（环境工程专业论文）新型一体化氧化沟污水处理技术研究.pdf

重庆大学硕士谂鬻 。 摘要 摘要 新型一体化氧化沟( m i o d ) 工艺是在一体化氧化沟工艺的基础上发展和完善 起来的一种高效、节能、管理方便的污水处理工艺。本文在m i o d 工艺模型的基础 上，进行了m i o d 主沟盔垄缝能及速查l 匿i 弘工艺运行方式的试验研究，进而由此 进行了新型一体化氧化沟工艺效能分析。 本文在分析流速的基础上，研究了m i o d 工艺主沟的流态，分析主沟各断面的 流速变化，找出了污泥沉积危险区，探讨了改善主沟流态的相应措施，提出了在 转刷上下游适当位置设置导流板是一种简单、高效的流态改善方式。通过试验， 确定了设置导流板的位置和形状，并重点研究了其对主沟流态的改善作用。研究 表明：合理设置导流板后，m i o d 工艺流态得到很大的改善，转刷下游的部分无效 高能得到合理利用，主沟整体平均流速得到部分提高。部分污泥沉积危险区得到 缓解。 f 在确定的水力停留时间h r t 、合适的进水分配比r 和污泥龄s r t 等工况因素下， 本文进行了m i o d 工艺连续流连续曝气和间歇曝气两种运行方式的试验。研究表明： m i o d 工艺是一种处理效果好、运行稳定的处理工艺；通过停曝时间的确定试验和 工艺供、需氧的平衡分析，确定采用一种间歇曝气运行方式，即2 h r 曝气、2 h r 停 曝的组合方式；在该组合方式下进行间歇曝气工艺试验时，其处理效果优于连续 曝气运行方式，且具有很强的脱氮除磷效果。 以i v i i o d 试验模型为体系边界，通过物料与能量平衡，进行了新型一体化氧 化沟效能分析。分析表明：采用l v i i o d 工艺通过实现混合液的无泵自动回流和污 泥自动回流，从而省却混合液、污泥两道机械回流系统和相应的运行费用，较传 统活性污泥法节约能耗o 1 5 5 k w h m 3 ；当采用间歇曝气运行方式时，m i o d 工艺较 连续曝气运行时可节能约4 8 4 ；通过能流图的分析，指出了m i o d 工艺整体效 能较高，工艺的节能途径主要在曝气设备。y 运行) 壤效能流态 丫。x 重庆大学硕士论文摘要 a b s t r a c t t h em o d i f i e di n t e g r a t e do x i d a t i o nd i t c hp r o c e s s ( m i o d ) ，w h i c hi sb a s e do n i n t e g r a t e do x i d a t i o nd i t c h ( i o d ) a n dd e v e l o p e df r o mi t ，i s ah i g h l ye f f i c i e n t ，e n e r g y s a v i n g ，s i m p l e l y - r u n n i n gw a s t e w a t e r t r e a t m e n tp r o c e s s b a s e do nt h em o d e le x p e r i m e n t ， f l o wp e r f o r m a n c e so ft h em a i nd i t c ha n do p e r a t i o ns t y l e so fm i o da r ee x p e r i m e u t e d a n df u r t h e r m o r e , e n e r g ye f f i c i e n c yi sa n a l y z e di nt h ea r t i c l e b a s e do nt h et e s to f v e l o c i t yi nt h em a i nd i t c h , t h et r e n do f i t sv e l o c i t ya n de a s y d e p o s i t i o na r e a sa r ea n a l y z e d ，a n dm e a s u r e s t om a k ei t sf l o w p e r f o r m a n c e s a r et a k e n i t i sp u tf o r w a r dt h a ts e t t i n gu pf l o wg u i d eb o a r d sp r o p e r l yi nf r o n ta n da tt h eb a c ko ft h e a e r a t i o ne q u i p m e n ti sas i m p l ea n de f f i c i e n tm e a n st om a k ef l o wp e r f o r m a n c e sb e t t e r t h er e s u l t ss h o wt h a tf l o wg u i d eb o a r d sm a k ef u l lu s eo f h i g h e n e r g ya tt h eb a c ko f t h e a e r a t i o