三沟式氧化沟污泥分布不均的改善.doc

三沟式氧化沟污泥分布不均的改善三沟式氧化沟属于合建式交替运行氧化沟，由三条同容积的环形沟并联组成，两侧边沟各有一方形连通孔与中间沟相连。运行时根据设定的时序，通过配水井向各沟配水，并控制各沟的反应状态。中间沟一直作曝气池，两侧边沟交替作缺氧池、曝气池、沉淀池和澄清池使用。三沟式氧化沟流程简单、构思巧妙，既有一般氧化沟工艺的处理效果好、耐冲击力强、处理设施少等优点，又具有SBR工艺的非稳态、适应性强的特性。然而，三沟式氧化沟工艺也存在一些缺点，如：设备利用率低、三沟的污泥浓度相差大、容积利用率低、除磷效率不高等。特别是研究污泥分布不均的成因、机理和改进方法，对三沟式氧化沟的设计和运行管理将起到十分重要的作用。 1枣庄市污水厂简介枣庄市污水处理厂位于市区东南部汇泉东路，是利用奥地利政府贷款建成的淮河流域第二座城市二级污水处理厂。该厂采用三沟式氧化沟处理工艺，处理能力为7104m3/d。共设有两组氧化沟，每组氧化沟沟长为139 m，宽为65 m，水深为3.5 m，池容积为30530m 3，两侧边沟各设有5台双速曝气转刷，中间沟设有6台高速曝气转刷，根据溶解氧量控制转刷开启的数量，同时设有4台水下推进器，防止转刷开启数量过少时污泥发生沉积。工艺控制采用硝化反硝化运行模式，8h为一个运行周期，每个运行周期分为8个阶段，各阶段运行情况见表1。表1硝化反硝化运行模式项目运行时间(min)配水堰板的升降电机转速出水堰板的升降阶段范围设定值侧边沟1中间沟侧边沟2侧边沟1中间沟侧边沟2侧边沟1侧边沟2A6015090低速高速*B4510575高速高速*C6060高速*D01515高速*E6015090高速*低速F4510575高速*高速G6060高速*H01515高速*注：表示堰板放下；表示堰板升起。低速、高速分别意为电机在低速和高速状态下运转。高速*表示电机在高速状态下运转，运转 的电机数量与中间沟溶解氧值有关。若运转电机少于3台，则启动搅拌器。AD和EH设置 的运行时间之和皆为4 h。2污泥分布试验为了研究三沟式氧化沟中污泥浓度的变化情况，分别做了如下试验：一个周期内污泥浓度随时间的变化利用便携式光电污泥浓度仪(测量精度为0.1 mg/L)对氧化沟正在运行的侧边沟(另一侧边沟正处于澄清状态)和中间沟混合液连续采样分析。由于三沟式氧化沟运行具有的对称性，只进行半个运行周期(14h)的取样分析即可。每隔10 min进行一次测量，采样点固定在液面下1m。试验结果见图1。 运行阶段对污泥分布的影响2000年2月和4月，分别把反硝化阶段的时间改为75 min和120 min。稳定运行一个月后，测定各沟的污泥浓度，结果见表2。表2运行阶段对污泥分布的影响项目2000年3月(ta=75 min)2000年5月(ta=1 20 min)侧边沟中间沟侧边沟侧边沟 中间沟侧边沟MLSS(g/L)7.92.78.15.32.74.7Xm/Xs(实测)0.3410.330.5110.57Xm/Xs(计算)0.3310.330.5310.533 试验结果分析侧边沟从反硝化阶段过渡到硝化阶段，污泥浓度有明显的增加。这说明曝气转刷低速运行时推动力不足，污泥不能完全混合，沟底部有一定积泥。侧边沟反硝化阶段在污泥达到一定浓度后基本稳定。这说明由于沟底部存泥的调节作用，进水的稀释作用并不明显。侧边沟和中间沟的污泥浓度相差较大，这是三沟式氧化沟配水不均匀所致。