（环境工程专业论文）枣庄市污水处理厂氧化沟工艺启动调试及生产性试验研究.pdf

乙 f 、 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本 文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：塑趋日 期： 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他 复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：藿包鑫勉导师签名：鎏边日期：之：! ：! ：2 一， ( 7 ， i l l l罗 泔， 目录 摘要1 a b s t r a c t 3 第一章概述5 1 1 氧化沟的技术发展与现状5 1 2 氧化沟的技术特征及优缺点8 1 3 氧化沟工艺的种类1 l 1 3 1 连续工作式氧化沟1 1 1 3 2 交替工作式氧化沟1 3 1 3 3 半交替工作式氧化沟1 6 1 4 本课题的研究目的和意义1 7 第二章枣庄市污水处理厂概况1 9 2 1 枣庄市排水工程现状：_ 1 9 2 2 污水厂服务范围及建设规模1 9 2 3 进水水质2 0 2 4 出水水质要求2 0 2 5 枣庄市污水处理厂三沟式氧化沟工艺简介2 0 2 5 1 污水处理工艺流程及说明。2 0 2 5 2 氧化沟工艺运行特点2 1 2 6 三沟式氧化沟的工作过程2 2 第三章枣庄市污水处理厂启动调试。2 5 3 1 污水处理厂工艺调试2 5 3 2 细菌生长曲线在污水处理中的应用2 5 3 2 1 细菌的生长曲线一2 6 3 2 2 细菌生长曲线在污水微生物处理中的应用2 7 3 3 调试前的准备工作2 8 3 3 1 人员及物资准备2 8 3 3 2 资料及试验室准备2 8 3 3 3 联动试车2 9 3 3 4 其它准备工作3 0 3 4 活性污泥的培养、驯化与调试启动3 0 3 4 1 活性污泥的培养方法3 0 3 4 2 污泥培养中的注意问题一3 1 3 4 3 本工程污泥培养方法一3 2 3 5 调试期间的水量3 5 3 6 调试期间的水质一3 6 3 7 污泥系统的调试3 7 3 7 1 污泥龄的确定3 7 3 7 2 污泥浓缩池与带机的调试3 8 3 8 工艺参数的优化3 9 3 9 调试成功后进出水水质4 1 第四章调试过程中出现的问题及解决办法。4 4 4 1 提升水泵的启动问题4 4 4 2 格栅、砂泵的问题4 4 4 3 曝气转刷的问题4 4 4 4 污泥管内污泥断流问题4 5 4 5 泡沫、污泥发黑并且曝气池有臭味4 5 第五章脱氮除磷改造可行性研究。4 7 5 1 脱氮除磷改造的必要性4 7 5 2 脱氮除磷改造的要求一4 7 5 3 处理效果及运行分析4 8 5 3 1 现状运行数据及分析4 8 5 3 2 污水处理厂存在的问题及其原因4 9 5 4 工艺方案选择5 0 5 4 1 污水处理工艺确定原则5 0 5 4 2 可供选择的生化处理改造方案5 0 第六章主要设备特点及运行成本分析。5 3 6 1 主要设备特点5 3 6 2 运行成本分析5 3 6 2 1 人工费5 4 6 2 2 动力费5 4 6 2 3 药剂费5 6 6 - 3 降低运行成本的措施5 6 6 4 污水处理效益分析5 7 第七章结论与建议5 8 7 1 结论5 8 7 2 建议5 8 参考文献6 0 攻读学位期间发表论文6 3 墅| 【谢6 4 摘要 随着我国经济的不断发展和人们环境意识的进一步增强，污水处理已经提到议事日 程上来了，所以城市污水处理厂是现代化城市必须配套建设的基础设施。城市污水处理 厂工艺流程复杂、机电设备多、运行调试要求高、特别是活性污泥处理工艺的活性污泥 培养和管理更要按照一定的程序进行，所以工艺调试是关系到污水处理厂是否能正常运 行及效益能否充分发挥的重要工作。 本文以枣庄市污水厂三沟式氧化沟工艺为研究对象，对污水厂调试运行工作进行研 究。活性污泥培养是调试过程中最重要的也是最关键的一步，结合枣庄市地区水量及水 质实际情况及以往经验采用满负荷连续培菌法，经过1 个多月的调试，各项出水指标均 达到出水设计要求。 通过调试运行，该工程的各个构筑物、设备已进入稳定运行状态，各项出水指标达 到城镇污水处理厂排放标准g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 的一级b 标准。 根据实际工程调试运行中遇到的问题，论文从理论和实践上对以三沟式工艺调试及 运行模式做了探讨，并对调试运行过程出现的问题有针对性的提出合理化建议，最后进 行了污水厂成本及效益分析，为新建和将要新建的污水处理厂的运行管理提供参考。 