ne q u i p m e n t ，w h i c hi m p r o v et h ea v e r a g ev e l o c i t yo ft h em a i nd i t c ha n dl e s s e n t h ee a s y d e p o s i t i o na r e a s g i v e ns p e c i f i ch y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e ，p r o p e rd i s t r i b u t i o nr a t eo fr a ww a t e ra n d s p e c i f i cs l u d g er e t e n t i o nt i m e ，t h es t y l e so f t w oo p e r a t i o n s ( c o n t i n u o u sf l o wc o n t i n u o u s a e r a t i o na n di n t e r m i t t e n t a e r a t i o n ) a r es t u d i e di nt h ea r t i c l e t h er e s u l t ss h o wt h a t m o dc a na c h i e v e g o o dr e s u l t s a n dr u n s t e a d i l y b a s e d o nt h ed e t e r m i n a t i o no f a e r a t i o n - p a u s i n gt i m ea n dt h ea n a l y s i so fo x y g e nd e m a n da n ds u p p l y ，i ti sp u tf o r w a r d t h a tt h e s t y l e ，a e r a t i n g f o r2h o u r sa n d a e r a t i o n p a u s i n gf o r2h o u r s ，i s a p r o p e r o p e r a t i o n u n d e r t h e g i v e nc o n d i t i o n o f t h i so p e r a t i o ns t y l e ，t h ee f f e c ti s s u p e r i o rt ot h a t o fc o n t i n u o u sa e r a t i o n i th a sb e t t e rr e m o v a le f f e c to f n i t r o g e na n d p h o s p h o r u s m a t e r i a l sa n d e n e r g y b a l a n c ei nm i o da r es t u d i e dt oa n a l y z ei t se n e r g ye f f i c i e n c y b e c a u s e m i x i n gl i q u i d a n d s l u d g e c i r c u l a t ew i t h o u t p u m p ，i t s a v e st h e s et w o c i r c u l a t i o n s t h er e s u l t ss h o wt h a tm i o di sa ne n e r g ys a v i n gp r o c e s s ，s a v i n g0 15 5 k w hp e rm 3c o m p a r e dt ot h et r a d i t i o n a la c t i v a t e ds l u d g es y s t e m u n d e rt h ec o n d i t i o no f i n t e r m i t t e n ta e r a t i o n o p e r a t i o n , m i o dc 锄s a v ee n e r g y4 8 4p e rc e n tc o m p a r e dt o c o n t i n u o u sa e r a t i o n t h r o u g ht h ea n a l y s i so f e n e r g yf l o w , m i o d ，a saw h o l e ，i so f h i g h e f f i c i e n c y t h em a i ns o l u t i o no fs a v i n ge n e r g yf o rm i o dd e p e n d so nt h ea e r a t i o n e q u i p m e n t k e y w o r d s ：m o d i f i e di n t e g r a t e do x i d a t i o nd i t c hp r o c e s s 0 v a o d ) o p e r a t i o ns t y l ee n e r g ye f f i c i e n c y f l o w p e r f o r m a n c e i i 重庆大学硕士论文1 概述 1 概述 水是人类生活和生产活动不可或缺的物质资源。