设侧边沟反硝化阶段的污泥平均浓度为Xs，中间沟污泥的平均浓度为Xm，由于污泥产量和排泥量相对于沟间换泥量可忽略不计，则氧化沟运行稳定时，对于中间沟有如下关系：进泥量出泥量 式中Q进水量ta反硝化阶段时间tb硝化阶段时间tc沉淀时间由此可见，解决三沟式氧化沟污泥分布不均的根本办法是优化氧化沟的设计，增加侧边沟反硝化阶段的时间。两侧边沟污泥浓度存在一定差别。这是由于中间沟向侧边沟通水时，水流中含有的较大能量推动侧边沟中的一侧混合液流动，而另一侧则基本静止，只有半边沟参与换水，因此造 成沉淀区部分区域的表面负荷过大，污泥不能得到充分沉淀，造成污泥流失，影响了出水水质。污泥流失又会导致两侧边沟污泥不均衡而使氧化沟的运行不稳定。侧边沟若换水不均匀，还会导致污泥分布不均匀，降低了处理能力。对于有三级处理的污水处理厂，还会加重三 级处理工艺的负担。因中间沟水流为环形，对两侧边沟的水流推动方向不同。在侧边沟弯道方向因受弯道阻力，影响较小；而对另一侧边沟则为出水堰方向，影响较大，出水悬浮物高于前者。两者污泥浓 度相差程度与中间沟内的污泥浓度、流速和污泥形态有关。有两个办法可以解决这个问题：一是取消循环池的设计，这样三沟式氧化沟工艺就转变为UNITANK工艺；二是在氧化沟之间的底部连通口安装导流栅板。导流栅板是一组平行且与水流方向有一定夹角的不锈钢板。当混合液通过导流栅板时，受到栅板的作用而改变了水流方向，从而大大减轻了对侧边沟混合液的推动作用，进一步提高了出水效果。导流栅板有固定式和活动式两种，可酌情选用。其中固定式如图2所示。4结论 三沟式氧化沟的三沟污泥浓度相差较大是由三沟式氧化沟的运行模式和各运行阶段的时间分配造成的，增加反硝化阶段的时间可以大大降低污泥浓度的差异。侧边沟污泥浓度的差别产生于中间沟来水所携带的能量，易造成出水的不稳定和氧化沟负荷不均匀，可以通过安装导流栅板来解决这个问题。三沟式氧化沟侧边沟运行模式具有时序性，与SBR工艺相似，污泥浓度随运行状态改变，且与中间沟污泥浓度相差较大，在工艺设计上应予以充分考虑。三维固定床电极法降解焦化废水焦化废水的种类较多，从产生废水的源头分，有炼焦煤带入的水分、焦化产品回收及精制过程中使用直接蒸汽时转化的水、工艺介质、洗涤溶盐等加入的水、添加稀化学剂带入的水、工艺管道设备等清洗加入的水、清洗油品槽车水等。从其排出方式上分，有从焦炉煤气冷凝液中分离出来的剩余氨水、焦化产品回收及精制过程中工艺介质的分离水，以及其它一些污水，属于难处理的工业废水。目前国内处理焦化废水的技术主要采用生化法，生化法对废水中的苯酚类及苯类物质有较好的去除作用，但对喹啉类、吲哚类、吡啶类、咔唑类等1等一些难降解有机物处理效果较差，使得焦化行业外排水CODcr难以达到一级标准。 电催化氧化法处理难生化降解有机废水的研究是近年人们普遍重视的课题,尤其在国外,对该技术已有较多的研究。但总的来看,仍处于探索阶段。根据文献2，3分析,在三维电极电解体系中，通过电解产生的O2和溶解O2在阴极上可能发生如下的还原反应，产生活性中间体H2O2 。酸性体系：O2+2H+2eH2O2 (1)碱性体系：O2+H2O +2eHO2- +OH- (2) HO2- + H2O H2O2+OH- (3)电生成Fenton试剂是Fe2+和H2O2的结合产物，H2O2在Fe2+催化下产生OH，OH有极强的氧化能力，可使有机物氧化为CO2和H2O，CODcr去除率高，而且自身还原为水，不产生有毒有害物质。在传统的电生成Fenton试剂体系中，通常以铁作为阳极，在电解过程中产生大量的Fe2+、Fe3+,增加了水的色度。本试验用廉价的石墨代替铁作为阳极，采用外加Fe2+的方法，通过调控外加Fe2+的量使Fe2+的催化功能最优化。