近年来，国家对污水处理厂的排放标准要求越来越严格，枣庄污水处理厂现有工艺 已不能满足城镇污水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) q b - 级a 标准的要求， 因此必须对原工艺进行升级改造，改造是在尽量不增加新的构筑物和建筑物的基础上进 行的，本着进度快、效果好，投资省的原则进行的，改造后将会大大降低出水中t n 、 t p 的的含量，使出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) 中一级a 标准和山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准( 山东省地方标准d b 3 7 5 9 9 2 0 0 6 ) 的要求。 关键词：枣庄市；三沟式氧化沟；工艺调试；污水处理厂 2 i l a b s t r a c t w i t ht h ec o n s t a n td e v e l o p m e n to f c h i n e s ee c o n o m ya n dp e o p l e sa w a r e n e s so f e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n ，s e w a g et r e a t m e n th a sb e e nb r o u g h tu po nt h ea g e n d a s oa st h e n e c e s s a r yi n f r a s t r u c t u r e ，u r b a ns e w a g e t r e a t m e n tp l a n tm u s tb ec o o r d i n a t e di sm o d e m c i t y d u et ot h ec o m p l e xs e w a g et r e a t m e n tp r o c e s s ，t h en u m e r o u se l e c t r i c a la n dm e c h a n i c a l e q u i p m e n t s ，t h eh i g hr e q u i r e m e n t so fr u n n i n gd e b u g g i n g ，e s p e c i a l l yt h ep i v o t a lt r a i n i n ga n d m a n a g e m e n to fa c t i v a t e ds l u d g ei nt h ea c t i v a t e ds l u d g et r e a t m e n tp r o c e s s ，d e b u g g i n gp r o c e s s i sr e l a t e dt ot h en o r m a lo p e r a t i o no fas e w a g et r e a t m e n tp l a n ta n di t sb e n e f i t s t h i sp a p e rt a k e st h ez a oz h u a n gs e w a g ef a c t o r yt h r e e d i t c ht y p eo x i d a t i o nd i t c ha s e x a m p l ea n ds t u d i e st h ed e b u g g i n gi nt h es e w a g ep l a n t a c t i v a t e ds l u d g ed e b u g g i n gi st h e m o s ti m p o r t a n ta n dt h em o s tc r u c i a ls t e p a c c o r d i n gt ot h ea c t u a ls i t u a t i o no fr e g i o n a lw a t e r q u a n t i t ya n dw a t e rq u a l i t ya n de x p e r i e n c e s ，t h ep r o c e s so f f u l ll o a dc o n t i n u o u sc u l t u r eo f b a c t e r i aw a sa p p l i e d ，a f t e ro n em o n t h ，t h ew a t e rq a u l i t ys a t i s f i e dt h ew a t e rd e s i g n r e q u i r e