由于人口快速增长，城市化 进程的不断加快，淡水资源的需求和消耗不断增多，相应的城市污水和工业废水 的排放量也在不断增多。由于污水处理设施的滞后和非点源污染控制不够得力， 从而使人类面临更加紧迫的水量型和水质型的水资源不足问题，这已成为国家经 济社会可持续发展的严重制约因素。据2 0 0 0 年统计“1 ，我国七大水系干流中，只 有5 7 7 的断面达到或优于国家地表水环境质量标准，城市河段污染突出，各大 淡水湖泊和城市湖泊均受到不同程度的污染，一些湖泊呈富营养化状态。沿海河 口地区和城市附近海域污染严重，赤潮发生频次增加，面积扩大。目前普遍认为， 建设城市污水处理厂已成为解决水质污染和水资源缺乏的主要途径。 1 1 我国污水处理技术现状及主要问题 我国污水处理的历史始于1 9 2 1 年，直至改革开放近二十年来才取得迅速的发 展，但仍滞后于城市发展的需要。据1 9 9 9 年统计0 1 ，我国污水排放量6 0 6 亿m 3 a ， 处理量为1 0 3 4 0 亿，处理率不足2 0 。我国现有6 6 8 个城市中，仅有1 2 3 个城市 3 0 7 座不同处理等级的城市污水处理厂，其中城市污水二级处理率1 0 左右。1 。而 西方发达的国家美国1 9 7 8 年就有1 5 0 0 0 座污水处理厂，1 9 8 0 年污水处理率就达 7 0 ，德国1 9 7 5 年为8 0 ，英国为8 2 “1 。 显而易见，我国城市污水处理的普及率同国外发达国家相比，尚有很大的差 距。虽然我国部分城市水环境在一定程度上得到改善，但仍然呈现整体恶化的趋 势。 我国的环境问题，一靠政策，二靠管理，三靠技术。“九五”期间全国环境 保护累计投资3 6 0 0 亿元，“十五”期间计划投资7 0 0 0 亿元，约占同期国内生产 总值的1 3 ，比“九五”提高1 个百分点，其中用于水污染治理投资2 7 0 0 亿元， 且提出城市生活污水集中处理率达到4 5 “。与此同时加强宏观管理、总量控制， 制定更为严格的污水综合排放标准，这些在一定程度上改善了我国的污水处理 现状。但总体上由于资金紧缺，投资力度不够，工艺技术上能耗大、运行费用高、 管理不善等，均制约了城市污水厂的建设和正常运行。 目前，在我国城市污水处理厂中普遍采用的是生物处理，也有采用化学法的， 如四川遂宁市采用的化学强化一级处理，但这种工艺去除率不高，出水达不到国 家相应的标准”3 。在生物法中，有活性污泥法和生物滤池两大类。我国只有少数几 座生物滤池污水处理厂，而活性污泥法占绝大多数。活性污泥法有多种型式，使 重庆大学硕士论文l 概述 用最广泛的主要有传统活性污泥法、 o 及a 2 o 、氧化沟工艺、s b r 工艺、a b 法等。 这些工艺基本上是在欧、美等发达国家经历长时间实践和研究发展起来的，符合 工业化国家经济的国情，这决定了污水处理厂建设投资、运转费用高昂，与我国 经济相对落后、污水处理资金短缺的客观情况是极不相符的。更值得注意的是， 我国近几年新建的污水处理厂，资金来源主要是国内和国外参与相结合。利用国 内资金建设的污水处理厂平均单方投资为1 2 0 1 6 元m d ，国外参与建设的污水处 理厂平均单方投资为1 6 0 3 8 7 元m 3 d ，后者比前者高3 3 9 6 “1 。国外参与资金主要以 设备形式引进，这极大地增加了建设成本，同时也制约了我国污水处理技术的发 展和国产化设备的开发和推广。因此，确定以高效节能、一体化为核心的适合我 国国情的污水处理技术路线，研究和开发对传统工艺的改造和替代的新工艺，发 展具有独立自主知识产权的国有技术，是我国当前污水治理领域的一项艰巨任务。 1 2 污水处理技术的发展趋势 1 2 1 高效节能 “高效节能”城市污水处理技术和工艺，概括而言，就是以最低的能量投入 换取污水的高效净化。“高效节能”目前尚无明确的数值界定，必定会随着时间的 推移、技术的进步、应用条件的不同而有所不同。污水处理是能源密集型的综合 技术，污水处理的能耗可按用途分为直接能耗和间接能耗。直接能耗是指污水处 理工艺过程现场消耗的能量，如电耗等。间接能耗是指生产处理过程中所用的原 料、建筑材料等的能源，如处理药剂的消耗等。污水处理的能耗与所处理的污水 量、水质、采用的工艺方法、运行方式、处理程度及操作管理有关。 从我国目前技术水平和经济水平的情况看，高效节能工艺具有以下特征m ： a 、投资应控制在l o o o 元m 以下( 不包括征地和特殊的地基处理费) ： b 、直接运行费控制在0 3 0 元吨( 如考虑脱氮除磷直接运行费应控制在0 4 0 元吨) 以下，其中处理能耗在0 2 0 k w h m 3 d 左右： c 、尽量减少操作管理人员，其数量为现有污水厂人员的l 3 1 4 。 