当溶液中不存在 Fe2+时，氧化有机物分子主要靠H2O2来完成，而当溶液中存在Fe2+时会发生如下反应6Fe2+ + H2O2Fe3+ + OH- +OH (5)Fe3+ + H2O2Fe2+ + HO2+ H+ (6)Fe3+ +e Fe2+ (7)反应（5）中生成的OH 的氧化能力极强，主要由它来氧化有机物分子，反应（5）消耗的Fe2+由反应（6），反应（7）补充，Fe2+ 可循环使用。但Fe2+ 浓度过大会使有机物去除率下降，这是因为当有过量的Fe2+存在，Fe2+ 会消耗一部分OH：Fe2+OH+H+Fe3+ +H2O (8) 采用活性炭和某些液体催化剂（含有Fe2+）作为复合催化剂的三维电极技术降解CODcr的机理可能为活性炭的吸附、阳极反应，OH自由基的氧化，Fenton反应和絮凝反应。本文介绍用三维固定床电极技术对焦化废水进行深度处理的实验研究，对影响CODcr去除效果的因素进行初步探索。1 试验部分1.1 试验废水的来源及水质废水取自大化集团化肥厂炼焦车间生化处理出水，废水水质：Ph为69，CODcr为180200mg/l。1.2 测试指标CODcr:重铬酸钾法1.3 试验设备及方法电解装置由电解槽、变压器、电压表、直流电流表和整流器等组成。电解槽中以石墨板作为阳极和阴极，填充粒子为1020目的水处理用柱形活性炭和相同粒径范围的石英砂。该反应槽有效容积为0.2L,每次实验前先用待处理水对活性炭进行饱和，饱和后加入焦化废水，同时加入一定量的液体催化剂，并用硫酸和氢氧化钠来调节pH值，然后通电，调节电压到所需值进行间歇实验。2 试验结果和讨论分别考察了槽电压、反应时间、液体催化剂用量和ph值对CODcr去除率的影响。2.1 槽电压与CODcr去除率的关系实验条件：反应时间为60min，液体催化剂用量为1000mg/l，ph为3。实验结果见图1。槽电压与CODcr 去除率关系的单因素试验表明：随着槽电压的增加，CODcr去除率逐渐增大。2.2 反应时间与CODcr去除率的关系实验条件：槽电压为12V，液体催化剂用量为1000mg/l，ph为3。实验结果见图2。 反应时间与CODcr 去除率关系的单因素试验表明：随着反应时间的增加，CODcr去除率逐渐增大并趋于平缓。2.3 液体催化剂量与CODcr去除率的关系实验条件：槽电压为12V，反应时间为60min，ph为3。实验结果见图3。 液体催化剂量与CODcr 去除率关系的单因素试验表明：随着液体催化剂量的增加，CODcr去除率逐渐增大。2.4 pH与CODcr去除率的关系实验条件：槽电压为12V，反应时间为60min，液体催化剂量为1000mg/l。实验结果见图4。 pH值与CODcr 去除率关系的单因素试验表明：随着pH值的增加，CODcr去除率逐渐降低。2.5 讨论1) 在实验条件下，由电催化氧化技术原理可知，随着槽电压的增大和Fe2+的增加，在主电极与通过静电感应产生的粒子群电极表面产生的H2O2的量也随之增加，在有Fe2+存在条件下，更有利于生成Fenton试剂，COD的去除率也随之增加。2）在反应初始的一段时间内，体系内污染物的浓度较高，浓差极化影响不显著，但随着反应的进行，污染物浓度逐渐降低，浓差极化现象越来越显著，单位时间内扩散到电极表面的污染物减少，另外随着反应进行，液体催化剂中Fe2+的含量也在逐渐渐少，相应也会影响其与H2O2生成Fenton试剂反应的进行，所以曲线变得越来越平缓。 3）在三维电极电解体系中，在酸性和碱性条件下，都能产生活性中间体H2O2，但是在碱性条件下，Fe2+很快便生成絮体，影响了其进一步与H2O2生成Fenton试剂的反应，导致在