m e n t s a f t e rd e b u g g i n gp r o c e s s ，a l ls t r u c t u r e sa n de q u i p m e n tw e r eo p e r a t e ds t a b l ya n dt h e e f f l u e n tr e a c h e dg r a d e bo fg bl8 918 - 2 0 0 2 a c c o r d i n gt ot h e a c t u a ld e b u g g i n gp r o b l e m s ，c o m m i s s i o n i n ga n do p e r a t i o nm o d eo f t h r e ec h a n n e l t y p ep r o c e s sw e r ei n v e s t i g a t e df i o mt h et h e o r ya n dp r a c t i c ea s p e c t sa n dt h e n r a t i o n a l i z a t i o n p r o p o s a l s a b o u tt h e p r o c e s s o f c o m m i s s i o n i n gp r o b l e m s w e r e i n t r o d u c e d f i n a l l y , t h ew a s t e w a t e r t r e a t m e n tp l a n tc o s ta n db e n e f i t sa n a l y s e sw e r ec o n d u c t e d w h i c hc o u l dp r o v i d es o m ea d v i c ef o rt h eo p e r a t i o na n dm a n a g e m e n to ft h en e w l y b u i l t s e w a g et r e a t m e n tp l a n t i nr e c e n ty e a r s ，s e w a g et r e a t m e n tp l a n t sh a v ec a r r i e do u tm o r es t r i n g e n te m i s s i o n s t a n d a r d s ，z a o z h u a n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n tc a nn o tm e e t t h ea l e v e ls t a n d a r do f g b18 918 - 2 0 0 2 ，s oi ti sn e c e s s a r yt ou p g r a d et h eo r i g i n a lp r o c e s s t r a n s f o r m a t i o ni sn o tt o a d dn e ws t r u c t u r e sa n db u i l d i n g so nt h eb a s i so ft h ef a s t , e f f e c t i v e ，t h ep r i n c i p l e s o f i n v e s t m e n t s a f t e rt r a n s f o r m a t i o n ，t n ，t po ft h ee f f l u e n tw i l lb eg r e a t l yr e d u c e di no r d e rt o a c h i e v et h ea 1 e v e ls t a n d a r do fg b18 918 2 0 0 2a n dt h er e q u i r e m e n t so fd b 3 7 5 9 9 - - 2 0 0 6 i ns h a n d o n gp r o v i n c e k e y w o r d s ：t h r e e d i t c ht y p eo x i d a t i o nd i t c h ；t e c h n o l o g i c a lp r o c e s sd e b u g g i n g ；w a s t e w a t e r t r e a t m e n t 4 1 1 氧化沟的技术发展与现状 第一章概述 氧化沟 1 】( o x i d a t i o nd i t c h ，简称o d ) 也称为氧化渠，因其构筑物呈封闭的沟渠而 得名。