从当前污水处理工艺和技术研究、开发和应用的情况看，在采用国内工艺设 备、日处理规模小于2 0 万吨的前提下，下面所列的技术认为是可行且适合我国国 情的高效低耗城市污水处理工艺： a 、强化的一级处理技术； b 、城市污水生态工程处理技术； c 、高负荷的城市污水生物化学处理技术： d 、厌氧及不完全厌氧处理技术； 2 重庆大学硕士论文 1 概述 e 、高负荷生物曝气滤池、生物附着生长技术处理城市污水处理工艺 f 、现有城市污水处理的革新工艺。 1 2 2 一体化 污水处理一体化是针对传统污水处理方法由多个单元操作组成复杂的工艺流 程而提出和发展起来的。污水处理一体化至今尚无严格的定义，但总体可分为以 下三种嘲： 第一种是指曝气和沉淀工序在同一反应池内完成，按时间顺序调配，对污水 进行序批处理，典型的工艺有s b r 、c a s t 、u n i t a n k 等： 第二种是指安排多个空间进行调配、交替完成反应和沉淀过程，如双沟式氧 化沟、三沟式氧化沟、v r 型氧化沟等； 第三种是不作时间和空间的调配，通过改进池型和构造，在同一空间不同的 区段分区优化分别完成反应和沉淀过程，如船式一体化氧化沟、侧沟式一体化氧 化沟、中心岛式一体化氧化沟等。 针对中小型污水设备成套化而提出的一体化生物反应器，如周琪等人的“厌 氧一好氧一体化氧化器”、向仁军等人“”的“一体化除磷脱氮工艺装备”、王培风等 人“的“一体化生物反应器的应用和发展”等，都是污水处理一体化工艺的有益 探索。 一体化工艺在我国的应用日益广泛，其具有以下特点“： a 、工艺简单，占地面积少，节省投资。由于一般只有一个反应器，不需二沉 池，污泥不用回流； b 、一体化工艺常为变体积的活性污泥工艺，其基质和微生物浓度随时间而变 化，所以属于理想的推流状态，并可保持反应基质的最大推动力； c 、运行方式灵活，可以通过时间或空间上的调配安排曝气、缺氧、厌氧等不 同状态，实现脱氮除磷的目的： d 、存在较大的浓度梯度，有利于防止污泥膨胀； e 、耐冲击负荷、处理能力强，一体化曝气池在时间上属于推流形式，但反应 器本身属于完全混合。 1 2 3 氧化沟是中小型城市污水处理厂的首选工艺 至1 9 9 5 年5 月，我国中小城镇已发展到1 9 2 1 6 个，污水处理的规模已十分 可观。污水处理规模大多在1 5 1 0 5 m 3 d ，其中生活污水占5 0 以上，工业废水 以农产品加工废水为主。中小城市与大城市相比，政府投入资金有限，技术管理 人员素质较低，项目建设常采用国债资金、b o t 等方式，这些因素决定了中小型城 3 重戾大学颞士论文1 概述 帮浮求处理厂游工艺必须采取经济简使、高效节能、运行稳定8 鞋的技术路线。 氧纯沟是潘缝污泥法静一释交獾，在承力流态上不同予传统翡活髋污泥法， 是一种蓠尾耀逢懿循环流。它邋常采爝延辩曝气，在污东净化煞同时浮漉褥虱稳 定，不设耪沉漶摹莲浮泥满纯洼，处囊设麓大大篱讫。美蓬环境保护署( e p a ) 对不 同静生物处理工艺瓣基建； 鞋运行费掰静分罄予毖较结果表明 1 4 1 当楚理鬣模分剐为 3 7 8 5 弦3 d 霹3 7 8 5 0 q d 时，氧纯沟污承鲶理厂斡蓥建投资分别为传统活蕊污沉法鹩 5 0 帮8 0 ，当处理嫂模较小黠，其运髫费黑也比较省。因_ l | ：，将氧纯溺工艺捌为 革颞替代技术( i a 技术) “”，在美国已建残鳇污农处理厂骞足匿鏖，欧渊黾有上 予座。在我慝，氧化沟工艺以冀经济篾便的突出优势已成为中小型城枣污本厂瓣 首选工艺。 。3 氧化沟鼢发展及其特点 氧化沟的发展和演化是多方面的，顺应污水处理的时代要求而不断完豢，经 历了从简单刻复杂蒋到简单的螺旋式发展过程，这难要表现在沟型构造、遮行方 式、功能效厢等几个方面。在沟型上有跑道形、带侧渠的氧化沟等系统；在沟池 数量上有单沟式、双沟式、三沟式等；在运行方式上有连续运行和交替间歇运彳予； 在功能效用上从曝气池和二沉池分建的传统工艺发展到分区合建的一体化工艺。 因诧对氧化沟的分类方法比较多，本论文以几种典塑的氧化沟系统来衷征氧化沟 的发展及其特点。 1 3 1 传统氧化沟及其基本特征 戴他沟( o x i d a t i o nd i t c h ，o d ) 污承凳理王艺蔗2 0 登纪巷o 年代初由荷兰卫 生工程礤多s 获矗p a s v e e r 撼士善先嚣发静。第一窿氧纯沟污求处理厂子t 9 5 4 年在 麓兰躯v o o r s h o t e n 建造舱p a s v e e r 氧化沟，服务人盈3 6 0 久。p a s v e e r 氧纯沟采 燃k e s s e n e r 转刷，沟型为跑道形，污东净钝、溅本分离、潜泥稔定等过程集于一 体，按时间j 螟序阀歇运符，处理效果稳定可靠。髓羞处理媲模的扩大，p a s v e e r 氧 化沟如瑰了传统的曝气漶积二沉池分建的橡筑形式( 霆l 。1 ) 。 图1 , 1 传统氧纯沟工艺 f i 9 1 1c o m m o no x i d a t i o nd i t c hp r o c e s s 4 踅庆大学硕士论文1 概述 从图1 1 可以看出，氧化沟利用环式反应池，污水和活性污泥的混合液通过 曝气装置特定的定位布置而产生曝气和推动，在该反应池中以闭含渠道循环流 动。