟运行灵活还表现在它曝气程度的可调节性，通过调节出水溢流堰的高度可 以改变氧化沟的水深，进而改变曝气装置的淹没深度，也可调节曝气装置电机的转 速，使其充氧量适应运行的需要，并可对水的流速起一定的调节作用。 1 3 2 3 处理效果稳定，出水水质好，并可实现脱氮除磷 试验研究和生产实践均表明，氧化沟在去除b o d s 和s s 方面，均取得了比传统 活性污泥法更好的出水效果，运行也更加稳定、可靠。 表1 1 和表1 2 分别为美国e p a ( u se n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n a g e n c y ) 对2 9 家 氧化沟处理厂运行资料的统计结果和对其他生物处理法运行效果的统计资料。从表 中可以看出，氧化沟处理厂出水的b o d 5 和s s 平均能维持在1 5 m g l ，最高也不超过 6 0 m g l 。氧化沟的出水水质比其他生物处理法的出水要好。另外，运行情况处于平均 水平的氧化沟污水厂的可靠性，明显优于其他生物处理工艺( 见表1 3 ) 。氧化沟污 水厂在6 5 的时间内都可得到t s s 和b o d 5 低于1 0m g l 的出水，如果出水b o d 5 和s s 的标准为3 0m g l ，则至少可以保证在9 4 的时间内满足出水水质要求。而传 统的活性污泥法虽可在8 5 - - 9 0 的时间内获得t s s 、b o d 5 小于3 0m g l 的出水， 但却只有2 5 0 o 4 0 的时间可获得t s s 、b o d s 小于1 0m g l 的出水 表1 - 1 美国2 9 家氧化沟处理厂运行资料统计结果 l o 华中科技大学硕士学位论文 表1 - 2 氧化沟与其他生物处理法运行效果的比较 表1 - 3 氧化沟与其他生物处理法运行可靠性的比较 处理工艺 出水浓度低于下列数值的时闻百分数 l o m g ，l2 0 m g 几3 0 m g l 就脱氮效果而言，一般的氧化沟能使污水中的氨氮达劭9 5 一9 9 的硝化程度。 设计恰当、运行良好的氧化沟由于可以在氧化沟内形成好氧区和缺氧区，从而可以 实现脱氮。在好氧区中，有机物得到降解，氨氮被转化为硝酸盐氮。脱氮效果可达 8 0 ，在缺氧区中，原污水中的有机物可作为反硝化菌的碳源，硝酸盐被反硝化菌还 原而放出氮气。另外由于氧化沟的特殊构型，它还具有除磷效果，特别是有些类型 的氧化沟条件控制合理时还可具有较高的除磷效果【5 l 一5 7 1 。 1 3 2 4 基建投资省，运行费用低 美国e p a 对不同的生物处理工艺的基建和运行费用的分析比较结果表明，当处 华中科技大学硕士学位论文 理的规模分别为3 7 8 5m 3 d 和3 7 8 5 0m 3 d 时，氧化沟污水处理厂的基建投资分别为传 统活性污泥法的6 0 和8 0 。当处理厂的规模较小时，其运行费用也较省。此外， 当氧化沟处理出水有氨氮指标的要求时，一般不需增加很多投资和运行费用，而其 他处理方法则不同，由此可显示出氧化沟的优越性。 由上可见，氧化沟生物处理工艺比其他生物处理工艺更为经济有效且运行灵活 可靠，尤其在下列情况下应用更能显示出其优越性：当经济投资的来源十分有限时； 当要求的处理出水水质十分严格时；当要求进行脱氮处理时；当处理的进水水质水 量波动大时；当缺乏高水平的操作管理人员时。 1 3 2 5 污泥产量少，污泥性质稳定 由于氧化沟所采用的污泥龄一般长达2 0 - 5 0d ，污泥在沟内得到了好氧稳定， 污泥生产量也较少，因此使污泥后处理大大简化，节省处理厂运行费用，且便于管 理。 ，3 2 6 能承受水量、水质冲击负荷 氧化沟因其水力停留时间和污泥龄较长，沟中水流不断循环等特点，对进水水 量水质的变化有较大的适应性，能承受冲击负荷而不致影响处理性能。当处理高浓 度工业废水时，进水能受到很大的稀释，对活性污泥细菌的抑制作用能减弱。 1 3 3 氧化沟技术的缺点 氧化沟技术一直处于不断研究和发展过程中，也确实取得了很大的成效，且不 断应用于实践当中，但是总结所有的氧化沟技术，均存在如下一些主要问题【5 9 - n ： ( 1 ) 污泥分布不均匀； ( 2 ) 污泥沉积； ( 3 ) 污泥膨胀； ( 4 ) 污泥上浮，出水中含有漂泥； ( 5 ) 氧化沟有机负荷过低； ( 6 ) 因受到曝气方式限制，水深较浅，使得氧化沟占地面积较大； ( 7 ) 单一技术脱氮除磷效果差。 1 2 华中科技大学硕士学位论文 针对以往氧化沟所存在的问题，仍然需要不断探索开发新的技术或新的改造措 施，使氧化沟技术不断完善。 1 4 研究课题来源及主要研究内容 1 4 1 研究课题来源 该课题来源于河南省科技攻关项目复合式氧化沟工艺处理城市污水技术研究 ( 课题编号：0 4 2 4 4 4 0 0 1 3 ) 。 1 4 2 主要研究内容 本研究以城市污水处理厂中的氧化沟为研究对象，拟采用复合式氧化沟处理系 统解决普通氧化沟生物处理系统在实际运行过程中所存在的诸多问题。根据氧化沟 工艺的具体运行特点，施加生物填料形成生物膜处理系统，即利用悬浮生长微生物 和附着生长微生物的协同作用去除污水中的污染物。本课题主要研究内容如下： ( 1 ) 确定复合式氧化沟的设计参数，通过对比选择填料，设计制作氧化沟实验 模型； ( 2 ) 通过实验研究分析复合式氧化沟系统处理生活污水的效能，并对机理进行 深入探讨； ( 3 ) 考察复合式氧化沟处理系统对运行效果的影响因素，确定有工程指导意义 的工艺参数。 华中科技大学硕士学位论文 2 复合式氧化沟实验模型设计与实验方案 2 1 复合式氧化沟的设计与研究思路 2 1 1 对复合式氧化沟的认识与思考 氧化沟技术自问世以来迅速在世界范围得到推广应用【1 4 , 6 3 1 。尽管氧化沟处理各 种污水的效果是显著而又明确的，但仍然存在一些不足之处，如存在污泥沉积、污 泥膨胀、污泥上浮、氧化沟有机负荷过低、单一技术脱氮除磷效果较差等问慰船弟声。 人们针对现有氧化沟技术存在的问题，进行着不断的研究和开发，形成了多种工艺 形式的氧化沟技术，如射流曝气氧化沟( 队c ) 、交替式氧化沟、c a r r o u s e l 氧化沟、 o r b a l 氧化沟、一体化氧化沟等6 4 1 。近年来，一种新型的氧化沟工艺复合式氧 化沟( h o d ) 在全世界引起了广泛关注i 翱。 h o d 处理系统，就是在氧化沟内布设填料作为微生物附着生长载体，悬浮生长 的活性污泥和附着生长的生物膜共同承担去除污水中有机污染物的任务。这一新型 氧化沟工艺形式，增加了沟内的生物量，而且使生物相更加丰富，尤其是增长缓慢 和世代时间较长的微生物也能够在生物载体上繁衍生息。生物填料的应用，将大幅 度提高复合式氧化沟中的生物量，其污染物去除率和有机负荷率也因此会得到显著 提高。另外，h o d 处理系统还具有以下优点：能较好地适应水质水量的变化，运行 稳定性好，有很强的抗冲击负荷能力，污染物污泥负荷和容积负荷均可大于常规氧 化沟工艺；污泥凝聚沉降性能较好，极少发生污泥膨胀；由于生物膜的存在，悬浮 污泥浓度较小，污泥产量少，剩余污泥排放量少，可节约污泥处理费用。