氧化沟是活性污泥法的一种改型，它把连续环式反应池( c o n t i n u o u sl o o pr e a c t o r ) 作为生化反应器，混合液在其中连续循环流动，由于使用一种带方向控制的曝气和搅动 装置，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动，因此氧化沟又被称为“循 环曝气池”或“无终端曝气系统”。 早在1 9 2 0 年，英国( s h e f f i e l d ) 首次建成氧化沟，由于当时采用的是浆板式曝气 机，曝气效果不理想。但该处理厂仍被认为是现代氧化沟的先驱。1 9 2 5 年k e s s e n e r 开 始研制转刷曝气机，被称为“k e s s e n e r 转刷”。p a s v e e r 于1 9 5 4 年将k e s s e n e r 转刷用在 荷兰v o o r s c h o t e n 的氧化沟中，从此以后才有“氧化沟”这一专用术语。该技术因其设计 者被命名为派司维尔( p a s v e e r ) 氧化沟。1 9 5 9 年，荷兰公共卫生研究所的b a a r s 和m u s k a t 报道了应用笼形转刷( 也称t n o 转刷) 的氧化沟，笼形转刷是k e s s e n e r 转刷的改进型。 受当时曝气设备限制，采用上述曝气设备的氧化沟设计有效水深一般在1 5 m 以下。随 着氧化沟技术的应用，氧化沟占地面积大的缺点越来越突出。 为了弥补当时流行的转刷式氧化沟的技才弱点，2 0 世纪6 0 年代末荷兰d h v 有限 公司的工程师将立式低速表曝机用于氧化沟，利用表曝机产生的径流作动力，推动氧化 沟中的液体运动，这一工艺被称为卡鲁塞尔( c a r r o u s e l ) 氧化沟。1 9 6 8 年，这工艺 在荷兰o o s t e r w o l d e 首次应用获得成功。卡鲁塞尔氧化沟的沟深可加大到4 5 m 以上。 l e c o m p t e 和m a n d t 于1 9 6 7 年首先提出将水下曝气机和推动系统用于氧化沟，发明 了射流曝气氧化沟( j a c ) ，这种工艺的优点是沟的深度和宽度相互独立，沟深可达7 8 m 。第一个生产规模的j a c 于1 9 7 3 年在美国建成，处理水量为1 1 万m 3 d 。 h u i s m a n 于1 9 7 0 年在南非开发了使用转盘曝气机的奥贝尔( o r b a l ) 氧化沟。但在 此期间，生产中应用最多的还是转刷曝气氧化沟。在德国开发了大马式( m a m m o t h 型) 曝气转刷，直径为l m ，氧化沟水深3 3 6 m ，充氧能力有较大提高，并首次使用在 维也纳b l u m e n t h a l 的氧化沟污水处理厂。 2 0 世纪8 0 年代，美国开发了导管式氧化沟，1 9 8 3 年被日本建设省确认为优秀技 术。该技术通过在直壁上设一隔墙，在沟底部用j 型管将隔墙两边的水流连接，在竖管 的一端设驱动装置，使沟底有较大流速，且水深可达4 8 m 。 自p a s v e e r 设计第一座氧化沟至今，早期氧化沟采用间歇运行，无二沉池，直到2 0 世纪6 0 年代开始才单独建造二次沉淀池，并采用连续流运行方式。近年来，随着控制 仪表的发展以及生物脱氮工艺的需要，转刷型氧化沟又发展成双沟和三沟式交替运行方 式，可以不单独设置二次沉淀池。因其具有处理流程简单，操作管理方便，出水水质好， 工艺可靠性强，基建投资省，运行费用低，运行稳定可靠，抗冲击负荷强，适合雨污合 流制污水处理，设备维修简单，特别具有较好的脱氮除磷效果等特点，逐渐成为污水处 理主流技术之一，在城市生活污水及工业废水处理领域得到广泛应用。美国e p a 对不 同类型生物处理法运行情况的调查结果表明，不同工艺出水b o d 5 小于2 0 m g l 的时间 占总运行时间百分数分别是：氧化沟9 0 ，鼓风曝气7 0 ，生物滤池6 0 。由此可见， 氧化沟的处理效果比其它生物处理方法更为稳定可靠，特别相较于其他处理方法具有较 高的脱氮除磷效果。2 0 0 7 年太湖蓝藻事件以后，江苏省环境保护厅通过专题调查，对升 级提标污水处理技术路线得出以下结论：“新建污水处理工程适宜采用氧化沟等脱氮效 果较好的好氧处理工艺”。 从2 0 世纪5 0 年代后，氧化沟在欧美各国得到了广泛的重视，发展速度很快。1 9 6 3 年至1 9 7 4 年间英国共兴建了3 0 0 多座氧化沟污水处理厂，至1 9 7 6 年美国建成了5 5 8 座氧化沟污水处理厂。据统计，到1 9 7 7 年为止在西欧有超过2 0 0 0 多座p a s v e e r 型氧化 沟投入运行。荷兰d h v 公司发明的c a r r o u s e l 氧化沟在全世界范围已有8 0 0 多座投入运 行( 1 9 9 6 年) ，处理规模为4 0 - - 一1 1 3 万m 3 d 。