因为在环式沟渠中不断循环，有入也称其为“循环曝气池”( c i r c u l a t i o n a e r a t i o nt a n k ) “，其箕有馘下基本特征“”： a 、缀仡沟结合攘流帮完全瀑会的特征，有乖j 予克服短流和提高缓j 申能力。氧 佬沟在短时期蠹( 磐一个锤琢) 璧现接流特征，磊在长辩粼蠹叉呈现完全混合特 征，这就赋予氧化沟一秘独特豹瘩滤特征。襞纯海王艺零力停整封阁蔻8 - 4 0 h r ， 沟内流速为0 3 - 0 5 m s ，援环流量相当予处理水量的2 0 - 1 2 0 倍，对入浚形戏缀大 的稀释，提高了缓冲能力。 b 、氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别遗合硝化一反磷化工艺。氧化沟 曝气设备定位分区布置，结合完全混含和报流忒反应器特征，沟内淤水流方向存 在溶解氧浓度梯度，存在曝气区、需氧积累区和缺氧区，可以按要求实现硝化一反 硝纯反应。 c 、氧纯沟功率密度不均匀配鬣，商乖j 予氧的传递、液体混合和污泥絮凝。氧 纯漓有两个能萋嚣。猩设存曝气设备扮商毹区，平均速攫梯发g l o o s 一，功率密度 达1 0 6 2 1 2 w 菸，这有毒| l 于转氧秘液体滢舍；在环流静低能医，平均遗度梯度g 3 0 s ，增加了浮泥絮凝的规会，泼善了污泥蠼能。 d 、氧化沟整体盼体积功率低，可节雀能爨。混会滚在曝气装置寒瘩下接旗器 推动下，克服摩擦阻力、弯道阻力等影响，依靠独特的环状惯鼓，霹保持混会渡 的良好悬浮状态。 1 。3 。2o r b a l 氧化沟 嶷受尔( o r b a l ) 氧纯淘由南菲的h u i s m a n 提斑，其后由e n v i r e x 公司改进加以 接广。类爱尔氧傀沟m 为多反应嚣系统，遴常密三个两心的沟渠率联组成，沟渠 墨强澎或糖蹬形。污承从岁 沟遴( 第一沟) 邋入，然箍漉入串海遵 第二沟) ，褥经 杰沟道屡虫中心岛浚出( 燃1 。2 ) 。 图1 2o r b a l 飙化沟工艺 f i 9 1 2o r b a lo x i d a t i o nd i t c hp r o c e s s 5 重庆大学硕士论文1 概述 从上可以看出，奥贝尔氧化沟具有以下特征m “1 ： a 、奥贝尔氧化沟具有推流式和完全混合式两种流态的优点。对于每个沟道内 来讲，混合液的流态基本为完全混合式，具有较强的抗冲击负荷能力；对于三个 沟道来讲，沟道与沟道之间的流态为推流式，有着不同的溶解浓度和污泥负荷， 兼有多沟道串联的特性，有利于难降解有机物的去除，并可减少污泥膨胀现象的 发生。 b 、奥贝尔氧化沟具有较好的脱氮功能。在外沟道形成交替的耗氧和大区域的 缺氧环境，较高程度地发生“同时硝化反硝化”，即使在不设内回流的条件下， 也能获得较好的脱氮效果。 c 、奥贝尔氧化沟独特的构造和机理，使之以较为节能的方式获得稳定的处理 效果。奥贝尔氧化沟外、中、内三个沟道的容积占总容积的百分比分别为5 0 、3 3 、 1 7 ，其一个最显著特征是三个沟的溶解氧呈0 1 2 m g l ( 外中内) 的梯度分 布。外沟道的供氧量通常为总供氧量的5 0 9 6 左右，但8 0 以上的b o d 可以在外沟道 中去除。由于外沟道溶解氧平均值很低，绝大部分区域d o 接近o m g 1 ，所以氧传递 作用是在亏氧条件下进行的，氧的传递效率有所提高，有一定的节能效果。加之 外沟道内所特有的同时硝化反硝化功能，节能效果更为明显。内沟道作为最终出 水的把关，一般应保持较高的溶解氧，但内沟道容积最小，能耗相对较低。中沟 道起到互补调节作用，提高了运行的可靠性和可控性。 d 、奥贝尔氧化沟在三个沟道内均设有曝气转碟，达到供氧和推动混合液的作 用。曝气转碟按各沟道供氧量的分配设置，实际运行中还可根据需要调节其转速 与浸没深度。曝气转碟表面密布凸起的三解形齿结，使其在与水体接触时将污水 打碎成细密水花，具有较高的充氧能力和动力效率。曝气转碟同时具有极强的整 流和推流能力，即使因优化控制需要而减少曝气机运行台数时，一般也不会发生 沉淀现象，这是曝气转碟和奥贝尔氧化沟所独有的优势。 1 3 3c a r r o u s e l 氧化沟 c a r r o u s e l 氧化沟系列。”是由荷兰d h v 公司开发研制的。1 9 6 7 年开发了第一 代普通型c a r r o u s e l 氧化沟系统，1 9 9 3 年推出c a r r o u s e l 2 0 0 0 系统，1 9 9 9 年又成 功开发了c a r r o u s e l 3 0 0 0 系统。c a r r o u s e l 氧化沟以其简单、实用、高效、可靠及 其优异的投资效益比，在世界范围赢得了顾客的信赖，迄今为止已有9 0 0 多座 c a r r o u s e l 氧化沟在世界各国成功运行。 第一代普通型c a r r o u s e l 氧化沟以去除有机碳为主要目的，兼具一定的除磷 脱氮效果。对b o d 、c o d 、n 、p 的去除率分别达到9 5 、9 0 、7 5 和6 0 ，实际上 普通型c a r r o u s e l 氧化沟就是一个模糊的m o 工艺。 