在污染物 处理总量相同的情况下，与常规的氧化沟工艺相比，h o d 将节省工程投资、占地和 运行费用，具有很好的发展前景。 2 1 2 课题研究总体方案 本文将在传统氧化沟的基础上，设计新型的复合式氧化构实验模型，并通过模 1 4 华中科技大学硕士学位论文 型反应器的启动与运行，考察其对生活污水的处理效能。 以c a r r o u s e l 氧化沟的构形为基础，在充分分析相关工艺设计参数和生活污水水 质特性的基础上，确定模型氧化沟的型式和相关设计参数，并进行模型h o d 的制作， 经试运行无问题后，按如下方案进行研究： 2 1 2 1h o d 系统的启动与污泥培养驯化 将菌种污泥和实验用污水投入反应器并按设计好的位置固定好填料，采用2 2 l h 的流量进行污泥培养驯化。并同时考察该阶段c o d 和n h 3 - n 的去除效果变化情 况。 2 1 2 2 水力停留时间对h o d 运行效能的影响 水力停留时间( h r t ) 不固定，考察h r t 由5 5h 缩减到1 0h ，即原水流量从 2 2l h 逐渐增加到1 2i _ h 时，h o d 的运行效能。 2 11 2 3 有机负荷稳定运行阶段 根据h r t 对h o d 运行效能的实验结果，确定一个适宜的h r t 值并维持不变， 考察h o d 在相同流量不同污染物负荷下对各种污染物的去除效果。 另外，在不同运行阶段的不同时间分别对悬浮污泥和固定污泥进行微生物学分 析。 2 2 复合式氧化沟实验模型的设计参数与填料选择 2 2 1 复合式氧化沟的设计与运行控制参数 本研究首先根据资料调研设计了h o d 的初级模型，并进行了运行实验相关参数 的探讨。之后，结合常规氧化沟工艺常用技术参数，确定了适合h o d 的主要设计参 数( 表2 1 ) 为：混合液流速不小于o 3m s ，有机物污泥负荷为o 1 4 o 7 6k g b o d 4 k g m l v s s d ，有机物容积负荷为0 2 , , - 0 8k gb o d s m 3 d ，污泥龄3 0 , - 5 0d ，h r t 1 0 - - - 5 5h ，活性污泥浓度5 0 0 - - 1 5 0 0m gm l v s s l ，缺氧段溶解氧d o ll ，好氧段d o 2 。在实验过程中可根据运行情况进行适当调整。 华中科技大学硕士学位论文 表2 - 1h o d 设计运行参数 项目数量 混合液流速( m s - 。) i 0 3 有机物污泥负荷( k gb o d u k g m l v s $ d ) o 1 4 , 4 ) 7 6 有机物容积负荷e k gb o d s n l - ，d 1 ) o 2 一o 8 污泥龄( d ) 3 0 - - 5 0 p h 6 5 8 活性污泥浓度( m l v s s ( m g l - 1 ) 5 0 0 - 1 5 0 0 溶解氧( d o ) ( m g l 1 )缺氧段d o 一 ，2 h r t ( h ) 1 0 5 5 2 2 2 填料选择 作为生物膜技术的核心，生物膜载体因其用量大，要求尽可能的价格低廉，因 其长期浸泡在污水里，要求其有较高的耐盐和耐腐蚀性，因处理污水量的能力取决 于附着在载体上的生物量，就要求尽可能大的比表面积和良好的亲水性能，使尽可 能多的生物附着在载体上。制作、安装工艺简单等要求也影响该种载体被市场和用 户接受的程度。