而法国o t v k r u g e r 公司开发的d 型氧 化沟已占丹麦氧化沟总数的8 0 。美国e n v i r e x 公司开发的o r b a l 氧化沟，最大处理规 模已达9 0 万m 3 d 【2 j 。 据2 0 世纪9 0 年代统计，国内采用氧化沟工艺的污水处理厂超过4 0 座，1 9 9 0 年至 今是我国氧化沟技术快速发展的阶段，估计已有上百座氧化沟污水处理厂投入运行。氧 化沟技术正在我国日益广泛应用，近年来不仅氧化沟的数量在增长，其处理规模和处理 对象也在不断扩大，目前已经扩大到几乎覆盖所有行业的废水处理。 表1 1 部分国内氧化沟污水厂技术资料 厂名处理规模m 3 d氧化沟型式 广东南海县污水厂 1 0 ，0 0 0p a s v e e r 硝 桂林东区污水厂 4 0 ，0 0 0c r r o u s e l 巧4 昆明市兰花沟污水厂 5 5 ，0 0 0c a r r o u s e l 喇 邯郸东污水厂 1 0 0 0 0 0 t 艰氧化沟 厂名处理规模m ，d 氧化沟弛式 抚顺石油二二厂污水厂 2 9 ，8 0 0o r b a l 型 随着城市化进程的加快和生活水平的提高，城镇污水的排放量逐年增加，已经成为 江河湖泊水域污染的主要污染源，也是造成水体富营养化重要原因之一。 提高城镇污水治理率，污染物处理达标排放( 特别是氮磷控制) 是今后污水治理领 域的重点，国家提出到2 0 1 0 年全国城市和建制镇污水平均处理率要达到5 0 以上，并 且随着污染的加剧和水体富营养化问题的出现，必须严格控制进入水体的氮和磷排放 量。为此，城镇污水处理厂都必须要强化脱氮除磷，执行更为严格的城镇污水处理厂污 染物排放标准( g b l8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) 一级a 标准。 氧化沟工艺是世界上很多发达国家( 如美国等) 污水处理的常规工艺，其包括o r b a l 氧化沟、c a r r o u s e l 氧化沟、t 型氧化沟、d e 型氧化沟、一体化氧化沟等。其中，o r b a l 氧化沟是氧化沟工艺中应用最广泛的一种，约占6 0 左右，为城镇污水处理及脱氮除磷 的首选工艺。o r b a l 氧化沟在我国也已得到广泛应用，以河南省为例，在2 0 0 6 年2 0 0 7 年建设的1 0 0 个污水处理厂中，约9 0 个采用氧化沟工艺，其中8 0 个为o r b a l 氧化沟工 艺。江苏省也有1 0 多座o r b a l 氧化沟工艺在运行，例如：无锡城北污水处理厂 ( 15 0 0 0 0 m 3 d ) 、启东污水处理厂( 5 0 0 0 0 m 3 d ) 、常熟污水处理厂( 8 0 0 0 0 m 3 d ) 、淮安污水处 理) - ( 5 0 0 0 0 m 3 d ) 、徐州污水处理厂( 1 0 0 0 0 0 m 3 d ) 、高淳污水处理厂( 4 0 0 0 0 m 3 d ) 、江宁开 发区污水处理厂( 4 0 0 0 0m 3 d ) 、宿迁污水处理厂( 4 0 0 0 0m 3 i d ) 等。我省也有枣庄市山亭 污水处理厂( 2 0 0 0 0m 3 d ) 、台儿庄污水处理厂( 2 0 0 0 0m 3 d ) 、邹城污水处理厂( 4 0 0 0 0 m 3 d ) 等。 1 2 氧化沟的技术特征及优缺点 与传统活性污泥法相比，氧化沟具有如下特征： 1 构造特征 11 池体狭长，可达数十米，甚至数百米以上：池深度较浅，一般在2 - 5 m 左右。 2 ) 曝气装置多采用表面曝气器，纵轴、横轴曝气器都可以用。 3 ) 进出水装置构造简单，如进水装置只有一根迸水管。 2 工艺特征 1 ) 氧化沟内的流态介于推流式和完全混合式之间。从空间上看是推流式，但从时间 上，由于流速决，可达0 3 0 5 m s ，进入沟内的原水很快就和沟内混合液快速混合，因 此，又是完全混合式。 21 氧化沟对水温、水质和水量的变动有较强的适应胜。 3 ) b o d 负荷较小( o 0 5 - 0 1 5 k g b o d k g v s s d ) ，因此，污泥产率低，排泥量少，出 水水质良好，属延时曝气活性污泥工艺。 4 ) 污泥龄长，可达1 5 3 0 天，是传统活性污泥系统的3 - 6 倍。在反应器内能够存活 增殖世代时间长的微生物如硝化细菌，因此，氧化沟具有脱氮功能。 氧化沟经过多年的开发和应用，形成了许多独有的优点和特点： 1 构造形式多样性。氧化沟的曝气池基本上为封闭的沟渠形，但由于沟渠的形状和构造 多种多样，因此，氧化沟的构造形式呈多样化。沟渠可呈圆形和椭圆形，可采用单沟 或多沟系统，可考虑与二次沉淀池分建或合建。