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Carrousel 2000型氧化沟工艺的优化运行

2018-09-01 16:41 admin

  以银川市第三污水处理厂为例,对Carrousel2000 型氧化沟作了简单介绍,从其工艺特点分析了节能措施,主要在于脱氮除磷功能的实现及污泥自动内回流、水力内回流和优化运行模式。

  关键词:Carrousel2000 型氧化沟脱氮除磷工艺 污泥自动内回流 水力内回流

  银川市第三污水处理厂采用Carrousel2000 型氧化沟工艺,由于该工艺特殊的预反硝化区的设计[1](占氧化沟体积的15%),在缺氧条件下进水与一定量的混合液混合(该量可通过内部回流控制阀调节);剩余部分(体积的85%)包括有氧和缺氧区,用于进行同时硝化、反硝化,也用于磷的富集吸收。每座Carrousel2000 型氧化沟中配有二台表曝机,实现沟内水体的推流、混合和充氧。系统的供氧量可以通过控制沟内表曝机运行台数的多少进行调节,另外从节能的角度考虑,在前反硝化段的隔墙上装有内回流调节堰门,调节和控制混合液回流量。在前反硝化区及长沟道段分别安装有水下推进器共四台,用于保证混合液具有一定的流速,并防止污泥在进水SBOD5 含量低的情况下发生沉淀。

  氧化沟在本质上属于延时曝气。污泥负荷很低,曝气池内氧利用率高,使好氧段溶解氧浓度只要达到1.5-2.0mg/l就能较好地去除BOD(生物需氧量)及进行硝化反应,而在氧化沟底部及缺氧区内回流进口处——为好氧段的溶解氧最低处,经测定只有0.6mg/l左右,实际上已经处于缺氧阶段(可称为预反硝化区)并进行着小规模的反硝化反应,其回流比的大小对缺氧区溶解氧浓度影响不大,氧化沟的完全混合加循环推流的独特水力特征,保证了在不用外加能量的情况下达300---600% 的回流比.而一般A2/O法为取得良好的脱氮效果,通常要求有200--500% 的高回流比。而且高回流比往往会使缺氧段溶解氧浓度升高而影响脱氮效果。

  相比之下,Carrousel2000 型氧化沟的内回流就具有节省能耗及控制简单两方面的优势,仅水力内回流就可节能近30%。当原水流经厌氧池后,可快速降解有机物浓度,大大增加其出水与水力内回流的硝化液混合。经测定在混合处的COD/TN7.2,即充足的碳源。理想的DO条件及高回流比的硝化液使反硝化反应进行得非常彻底。反应的结果是NO-3-N作为电子受体代替溶解氧去除大量的有机物质,使整个系统耗氧量可节省近1/3。从而进一步降低了运行费用。此外,缺氧段反硝化反应的顺利进行,也为厌氧池磷的释放打下了基础,因为厌氧池含磷污泥是从缺氧回流的,回流液中NO-3含量越低,释磷就越充分。

  Carrousel2000型氧化沟实现了将不同功能的反应器以功能分区的形式融合在同一空间中,免去了频繁的空间调配,结合设备配置做到各功能区优化和能量投入可调,利用水力内回流而省却了机械回流措施。

  Carrousel2000型氧化沟生物脱氮除磷过程,本质上是一系列生物氧化还原反应的综合,因而工艺控制较复杂。我厂采用氧化还原电位ORP作为氧化沟系统的一个工艺控制参数,收到了良好效果。混合液中的DO浓度越高,ORP值越高[2]。当混合液中存在NO3--N时,其浓度越高,ORP值也越高;而当存在PO43--P时,ORP则随PO43--P浓度升高而降低。要保证良好的脱氮除磷效果,厌氧段混合液的ORP应小于-250mV,缺氧段宜控制在-100mV左右,而好氧段则应控制在40mV之上。

  在运行管理中,如发现厌氧段ORP升高,则预示着除磷效果已经或将降低。应立即分析ORP升高的原因,并采取对策。如果回流污泥带入太多的NO3--N,或由于搅拌强度太大,产生空气复氧,都会使ORP升高。如发现缺氧段ORP升高,则预示内回流比太大,混合液自好氧段带入缺氧段的DO太多。另外,搅拌强度太大,产生空气复氧,同样也会使ORP升高。运行中,如发现好氧段ORP降低,则说曝气不足,使好氧段DO下降。

  表曝机与水下推进器的合理配置,不仅能解决氧化沟沟深加大的问题,而且为节能运行提供了基础,水下推进器的配置使表曝机从众多的功能中独立出来,以充氧功能为主,而混合推动则由水下推进器来承担,表曝机可根据不同目的灵活应用。试验表明,仅水下推进器单独运行时,沟中的流速分布与表曝机单独运转时相反,两台表曝机同时开启时,氧化沟底部有积泥产生。而当1台表曝机和沟中的四台水下推进器同时开启时,混合推动效果非常好且无沉泥现象,这说明表曝机和水下推进器具有很大的互补性。氧化沟的水头损失更小,流态更好。合理配置达到了充氧混合和循环流动的目的。

  为进一步降低能耗,我厂还采取连续流间歇曝气该方式,即让表曝机周期性开启,根据需要的溶解氧浓度调整周期,而水下推进器保持连续运行。这种运行方式加快了好氧,缺氧的交替频率,有利于整个系统的脱氮除磷。与连续进水、连续曝气相比,其对Τ Ν 和ΤP 的去除效果更好、更优。这主要是因为系统的间歇运行能充分利用氧化沟中的内源代谢产物,进行预缺氧反硝化,脱除部分NO3--N使前置缺氧段内的C/N提高,从而维持较高的反硝化速率;其次,间歇运行还能使沟中溶解氧(DO)的利用率得到提高。这是因为氧化沟是延时曝气活性污泥系统,其ΒΟD负荷大大低于普通活性污泥法,活性污泥的能量水平低。故即使DΟ 浓度值较低,低于1.Omg/l,也可使活性污泥絮体处于好氧状态。另外,间歇曝气的运行方式还可使系统内氧转移速率增大,氧利用率高则为系统节能创造了条件。 在达到同种处理要求的条件下,间歇曝气比连续曝气节能达25%左右。

  Carrousel2000型氧化沟工艺节能之处在于成功实现了无泵污泥自动内回流,同时实现水力内回流,设备的合理配置和优化的运行管理模式也是实现节能的一种重要手段。该工艺因其巨大的节能优势性能及具有良好的脱氮除磷技术特点,在中小城市的污水治理中有良好的推广及应用前景。银川市有三座污水处理厂均采用该工艺。

  [1]张自杰,林荣忱,金儒霖.排水工程(下册第3 版)[M].北京:中国建筑工业出版社,1996

  [2]王洪臣 ,杨向平,涂林.城市污水处理厂运行控制与维护管理[M].科学出版社,1997

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