6 重庆大学硕士论文1 概述 c a r r o u s e l 2 0 0 0 系统是在普通型c a r r o u s e l 氧化沟前增加一个厌氧区和缺氧 区，从而实现了c 、n 、p 的高效去除，对b o d 、c o d 、n 的去除率分别达到9 5 、9 5 、 9 5 ，出水磷可降到l 2 m g l 。实际上c a r r o u s e l 2 0 0 0 氧化沟就是一个a 2 o 工艺。 c a r r o u s e l 3 0 0 0 系统是在c a r r o u s e l 2 0 0 0 系统前再增加一个生物选择区，该选 择区是利用高有机负荷筛选菌种，抑制丝状菌增长，提高污染物的去除率，其后 的工艺原理同c a r r o u s e l 2 0 0 0 系统。c a r r o u s e l 3 0 0 0 系统突出的优点在于：一是增 加了池深，可达7 5 8 米，同心圆式，池壁共用，减少了占地面积，降低造价的 同时提高耐低温能力；二是曝气设备的 巧妙设计，在o x y r a t o r 表曝机正下方设 置一个特别设计的导流筒，通过优化组 合0 x y r a t o r 的能量分配、导流筒和氧化 沟的水力设计，成功实现了利用 o x y r a t o r 表曝机的动力( 根据水力设计 和节能要求，有时辅以水下推动器) ，在 满足曝气充氧的前提下，使水流在垂直 深度上完全混合起来，同时推动水流沿 沟道作螺旋状流动，保证了完全混合和 循环( 图1 3 ) ；三是采用先进的控制 系统- - - c a r c o n 3 0 0 0 系统，属于多变量 控制模式，可提高控制的准确性，节 约能耗。 图1 3c a r r o u s e d 0 0 0 氧化沟工艺 f i 9 1 3c a r r o u s e d 0 0 0o x i d a t i o nd i t c hp r o c e s s c a r r o u s e l 氧化沟系列同常规污水处理系统相比，有以下几个特点： a 、工艺稳定可靠，控制简单，对c 、n 、p 具有很高的去除率； b 、在处理城市污水肘不须设初沉池，污泥稳定，不须消化可直接干化： c 、c a r r o u s e l 氧化沟系列构筑型式从田径跑道式向同心圆式转化，池壁共建， 减少占地，降低造价； d 、c a r r o u s e l 氧化沟系列不再用卧式曝气转刷，而采用导流筒和立式低速搅 拌机一o x y r a t o r 表曝机，可使沟深加大到7 5 8 m 。 1 3 4 一体化氧化沟 一体化氧化沟( i n t e g r a t e do x i d a t i o nd i t c h ) 技术是一体化技术在氧化沟 工艺领域的应用，是近几年发展起来的一种污水处理新技术。 广义地讲，一体化氧化沟就是不单独设二沉池和污泥回流设备的氧化沟，可 包括早期间歇运行的p a s v e e r 氧化沟、带侧支渠的氧化沟和7 0 年代丹麦发展起来 7 耋庆大攀硕尘论文 1 概述 的p i ( p h a s ei s o l a t i o n ) 垩l 氯纯海，热v 廷型戴纯沟、挣墼襞纯沟、l 墼霉e 纯溜等。 对予广义豹襞他溜，葵实震怒逶避空瓣藏辩瓣静交替，来完成骥气嚣沉淀静过程， 爨扰有效利用空游戏时闻较低，可摇一有效系数f i 1 来表示： 2* 吨 毪强，+ 六= 鼍轰l ( 1 。i ) 十v 。 i # lj = l 妓中；x 。x 。一中阀洮、边涎懿浮淀浓度； f 一边漶爱瘦嚣孛弱与一个瘸麓辩淘静眈氆； v i i 、v 。一中间泡、边池的体积。 黻三沟式氧纯沟为铡，不妨假设三沟等体积，污滤浓度均布，f 为3 8 ，则 = o 5 8 3 。在生产运符中，豳三淘澎握浓度不等，所以f 更低，实际上约为0 。4 0 。 阏此广义的一体化氧化沟空阀或时间的利周率低，存在罄分豹设冬闲矍移能 量浪赞。 狭义地游，一体豫氧化海爨指充分裂爆襞纯沟较大浆容税和永甏，在不影嫡 襞稻二滋委常运簿鹣情况下，遴过改避戴纯沟部分醒域韵结构嚣淘肉设誊定钓装 置，使淀永分离过程在沟内完成的氧仡沟。相对广义的一体化氧化沟而畜，空间 或时间褥到最大程度的利用，不存在有效系数f l 的问题，设备也得至4 最大的利髑， 从两节省了投资，节约了能糕。 本文所讨论的是狭义的一体化氧化淘技术。遮概念杏2 0 教纪年代褪赉 美国最先提嫩，同时黧内霪嶷太攀、瀵华大学、巾南枣黢王程设计跷藕耨托市致 工程设诗院簿攘继遴符了研究器探 尊。根据研究戏栗，按辫液分离器在一体化氧 纯沟豹稳遥形式不溺，胃褥一传纯氧纯沟分必三类：一类燕淘蠹妓固液分离器篷 一体化氧纯沟，如b o a t 式、b i d t s 式、u 型穿越导管式等，盎要优点是节省占地， 值由于主沟水流从阉液分离嚣组件底部流过，流态复杂，不利于阉液分离瓤污泥 回流；二类怒边墙式固液分离器擞一体化氧化沟，如撼粢竖向疆环式、袋援忒等， 圭嶷优点是减少圭沟帮固滚分离器阉滚疮鹣提显影嗡，永力条 孛较为玺| 妻越，整俸 效率畿；三类是中t 妊爨式溜滚分离器鹫一体纯氧纯沟，这漓豫了童沟对流悉的影 嚷，减少了承头损失，节终裁萋，弼时减少了占绣。 一体亿挈c 纯沟其耆戳下凡个特煮嘲： a 、工艺流程短，构筑物和设备少，救投资省、占地少、能耗低。