因此，氧化沟的运行灵活机动，并可 与其它工艺单元组合，以满足不同的出水水质要求。 2 氧化沟曝气设备的多样性。常用的曝气装置有转刷、转盘、表面曝气器和射流曝气器 等，不同的曝气装置导致了不同的氧化沟形式，如采用表曝机的卡鲁塞尔氧化沟，采 用射流曝气的j a c 氧化沟和采用转刷的派司维尔氧化沟。沟内曝气装置的数目可按 处理厂规模、原污水水质及池体构造决定。 3 曝气强度可根据进水量和池内溶解氧浓度灵活调节。调节方法有两种，一种是通过调 节出水溢流堰，改变沟渠内水深，进而改变曝气装置的淹没深度，使其充氧量适应运 行的需要；第二种是调节曝气器的转速。 4 工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便。氧化沟一般不需要设置初沉池，因为氧化 沟的水力停留时间和污泥龄比一般的生物处理法长得多，悬浮态有机物可以在曝气池 中得到较彻底的降解，排出的剩余污泥已经高度稳定，只需要进行浓缩和脱水处理， 从而省去了消化工艺，污泥处理流程简单。 5 处理效果稳定、出水水质良好。氧化沟在去除b o d 5 和s s 方面，均取得了比传统活 性污泥法更好的出水水质，运行也更加稳定可靠。美国e p a 对2 9 个氧化沟处理厂运 行数据进行统计表明，氧化沟的出水水质比其他生物处理法优，氧化沟出水的可靠性 也比其他生物处理工艺好，而且控制的出水标准越高，氧化沟的优越性也就越突出。 氧化沟与其他生物处理法运行可靠性比较表见1 - 2 - l 【3 1 。 表1 - 2 1 各种生物处理法运行可靠性的比较 出水浓度( m g 1 ) 小于下列数值的时间百分数( ) 处理工艺 1 02 03 0 s s b o d 5 s s b o d 5 s s b o d 5 6 氧化沟是一种经济的污水处理系统，具有节约投资和运行维护小等优点。美国e p a 【4 j 对氧化沟和其他生物处理法的运行效果、基建投资和运行费用进行比较，结果表明： 当处理厂的规模分别为3 7 8 5 m 3 d 和3 7 8 5 0 m 3 d 时，氧化沟污水处理厂的基建投资 分别为传统活行污泥法的6 0 和8 0 ；各种生物处理法的经济效益统计如表1 2 2 ( 以氧化沟法污水处理成本为1 0 0 计) 。当氧化沟由于去除有机污染物和反硝化脱 氮时，其年度运行费用与其他方法的比较( 以流量3 7 9 0 m 3 d 的氧化沟年度运行费用 为1 0 0 ) 见表1 2 3 【5 1 。 9 表1 - 2 2 部分污水生物处理系统的经济比较 不同流量下的污水处理成本 处理系统 3 7 9 0m d3 7 9 0 0m d 氧化沟 1 0 01 0 0 普通活性污泥法2 3 11 6 7 生物转盘 2 4 82 2 9 生物滤池 2 4 21 8 5 两级硝化 3 0 32 0 7 生物转盘硝化 3 2 93 4 6 硝化和脱氮3 4 82 5 8 灌溉 1 8 42 1 7 表1 2 3 各种不同脱氮流程的经济比较 基建投资运行费用 污水处理流程 3 7 8 5m d 3 7 8 5 0m d3 7 8 5m 3 d 3 7 8 5 0m 5 d 氧化沟 1 0 01 0 01 0 01 0 0 一级活性污泥法+ 混合反硝化池 2 9 l 2 22 1 0 1 3 7 二级活性污泥法+ 混合反硝化池 3 3 12 4 12 3 21 4 6 一极活性污泥法+ 固定膜反硝化池3 0 82 2 12 0 8 1 2 3 二级活性污泥法+ 固定膜反硝化池 3 4 72 4 82 2 81 3 5 传统活性污泥法+ 折点加氯法 1 9 3 1 4 4 2 7 11 5 2 传统活性污泥法+ 选择性离子交换 2 4 82 0 41 8 91 2 3 传统活性污泥法+ 氨吹脱2 1 51 8 2 1 4 71 0 5 7 污泥产量少，污泥性质稳定。由于氧化沟所采用的泥龄一般长达2 0 - 3 0 d ，污泥在沟 内得到好氧稳定，污泥产生量少，因此是污泥后续处理大大简化。节省处理厂运行费 用，而且便于管理。 8 能承受水量、水质冲击负荷，尤其对高浓度工业废水有很大的稀释能力；也可用在寒 冷的地方，当冬季气温为一2 0 时仍可使用，只要将电机和曝气器适当加以屏护， 沟内水即不会结冻【6 】。 1 0 氧化沟也具有以下缺点： 1 ) 占地面积大，这是氧化沟技术需要解决的主要问题。氧化沟属于延时曝气法，污 水在其中的停留时间长，有机负荷低，使得沟体积较大；又由于受到曝气方式的限制， 水深较浅，使其占有较大面积。因此，在土地资源紧缺的国家和地区使用受到制约闭【7 1 。 2 ) 在氧化沟中进行充氧时所消耗的能量与有机物体积负荷之比较高，但实际发现 部分能耗可被反硝化作用和低污泥产量以及低污泥处理费用所弥补【4 】f 6 】【8 1 1 9 1 。 