生物膜载体因其长期运行，要求不会因生物膜新陈代谢而容易发生 堵塞，另外生物膜载体比表面不易较小等等。 2 2 2 i 不同类型填料的性能分析 综合多种因素，结合氧化沟的构造及运行特点，该研究考虑选用有机类载体。 初步考虑选用填料有四种。下面对这四种填料作一简单介绍。 ( i ) y d t 型弹性立体填料 y d t 型弹性立体填料( 信阳碧水环保科技有限公司) 筛选了聚烯烃类和聚酰胺 中的几种耐腐蚀、耐温、耐老化的优质品质，混合以亲水、吸附、抗热氧等助齐j ， 采用特殊的拉丝、丝条制毛工艺，将丝条穿插、固着在耐腐、高强度的中心绳上。 由于选材和工艺配方精良，刚柔适度，使丝条呈立体均匀排列辐射状态，制成了悬 挂式弹性填料单体。该填料在有效区域内能立体全方位均匀舒展满布，使气、水、 生物膜得到充分混渗接触交换、生物膜不仅能均匀地着床在每根丝条上，保持良好 的活性和空隙可变性，而且能在运行过程中获得愈来愈大的比表面积，又能进行良 1 6 华中科技大学硕士学位论文 好的新陈代谢，这一特性与现象是国内目前其他填料不可比拟的。y d t 型弹性立体 填料与硬性类蜂窝填料相比，空隙可变性大，不堵塞：与软性填料相比，材质寿命 长，不粘连结团；与半软性填料相比，表面积大、挂膜迅速、造价低廉。因此，该 填料可确认是继各种硬性类填料、软性类填料和半软性类填料后的第四代高效节能 新颖填料。其形状可参见图2 1 ，产品技术参数参见表2 - 2 。 表2 - 2y d t 型弹性立体填料技术参数 21 ( ( ) ) 题珍 涩p 。 1 、丝条2 、中心绳3 、有效长度4 、填料单元直径 图2 - 1y d t 型弹性立体填料示意图 图 ( 2 ) b c i 型生物悬浮填料 b c i 型生物悬浮填料( 信阳碧水环保科技有限公司) 由网格球形壳体与内置载 体二部分组成。壳体由高分子聚合物注塑而成，球面呈网格状开孔。内置载体的材 1 7 华中科技大学硕士学位论文 料有聚乙烯扁丝和醛化纤维纶丝等。网格孔大小适中，既保证了自身的机械强度， 又考虑了不被脱落生物膜堵塞。另外又经特殊处理，增加壳体比重，使填料在容器 中能随曝气产生的水流运动而上下翻滚，生物膜与气水广泛接触，以达到良好的处 理效果。 该填料具有孔隙可变、比表面积大、造价低、耐冲击、池体内空间体积利用率 大、无死区、使用寿命长、安装维修方便，不需填料支架等特点。并可随东质浓度 的高度和水量的增减，填料可多可少。该填料的技术参数参见表2 3 表2 - 3b c i 型生物悬浮填科技术参数 b c i 型生物悬浮填料在安装时，首先在池体内用绳网将池隔为几个单元，然后 在离池底4 0 0 5 0 蚴左右用绳网拉紧，以防球形悬浮填料随承、气流飘向一边或沉 入池底；填料暂时中止使用时，可用水冲洗填科，浸泡于水池中，勿在阳光下直接 曝晒，以免影响填料的使用寿命：如遇池内管道或曝气系统维修时，只需将悬浮填 料打捞倒入另一池内，待维修完毕倒入池内即可。 ( 3 ) b s 型半软性填料 b s 型半软性填料( 信阳碧水环保科技有限公司) 由高分子聚合物模压成型，材 料具有较好的耐腐蚀、耐光照老化性能。 b s 型半软性填料有一定的弹性，使用寿命长，老化生物膜易脱落且成细碎状， 使填料不易堵塞，还能提高曝气设备的充氧能力。填料示意图见2 2 ，技术参数见表 2 - 4 。 1 8 华中科技大学硕士学位论文 图2 五b s 型半软性填辑示意图 表2 - 4b s 型半软性填料技术参数 ( 4 ) b c z 型组合填料 b c z 型组合是半软性和纤维性填料的优化组合，综合了半软性填料布水布气均 匀和软性填料比表面积大，挂膜快的优点。 