四川省污零 处理示范工稷一新都浮水处理厂的一体化氧化沟工艺，不设调节池、切淡浊隼氍单 独的二沉池，将厌载、缺氧、好甄三区食建共壁、分区优豫，实现浮浞纛泵鑫秘 回流。该王稷戆农投爨7 6 1 元，堍零砉圭| 鏊0 3 】耋蠢，穗零魄载0 1 9 6 度，麓国内矫 慕 麓庆大学硕士论文 i 概述 类似工艺相比，具有很强的竞争力。 b 、处理效果稳定可靠，其b o d 、s s 的去除搴在9 0 - 9 5 以上，阈聪也能裹效脱 氮除磷； c 、运行稳定，管理方便，设备故障率低； d 、污泥无裂自幼回流，减少了污泥膨胀的可能，产生的剩余污泥蹩少，污泥 稳定，易脱水。不会带来二次污染 e 、固液分离器采用独特的围液分离原理，其效果较二沉池离，表面负苟大， 能承受较大的水质和水嚣变化。 虽然一体化氧化沟也存在些问题和不足，但随着研究的不峨深入积问题鲍 不断解决，一体化氧化淘技术将不断趋于完善。 l 。4 课题的摄出及研究内容 1 ，4 1 课躐的提出 我辔求玮境糯状至“局都敬善、整体憨化”的趋势，水质篷和永量型的水资 源匮乏使入类蕾冁着严竣的挑战。褥方国家研究和发展了许多适合其经济发达国 家雷情静污承处疆生物技术，茹传统活性污泥法、a o 及a 2 0 、氧化沟工艺、s b r 工艺、怂法等。我誉经济永平褶对于发达国家还眈较落后，用于永污染治理的资 金还缀紧缺，不可能照搬国矫静技术和设备。因此，在目前我国还不富裕的条件 下，怎样瑶最少鹩费用达到治理水污染晌蘑的怒我函政府和广大专业人士十分关 心的 最题。特剐楚锌对我国牵小城帮资金繁缺、管理素质辅对较低等突出问题， 开发狂探索一种离效、节镜、管理方便的污永处理技术和工艺，已成为我国水污 染涪疆静必然趋势。 氧佬沟技术戳其处理效果好、稳定可靠而备受入们关注。我校率先在溷内对 一体仡氧纯沟接术进行磷究，迄今为止已有2 0 多年的历史，取得了一系列惊人的 裁桑。在懑家“七五”、“a 甄”期蠲，一体纯氧亿沟主要研究成栗是：第一步实 现了瀑气净纯和泥水分离体纯，实现污泥无泵自韵回流，从而取消了二沉池和 污泥鬻淀系统；第二步燕逶过厌氧、缺裁、好氧的分区合建，汗发了更为高效的 聪氮豫磷技术。该技术戒功瘦焉子豳矧镀污水巯理示范工程、山东“南水北调” 工程等处。 在藩有静科研成渠酌基穑上，体为瀚翊省“中小型城市污水处理关键技术及 设备玺甓纯”课题静一部分，本课题对敬逡的新垄一体化载亿沟技术进行试验研究， 必完善体铯氧纯沟技术帮解决我国永污染控制问题提供一个更为趄好的方法和 途径。 9 重庆大学硕士论文 1 概述 1 4 2 _ l o d 简介 m i o d ( m o d i f i e di n t e g r a t e d o x i d a t i o nd h c h ，新型一体化氧化沟) 是在 i o d ( i n t e g r a t e do x i d a t i o nd i t c h ，一体化氧化沟) 基础上发展起来的一种具有高效除 磷脱氮功能的污水处理工艺。m i o d 工艺以跑道式的主要构建和循环式液流形态， 采用倒置a o 工艺布置形式，因此具有以下几个特点( 图l 4 ) ： m 木i ，孓 血匦困 罗、 图1 4 新型一体化氧化沟模型 f i 9 1 4m o d i f i e di n t e g r a t e do x i d a t i o nd i t c hp r o c e s s ( 1 ) 利用氧化沟连续循环完全混合的水流特征和各功能区共壁合建的巧妙设 计，结构紧凑，在工程上达到了节约占地和节省投资的目的。如图1 4 中，城市 污水按一定的分配比同时进入内置的缺氧区和厌氧区，分别完成反硝化脱氮和充 分厌氧释磷。在水下推动器作用下，液流从缺氧区流经厌氧区后进入主沟的好氧 区，经过曝气转刷的充氧曝气和定向推动，在主沟完成有机碳的去除和硝化作用， 同时液流自动回流至缺氧区。厌氧区充分释磷为好氧区主沟吸磷创造了良好的条 件，通过主沟排放底部剩余污泥实现除磷。经处理的尾水由固液分离器排出。 ( 2 ) 工艺流程短，不设初沉池、污泥消化池，利用侧沟固液分离器进行泥水 分离，较二沉池表面负荷高、处理效果好，同时实现污泥全过程的无泵自动回流。 ( 3 ) 针对我国城市污水的水质，合理分配进水比例，解决了碳源不足问题。 在除磷脱氮系统中，碳源大致上消耗于释磷、反硝化和异氧菌正常代谢等方面， 其中释磷和反硝化的反应速度与进水碳源中的易降解部分，尤其是挥发性有机脂 肪酸( v f a ) 的数量关系很大，而我国城市污水中所含的易降解c o d 的数量十分有 限，因而就可能产生因碳源不足而引发的竞争性矛盾。在m i o d 工艺中，通过进水 l o 霪庚大学硬士论文1 攒述 合理分配网对避入缺鬣区帮厌裁区，w 使缺轼嚣脱氮藏鄹厌裁隧聚磷簿同时获褥 骧源，茨礴纯速率帮除磷能力褥刭大横庹提离。 ( 4 ) 运彳亍方式类似予倒徽a o 王氅，实域了理想的除磷脱氮效果。常规的除 磷袋氮工艺麴a 2 内，整手姣戴嚣莅予王葱孛熬，反磺健在璇潦分酝上簇子不剩缎 位，影响了臌氮效果。丽混合褥泥中的硝酸盐对厌氧聪产生不利的影响，为避免 该影确褥秀发瓣一鳌羔艺鳐u c i 趋予笈杂纯。妇：哥存纛蠹锤舔，捺款稳翻余浮泥 中只有少许经历了完熬的除磷一吸磷过程，大部分未缀厌氧状态而直接由缺氧区 避入好襞速，这严重懿彩旗了滁磷效袋。