总之，由于氧化沟技术的不断推广应用，自身的缺点在各国环境工作者的努力下不 断的得以改进。7 0 年代开始氧化沟技术改进程度见表1 - 2 - 4 4 8 】 9 】。 表1 - 2 4 氧化沟技术的改进 1 3 氧化沟工艺的种类 自从第一座氧化沟问世以来，氧化沟工艺演变出了许多变形。从运行方式上，氧化 沟可分成三大类：连续工作式、交替工作式和半交替工作式，如图1 3 1 所示。 1 3 1 连续工作式氧化沟 连续工作式氧化沟，系指氧化沟只作曝气池使用，且进出水流向不变。由于氧化沟 仅起曝气池的作用，因而该系统必须设有沉淀池。二沉池可与氧化沟合建，也可以分建。 图1 - 3 - l 氧化沟的分类 分建式氧化沟的主要形式有三种：帕斯韦尔氧化沟、卡罗塞氧化沟和奥尔伯氧化沟。 帕斯韦尔氧化沟采用了最初跑道式沟形，一般采用曝气转刷曝气，如图1 3 2 所示。卡 罗塞氧化沟系多沟串联系统，一般采用垂直轴表面曝气机，如图1 3 3 所示。奥尔伯氧 化沟由多个同心的沟渠组成，渠道一般呈圆形或椭圆形，如图1 3 - 4 所示。由于这种氧 化沟沟渠一般较窄，故常采用曝气转碟曝气，进水口设在最外圈的沟渠，而混合液则设 在最中心的沟渠，各沟之间的隔墙底部设连通孔洞。 氧化沟 二沉池 图1 3 2 帕斯韦尔氧化沟处理系统 潋撇 徽瓤式吟0式韦塞伯 式 式 ， 建 建 坠翅型望 ： 合 分 越d ”强 e 嚣一 。l 一 出丕太堂亟堂僮论室 垂直曝气机tn49fg二沉池 合建式氧化沟，按照沉淀的形式有b m t s 式、沉淀船式、侧沟分离式等形式。b m t s 形式系指在氧化沟内设一沉淀区，污水自上部溢流，污泥自沉淀区底部流回沟内。沉淀 船式系在沟内设一船式沉淀器，用于进行泥水分离。侧沟分离式系在主体氧化沟上增设 侧沟，作沉淀区。以上仅为主要几种合建形式，另外还有多种。合建式氧化沟省去了回 流系统，且占地少，但目前尚有很多问题需要解决，如排泥浓度太低，使泥区构筑物增 大，同时满足曝气和沉淀工况较困难等。 1 3 2 交替工作式氧化沟 交替工作式氧化沟系统的特点是，不单独设二次沉淀池，在不同时段氧化沟系统的 一部分交替轮流作沉淀池使用。该类氧化沟的特点是基建费用低，运行方便。交替工作 式氧化沟有四种类型：a 型、v r 型、d 型和t 型。 a 型氧化沟系单沟交替工作式氧化沟，如图1 3 5 所示。在a 、b 、c 三个时段， 氧化沟分别处于曝气、沉淀、排放三个工作状态。该种氧化沟一般局限于水量较小、且 间歇排放的情况。a 、b 、c 各工作时段持续时间的长短，具体取决于污水间歇排放 的周期。 运行停 a 迸水曝气 b 停曝、沉淀c 排水 停转 v r 型氧化沟是可实现连续进水的单沟交替工作式氧化沟。其特点是将曝气沟渠分 成容积相等的两部分，利用定时改变曝气转刷的旋转方向，改变沟内水流方向，使两部 分氧化沟交替的作为曝气区和沉淀区，因此不需设二沉池。当沉淀区改变为曝气区运行 时，已沉淀下来的污泥会自动与进入的污水混合，因此也不需另设污泥回流装置。除通 过曝气转刷的正反向运行外，还通过两道单向活拍门和两道出水堰的交替启闭完成以上 操作。典型的v r 氧化沟系统如图1 - 3 - 6 所示。整个氧化沟分成内外两圈，中间为一环 岛。、为两套单向活拍门，、为两套可启闭的出水堰，为可正反转的 曝气转刷。当转刷正向旋转时，混合液按图中所示方向流动，拍门会通过水流压力 自动关闭，而拍门则会被水流冲开，此时应开启出水堰排放处理完的污水。在这 一工作状态下，外圈氧化沟为曝气区，内圈氧化沟则为沉淀区。当曝气转刷反向旋转时， 混合液会按图中所示相反的方向流动，拍门会自动关闭，拍门会被水流自动冲开， 此时应开启出水堰排水。在这一工作状态下，内圈氧化沟作为曝气区，而外圈作为 沉淀区，污水进入内圈之后会与上一状态沉下的污泥自动混合。 1 4 d 型氧化沟为双沟交替工作式氧化沟，一般由池容完全相同的两个氧化沟组成，两 沟串联运行，交替地作为曝气池和沉淀池。典型的d 型氧化沟系统如图1 3 7 所示。在 状态i ，a 沟作为曝气区，转刷开启，出水堰关闭；b 沟作为沉淀区，转刷停止，出水 堰开启。在状态i i ，b 沟为曝气区，a 沟为沉淀区。d 型沟的一个交替工作周期一般为 8 h ，i 、i i 两个工作状态分别为3 h ，i 向i i 和i i 向i 之间各有一个过渡轮换期，分别为 m 。在过渡轮换期内，转刷全部停止工作。在一个工作周期内，转刷的实际俐用率仅为 3 7 5 ，利用率非常低，这是d 型沟的一个主要缺点。 出 状态i状态 图1 - 3 - 7d 型第朋狗系统示意图 t 型氧化沟为三沟交替工作式氧化沟系统。在三沟中，有一沟一直作为曝气区使用， 因而提高了转刷的利用率。另外，t 型氧化沟较v r 和d 型沟运转更加灵活，通过合 理运行调度，可以有效地实现脱氮功能，其典型工艺流程如图1 3 8 所示。