b c z 型软性组合填料( 信阳碧水环保科技有限公司) ，克服了半软性填料培菌挂 膜时间较长、比表面积相对较小及软性纤维填料易厌氧结团，寿命短的不足，达到 了优势互补的优化效果，容积负荷高，保证了生化污水处理过程的稳定正常，b c z 型软性组合填料形状参见图2 3 ，技术参数参见表2 - 5 。 1 9 华中科技大学硕士学位论文 图2 - 3b c z 型组合填料示意图 表2 - 5b c z 型组合填料技术参数 2 2 2 2 填料确定 鉴于以往常用氧化沟通常会出现污泥分布不均匀、污泥沉积、污泥膨胀、污泥 上浮、有机负荷过低等问题，比较上述四种填料可见，b c z 型组合填料是比较适合 本研究的一种填料，在四种填料中，其比表面积最大，空隙率也非常高，抗冲击负 荷能力较强，另外此种填料周围毛状物挂膜后在水中可自然下垂随水流飘动，容积 负荷高，挂膜快等。 b c z 型组合填料在安装时采用酎腐，高强度的绳从中心圆孔处穿过将填料一片 片连接起来，片距可依实际氧化沟大小及实际条件在6 8c m 片之同诃整，最后将每 绳所悬挂填料按照间隔一定的距离并兼顾其它限制条件设置在氧化沟内，绳最上端 的单元填料淹没在水面以下 华中科技大学硕士学位论文 2 3 实验模型制作与实验模型系统 2 3 1 模型制作 氧化沟沟体及二沉池均由有机玻璃制作，沟内设四个廊道，外侧两廊道各宽1 5 0 m i l l ，内侧两廊道各宽1 3 0m i l l ，有效水深2 5 0m m ，外长1 0 0 0n l n l ，氧化沟的有效容 积为1 2 0l 。总长约4 0 0 0r a i n 。 在氧化沟一侧靠直壁端外侧设有建为一体的二沉池，其底部为一倾斜的玻璃板， 靠氧化沟一侧有效水深为2 4 0m m ，外侧有效水深为1 8 0m m ，二沉池和氧化沟共用 玻璃板可以向上提起实现污泥自动回流，另外二沉池底部设有一剩余污泥排放管， 在氧化沟和二沉池共用玻璃板水面下约1 0m i l l 处有一细长狭缝为氧化沟出水孔，二 沉池一端设有一出水槽，出水槽下部有一出水管通往下水道。 复合式氧化沟所使用填料采用绳挂软性填料，除了搅拌器和水下推进器处，保 持基本均匀地悬挂在氧化沟内，使填料淹没于水面下，每绳悬挂三片，每两绳平均 间隔距离为1 0 0m m ，每两片填料间距平均为6 0 1 1 1 1 1 1 。 2 3 2 实验模型系统 本实验装置如图2 4 所示。污水由水箱经蠕动泵进入氧化沟，在氧化沟中循环流 动，部分混合液流出氧化沟进入氧化沟一侧合建的平流式沉淀池固液分离后，澄清水 排入下水道。 氧化沟沟内水面下设有水下推进器可推动水流在氧化沟廊道内作循环流动，另 外设有表曝器两个可在推动水流的同时充氧，所谓表曝器实际上是一个轴平行于水 面横向安装在氧化沟上的搅拌浆，其中搅拌浆在运行时，总是有约二分之一的部分露 在水面以上，二分之一的部分浸没在水面以下，从而起到充氧的作用，每个搅拌浆固定 4 片浆板，浆板转动的方向和水流流动方向一致，每片浆板长5 5m i l l ，宽2 5m i l l 。为 了调节池内溶解氧浓度，以适应于不同的进水量，另外还备有充氧泵一台。 实验主要装置及设备见表2 - 6 。 