遴遘黻嚣弱簿避零嚣髑黉a 2 内逯掺方式， 除解决碳源不慰阔题乏外，缺裁区的硝酸盐融消耗殆尽，从而解决了硝酸盐对厌 甄嚣聚麟蘩豹耩磷瓣誉剩影晌。微生物茨氧黪磷螽壹接涟入童纯效率较高戆好戴 环境，从而实现较为完整的释磷吸磷过程。 ( 5 ) 实符阅歇繇气运耄亍秀冀，避一涉发撵繁能後势。建m i o d 王藏孛，遴涟 调节好氧区至缺氧区豹窝动溜漉阐门帮设置蕊液分离器，实璐混合液自动豳流和 海拢光泵壹动圆滚，省却了秀邋极槭弱滚，警约了因设震二泼漶秘污承泵等謦泉 的投资和运行麓耗。通过采用谶续流阅敲曝盎毛逡行方式，使得m i o d 工慧的节能优 势得至避一步授挥。 1 。4 3 研究内容 磺究蠹容藏耍毽括； ( 1 ) m i o d 难沟水力滤态静试验磷究。氧纯沟连续弦环流舆卷不慝予其它工慧 戆疆姆优势，戮j 麓：遽过农m i o d 变逡曝气转弱上下游设爨筵单、蹇效黪嚣漉板，潋 有剥子燕沟流淼的改善； ( 2 ) 遴_ i 窭对传统翁运弦穷蕊翡缝缓皴果院较，搽毒尊一静连续流闰敝曝气遥行 方式，这对颓擞一体化氧化淘的生产饿试验具寄十分耋要的指导意义和参考价德； ( 3 ) 在上述静蕊懿上结会耩i 黪z 麓特熬，探淫该王艺豹蘩躯魏势，戳遮戮 节能目的，为嫩产性试验作前期准备。 重厌大学硕士论文 2 试验工艺流稷、设备及试验方法 2 试验工艺流程、设餐及试验方法 2 。 试验滚程 试验予西j | | 薪都环境徐护专遭设备厂内透行。避永取自流经厂区的城市污永管 道。模型设诗处瑷东塞鳕必2 硅蠢舶，爨进农囊缀夺，显取柬懿帝敬污承并较深， 因此来设置格提釉沉砂池，只须在逃求水箱的出零墨翦设爨格网，娃瀵除递农中 的纤维状物质和粗大悬浮物。氧化沟模型中的剩余污泥量较少，且又稳定，因此 剩余污泥的处理采作专门的研究，直接桶装定期排入厂内化粪池。试验流程如图 2 1 所示。 鬻2 1 试验工艺滚程辫 n 9 2 1t e c h n o l o g i c a lt r e a t m e n tp r o c e s so f t h ee x p e r i m e n t 试验爆一体他氧化海横型霓图2 + 2 。 蜜2 2 新垄体纯戴纯海工艺模鍪 f i 9 2 2m o d e lo f m o d i f i e di n t e g r a t e do x i d a t i o nd i t c hp r o c e s s 出水 重庆大学硕士论文2 试验工艺流程、设备及试验方法 新型一体化氧化沟模型有效容积为1 m 3 ，有效沟深0 4 0 m 。其主沟( 好氧区) 直段( 单侧) 长2 o o m ，宽0 3 0 m ，弯道外、内侧半径分别为0 5 0 m 和0 2 0 m 。缺 氧区直段( 单侧) 长1 0 5 m ，宽0 2 0 m ，弯遵外侧半径分别为0 2 0 m 和0 1 5 m ，厌 氧区直段( 单侧) 长0 6 0 m ，宽0 2 0 m ，弯道外侧半径分别为0 2 0 m 和0 1 5 m 。侧 沟式固液分离器有效长度为1 1 4 m ，宽为0 1 0 r e ，有效深度为0 3 5 m ，表面积为 0 0 9 7 m 2 。 2 2 试验设备 2 2 1 提升水泵 试验用的提升水泵型号为i s 6 5 3 0 1 2 5 a ，流量为2 3 5 m v h ，扬程1 7 o m ，功 率1 6 k w 。该水泵为原中试一体化氧化沟原有供水泵，未严格按设计所需而选型， 因此水泵流量、扬程明显偏大，但只须满足试验所需即可。 2 2 2 油泵 油泵设于恒位水箱( 1 - 2 m x 0 8 m x1 o m ) 内，用于定量从恒位水箱中提升污 水。油泵为新都环保设备厂自行改装而成，出水流量可按要求由球阀控制。 2 2 3 曝气转刷 设置于模型主沟的水平卧式曝气转刷为改良型k e s s e n e r 转刷。转刷有效长度 为0 1 4 m ，有效直径0 3 9 m ，转刷浸深为5 0 m 。整个转刷共有1 2 个轴片固定在两 端的圆盘上，与轴留有1 5 c m 的空隙，轴片沿轴向以间距1 8 m m 排列成3 或4 个矩 形齿片，齿片宽1 8 姗，长5 0 衄。相邻轴片上齿片错开排列。转刷配用齿轮减速 单相无级调速电动机，型号为y t c j 一9 0 - 4 1 0 0 ，功率9 0 w ，电机固定在横跨主沟的 板桥上。 2 2 4 推动混合水泵 模型试验的水下推动器功率太小难以购置，且不易自行加工，因此在模型缺 氧区和厌氧区各设置一台单相自吸泵，替代模型设计中的水下推动器。选用水泵 的型号为2 5 z b 一2 0 - 0 3 7 d ，流量1 0m 3 h ，扬程2 0 m ，功率0 3 7 k w 。自吸泵的出水 口成喇叭状，使污水以射流的形式排出，以增强沟内推动和混合效果。 2 3 试验方法 试验主要包括三部分内容：一是新型一体化氧化沟主沟的水力性能和流态试 验分析：二是新型一体化氧化沟间歇运行方式的试验研究；三是在上述试验的基 重庆大学硕士论文2 试验工艺流程、设备及试验方法 础上进行工艺节能分析。 2 3 1 主沟水力性能和流态试验 试验主要是对主沟的流速进行测试，以了解主沟