沉砂池来水 经过配水井可根据需要进入各沟内。各沟之间相互连通，两侧沟上设有启闭式可调堰， 而剩余污泥一般从中间排放。t 型氧化沟系统运行非常灵活，曝气沉淀均在沟内交替进 行，因而既无二沉池，也无需污泥回流系统。 剩余污泥排放 1 3 3 半交替工作式氧化沟 水 半交替式氧化沟兼具有连续工作式和交替工作式特点。首先，该类氧化沟系统设有 单独的二沉池，可以实现曝气和沉淀的完全分离，为连续式工作。其次，根据需要，氧 化沟又可分段处于不同的工作状态，使之具有交替工作式运行灵活的特点，特别利于脱 氮。最典型的半交替工作式氧化沟为d e 型氧化沟，d e 型氧化沟为双沟交替工作式氧 化沟系统，但不同于d 型氧化沟。d e 型氧化沟设有独立的二沉池和回流污泥系统，氧 化沟内交替进行硝化与反硝化，是专为生物脱氮而开发的新工艺，其工艺流程如图1 3 9 所示。二个氧化沟相互连通，串联运行，可交替进出水，沟内曝气转刷一般为双速，高 速工作时曝气充氧，低速工作时只推动水流，不充氧。通过两沟内转刷交替处于高速和 低速运行，可使两沟交替处于缺氧和好氧状态，从而达到脱氮的目的。在d e 型氧化沟 前增设一厌氧池，也可以实现生物除磷，如图1 3 1 0 所示。以上两种流程均最初出现 于丹麦，为专利工艺，前者为b i o d e n i t r o 工艺，后者为b i o d e n i p h o 工艺。 氧化沟二沉池 图1 釉d e 型氧化虹艺流程b i o - - d e n r l r o 氧化沟 图1 寸1 0 腿型氧化沟工艺流程b 1 0 - - i 腑p r l 0 1 4 本课题的研究目的和意义 丰富的水资源是保证社会经济可持续发展的基本条件之一，我国是淡水资源短缺的 国家，而水污染的加剧使有限水资源日益紧张，城市污水和工业废水等不断排入大水体， 造成了我国主要江河湖泊面临着水质不断恶化的危险，水体的污染及富营养化也越来越 成为我国发展经济的瓶颈。目前，我国各个城市对水环境的改善日益重视，对污水处理 的要求不断加强。 本课题首先是对枣庄市污水处理厂三沟式氧化沟工艺进行调试，并最终使出水水质 满足设计排放标准。总结调试运行经验，为正式运行积累相关的经验数据，对正式运行 提供指导作用。并以该厂的生产性运行系统为研究对象，分析三沟式氧化沟在实际运行 中存在的问题，最后总结出套适合该污水厂的运行方案。 因此，对本课题的研究其理论意义主要有： ( 1 ) 为同类型的污水处理厂调试及运行提供技术参数及实践经验。 ( 2 ) 为三沟式氧化沟工艺的推广提供理论和实践上的支持。 践经验。 第二章枣庄市污水处理厂概况 2 1 枣庄市排水工程现状 枣庄城区的污水均通过合流管道、暗渠排入一、二、三号干渠，然后汇入城区东西 两侧的东、西沙河。 随着城市工业的发展和城市人民生活水平的不断提高，城区工业废水和生活污水排 放量不断增加，而污水未经处理直接排入沟渠，汇于东、西沙河，因此污染问题日益严 重，对环境造成了较大的影响。 目前，枣庄城区排水系统较不完善，污水通过渠道输送，由于年久失修，淤积严重， 造成水流不畅，城区沟渠内污水发黑发臭，严重影响周围环境，影响了市容。同时，由 于枣庄部分工业企业对产生的工业废水在进行厂内预处理时不能做到达标排放，甚至还 有不经过处理直接排放的情况，因此对河道造成了不同程度的污染，尤其是东沙河，它 接纳的污水占枣庄城区污水的8 0 ，东沙河已变成了臭水沟和蚊蝇孳生地，河水变黑发 臭，恶化了环境。东、西沙河汇入峄城大沙河后，也恶化了峄城大沙河的水质，其中石 羊段c o d 超过地面水体v 类水质标准7 7 倍，氟化物超标1 5 8 倍，氰化物、砷、六价 铬均有检出，影响了下游的农田灌溉，给农业生产造成了严重威胁。同时，峄城大沙河 流入运河后，污染了运河，给南水北调工程的水质造成危害。另外，由于河水被污染， 地面污、废水的渗漏，枣庄的三个地下水源地( 南部的十里泉水源地，北部的渴口水源 地，东部的西王庄水源地) 均受到不同程度的污染。其中作为枣庄主要供水水源的十里 泉水源地的水质污染尤为严重，已不适于直接饮用。由此可见，枣庄城市污水对城市环 境的污染问题已十分严重，不仅影响了枣庄市工农业及城市建设的发展，而且影响了城 市人民的正常生活。因此解决枣庄市污水污染问题已是迫在眉睫。 2 2 污水厂服务范围及建设规模 根据枣庄市总体规划，枣庄市污水处理厂主要接纳排入一、二号渠及东沙河内的污 水，其接纳的污水量占城区污水排放总量的8 0 。 据枣庄市环境监测站监测报告，枣庄市污水处理厂服务范围内现状污水总量约为 6 6 6 万m 3 d ，其中生活污水2 0 万m 3 d ，工业污水2 6 6 m 3 d ，矿井污水2 0 m 3 d 。结合枣庄市 总体规划，经预测，到2 0 1 0 年，枣庄市