2 l 华中科技大学硕士学位论文 出永 图2 _ 4 实验装置流程示意 表2 - 6 试验主要装置及设备表 2 4 污水水质与分析方法 2 4 1 污水水质 实验用污水由于实验在实验室完成采用人工配制，由蛋白胨、葡萄糖、淀粉、 蛋白粉、尿素、n - 1 4 c 1 、k h 2 p 0 4 、n a 2 c 0 3 及少量c a c l 2 、m g s 0 4 、f c c b 等微生物生 长需要的营养物质配制而成，计划调整水质范围见表2 7 。 华中科技大学硕士学位论文 袭2 - 7 实验污水水质 在实验期间，使污水水质在配水时呈现不同值，大小无规律浮动，使其尽量接 近城市污水的水质特性，以考察复合式氧化沟抗冲击负荷能力。 2 4 1 分析项目与分析方法 实验运行期间常规监测的项目有：水温、溶解氧d o 、污泥沉降比s v 、m l s s 、 m l v s s 、p h 、c o d mn h 3 - n 、n 0 2 - n 、n o r n ；并用显微镜观察微生物生长情况。 限于实验条件，b o d 5 、t n 、t p 只在实验条件发生较大变化时进行监测。水质分析 方法采用国家环保局主编的水和废水监测分析方法嗍，见表2 - 8 。 表2 - 8分析项目与分析方法 分析项目 分析方法 c o d b o d c p h m l s s m i s s s v ( ) n h a - n n 0 2 - - n n o a - - n t n 磷酸盐( 以p 计) d o 微生物相 重铬酸钾法 稀释接种法 p h s 3 c 精密p h 计 重量法 重量法 量筒3 0 m i n 沉淀法 纳氏试剂光度法 n - ( 1 - 萘基) 乙二胺光度法 酚二磺酸分光光度法 过硫酸钾一紫外分光光度法 氯化亚锡还原光度法 j p s j - 6 0 5 溶解氧测定仪 显微镜观察 2 5 本章小结 在传统氧化沟的基础上，设计了新型的复合式氧化沟模型在明确课题研究总体 思路的基础上，首先根据资料调研设计了h o d 的初级模型，进行了运行实验相关参 数的探讨，通过研究分析确定了复合式氧化沟工艺的设计参数，并制作了实验模型 系统，为探讨复合式氧化沟工艺的废水处理效能和运行特性奠定了基础。 华中科技大学硕士学位论文 3 复合式氧化沟处理城市污水的研究 3 1 实验运行与控制 不同的负荷通过改变进水流量调节污水在氧化沟中的停留时间和原水中的有机 物浓度而实现。水温、p h 值和碱度、溶解氧、污泥龄、填料形式、h r t 与负荷率等 因素都对污水处理效果有影响。实验中分别对其考察并根据实验结果确定出最佳运 行条件和设计参数。 为了考察各因素对污水处理效果的影响，控制试验在不同的条件下运行。试验 运行期间，水温随自然条件变化而变化，为2 0 - 3 0 3 2 。p h 值和碱度的变化通过滴加 n a h c 0 3 来调节。在实际的氧化沟中，污水循环一周至少需要1 0 多分钟，因此可以 在沟内很好地形成好氧区和缺氧区，在降解有机物的同时发生硝化和反硝化。而实 验所采用模型和实际的氧化沟相比无论如何尺寸相差都太大。所以溶解氧的浓度分 布不是很好控制。 本实验模型全沟长约4m ，污水流动一局约1 3 秒左右。在模型刚启动期间，通 过考察，当时两台表曝器转速调至表曝器附近溶解氧为3m g l 左右时，在距离表曝 器较远的区段溶解氧最小是2 8m g l 左右，整个沟内溶解氧分布基本均匀。后关闭 一台距离进水处较远一侧的表曝器，只开启进水端处的表曝器，使其溶解氧浓度在 靠近表曝器处即富氧区维持在2m g l 以上，这时测得缺氧区的溶解氧浓度和富氧区 最多相差0 6m g l 左右仍然不能达到设计值，根据参考文献 6 6 1 ，溶解氧浓度控制 在3m g l 以上反应器对有机物去除率较高，符合硝化反应要求。