一体化氧化沟污水处理工艺技术

　　一体化氧化沟是一种采用曝气与沉淀合建的形式，是美国于80年代初至今一直开发研究的一种新型污水处理系统，即将船形二沉池设置于氧化沟内。一体化氧化沟设计的关键在于沉淀船的设计，其形式应该能够充分利用水力学原理及沟内的水流作用，保证船内压力大于船外压力，积泥斗的水流方向应自上而下，这样才能使进入沉淀船中的活性污泥沉淀后从船底集泥斗顺利流回沟内被带走。
　　安阳市豆腐营污水集中控制示范工程于1993年在我国首次应用了船形一体化氧化沟技术，这是我国首次将该项技术应用于工程实践。本文就安阳市豆腐营污水集中控制示范工程的船形一体化氧化沟实际运行中存在的优缺点进行探讨，以期扬长避短，解决问题，使该项技术在我国成功应用。
　　 一、工程实例
　　安阳市豆腐营污水集中控制示范工程采用水解—接触氧化—一体化氧化沟工艺，是处理高浓度有机废水的污水实验场，设计规模2.2万m3/d，一期建成1.2万m3/d，并于1995年通过国家环保局验收。
　　豆腐营污水集中控制示范工程的一体化氧化沟分南北两沟，沟深2.5m，有效水深2.24m，沟长90m，宽20m，边坡1：1，每沟实际有交容积为3600m3，水力停留时间为14.4小时。每沟配曝气转刷3台×30KW，转刷长度为6m，直径为1m，每立方米污水配备25W动力。
　　两沟独立运行，每沟一座沉淀船，考虑该示范工程的实践应用，两沟沉淀船采用不同的进水方式，南沟沉淀船为反向进水方式，北沟沉淀船为正向进水方式。该一体化氧化沟沉淀船为多斗式结构，每斗有一根排泥管与氧化沟相通，船长24m，宽7m，有效水深1.2m，实际有效容积202m3，设计处理水量为250m3/h，静态条件下水力停留时间48分钟。
　　一体化氧化沟沉淀船结构示意图
　　 二、一体化氧化沟工艺的优势
　　1、一体化氧化沟保留了氧化沟抗冲击能力强的特点
　　运行实践表明，当氧化沟内的活性污泥浓度大于1000mg/L时，COD浓度在236.67-4037.62mg/L的进水，不经污水处理系统的调节池，而直接进入氧化沟，进水的BOD负荷在0.12-0.30kg/MLSS·日，处理水质均达到了设计标准。这说明一体化氧化沟在一定范围内有较强的抗负荷冲击能力。
　　2、由于一体化氧化沟的沉淀池建在沟内，不用另建沉淀池，而且污泥回流及时，可大大缩小沉淀池容积，节省1/3左右的占地。
　　3、污泥回流依靠自身重力及沟内水力条件，不须另建污泥回流系统，可大大节省投资。
　　4、由于配套设施减少，同时减少运行操作人员，运行管理更为方便。
　　正是一体化氧化沟具有的占地少、投资省、运行效率高、环境效益和社会效益明显这些优势，特别适用于小区域污水集中处理，有着很高的推广应用价值。
　　 三、一体化氧化沟运行中存在的问题
　　1、一体化氧化沟沉淀船的沉淀效果不理想
　　一体化氧化沟的沉淀船，沉淀效果与沟内流速有很大的关系，没有水力流速的保证，沉淀船积泥斗容易堵塞。豆腐营水集中控制工程在实际运行中发现：当采用反向进水，在连续运行时，沉淀船内几乎没有沉淀发生，出水中携带的污泥浓度与沟内浓度相同，沉淀船无澄清水排出，经分析认为，这是由于沉淀船底的压力小于外部压力，氧化沟水流在出水区由排泥底孔进入沉淀船，形成冒泡区，造成污泥流失，沉淀船起不到泥水分离的作用。若沉淀船采用正向进水，我们发现情况有所改观：开始时，运行稳定且污泥也不会大量流失，出水澄清，满足出水要求，但是，当氧化沟内活性污泥浓度逐渐增多时，沉淀船由于排泥不畅，将逐渐被污泥淤满，污泥不能被回流至氧化沟内，沉淀船不能满足沉淀条件，活性污泥随出水大量流失，致使氧化沟污泥浓度越来越低，直至系统丧失污水处理能力。由此我们看出，沉淀船设计不过关，直接影响着污泥的分离，污泥流失就无法保证氧化沟的稳定运行。
　　2、一体化氧化沟进水口位置不合理
　　氧化沟进水口设在沉淀船后、曝气转刷前，不利于时水与沟内活性污泥的充分混合，同时造成进沟水不经处理直接进沉淀船的短路现象，直接影响处理效果。由于南沟沉淀船采用船尾进水，短路出水的现象在南氧化沟运行中非常明显。
　　3、沉淀船增加了一体化氧化沟的水力阻力，设备能耗大。
　　由于一体化氧化沟中沉淀船设计在沟内，使得沟内水流阻力增大，为了保证沟内水的必要流速，大大增加了运行动力消耗。豆腐营污水集中控制示范工程的氧化沟，配备了单沟3台×30KW的曝气转刷，每立方米污水配备25W的动力。转刷的大功率导致了它对水的剪力的增大，不利于活性污泥絮凝成大颗粒，相反的，较大的污泥絮体却容易被转刷打散成细碎颗粒，这样，活性污泥的沉降性则大大降低，将严重影响沉淀船的泥水分离效果。
　　为增加一体化氧化沟内的流速，我们在一体化氧化沟沉淀船尾部，增加利用了流速，这样沉淀船底部流速同时也得到了提高，船底压力也相应的减少，泥水混合也取得了较好的效果。经测试，安装水下推进器后，出水的水质更尽一步提高，COD、BOD和SS的下降率分别为25.6%、35.39%和8.44%。
　　4、一体化氧化沟系统控制难度大
　　由于一体化氧化沟构造的特殊性，系统的充氧、混合、流速、沉淀等因素相互制约，控制难度较大。表现为
　　（1）污泥回用量无法控制，很难根据系统运行情况及时调整。
　　（2）发生污泥上浮、流失，没有补救措施，无法强制回流保证系统的正常运行。
　　（3）污水处理系统的运行状况的好坏，由一系列日常化验监测的理化和生物指标反应，监测采纳样点的选取较难有代表性，而多点位采样给监测分析带来一定的麻烦。
　　另外，豆腐营污水集中控制示范工程采用的曝气转刷是国产第一批试制的产品，设备本身存在着转速不可调（即曝气量不能根据氧化沟内溶解的高低来调节）、曝气能力固定的缺陷，不能适应来水的变化情况，关停转刷则影响沟内泥水的混合加流速。因此，在设计新的一体化氧化沟中，应采用底部曝气加水下推进器，这样既可以控制曝气量，又保证了沟内泥水的混合和流速。
　　 四、结论
　　通过多年的连续运行，我们认为一体化氧化沟技术还不成熟，沉淀船的关键技术参数尚未完全掌握，目前在我国此技术工程设计不过关。针对运行中出现的一些问题，豆腐营污水集中控制工程在泥水混合、曝气及沉淀船技术参数等方面正在进行着进一步改造和研究，以使该技术发挥应有的环境和社会效益。