丽反硝化反应按设 计要求一般应控制在o 5m g r l 以下，但考虑到本实验反应器内生物膜上有无数个微 单位好氧区、缺氧区和厌氧区存在，可控制缺氧区溶解氧浓度在lm g l 以下 经过上述分析，决定控制好氧区溶解氧浓度在2 5m g l ，缺氧区溶解氧浓度在 0 - , - 1m g l ，鉴于本试验氧化沟模型溶解氧浓度差值不易拉开，所设计好氧区与缺氧 区溶解氧浓度最多相差0 6m g l ，决定采取间歇充氧的运行方式使设计好氧区和缺 氧区的溶解氧浓度达到试验的设计要求。经过反复开启关闭进水端处表曝器并频繁 地测沟内溶解氧浓度的变化发现，当表曝器转速调到某值时，所设计好氧区的浓 度最高可达4 5m g l ，设计缺氧区的溶解氧浓度介于3 , - - 4m g l ，关闭表曝器后，半 华中科技大学硕士学位论文 个小时以后所设计缺氧区的溶解氧浓度降到1m g l 左右，一个小时以后降到1m g l 以下，一个半小时以后降到0 5m g l 以下。然后再开启表曝器维持前边设定的转速 不变，在很短时间内，所设计好氧区的溶解氧浓度就达到了2m g l 以上，所设计缺 氧区的溶解氧浓度则达到im g l 以上，一个小时以后所设计好氧区溶解氧浓度达到 3m g l ，三个小时以内可达到4 5m g l 。 根据以上反复钡4 试分析，决定开启表曝器3 个小时，关闭表曝器3 个小时使好 氧区和缺氧区溶解氧浓度达到设计要求，这样可使得一个循环6 个小时以内，所设 计好氧区的溶解氧浓度在约5 0 的时间内维持在2 0m g l ，所设计缺氧区的溶解氧 浓度在约5 0 的时间内维持在0 - - 1m g l 。从而人为形成较合适的好氧段和缺氧段 【6 7 l ，从而实现较高的有机物去除效果，硝化及反硝化反应。 改变污泥龄可通过排放剩余污泥来控制，关于其他因素对试验运行的影响及确 定详见3 1 3 4 节。 3 2 复合式氧化沟的启动与污泥驯化 装置启动良好是设备能正常运转的前提，考虑到实际应用中水处理构筑物的启 动时间越短越好，故采用了接种污泥启动。 由于本试验在考察复合式氧化沟对有机污染物降解的同时，还要求硝化和脱氮， 因此需要在反应器正常运转期间，沟内同时存在硝化和反硝化细菌。 平顶山市污水处理厂采用的就是氧化沟工艺，如前所述，为了缩短污泥培养驯 化时间，接种污泥取自平顶山市污水处理厂二沉池所排放的未经脱水的新鲜的剩余 污泥，该剩余污泥生物活性较高，其m l v s s m l s s 为0 7 4 ，初接种污泥沉降比为 1 8 5 ，m l s s 为1 9 6 1m g l ( m l v s s 为1 4 5 0r a g l ) ，s v i 为9 4 ，介于7 0 - 1 0 0 之间， 污泥凝聚性能良好。该剩余污泥内已含有硝化菌和反硝化菌。 将取来的菌种污泥和人工配制的污水同时投入氧化沟中，开启进水阀门和水下 推进器，使污泥在沟内混合均匀，然后将绳挂b c z 型软性组合填料按设计要求固定 在氧化沟内，开启表曝器，控谁4 混合液溶解氧浓度在好氧区大于2m g l ，在缺氧区 小于1m g l 。控制进水流量为2 2l h ，水力停留时间5 5h ，水温采用室内自然温度 在2 0 - 3 0 c 之间。 污水由水箱经蠕动泵送入氧化沟中，泥水混合液沿沟渠前行，部分进入二沉池 华中科技大学硕士学位论文 进行泥水分离后形成系统的出水；其余废水回到进水口处，与进水重新