Orbal氧化沟工艺在城市生活污水处理中的应用研究

PAGEPAGE34Orbal氧化沟工艺在城市生活污水处理中的应用研究摘要近几年国家增加了对环境保护项目的投资，尤其是对城市污水处理厂的投资。但是离人们的要求水质环境相差很远。高昂的维护运行管理费用使污水处理厂的实际运转率仅仅达到50%左右，污水的实际处理率远远低于污水处理设施的设计能力。尽管一些城市污水厂的设计规模比较大，但不健全的污水管网导致污水厂不能满负荷运行，从而造成了资源的浪费。此外，污水厂较低的管理水平和操作人员的技术素质也是影响已建城市污水厂的正常运行的因素之一。与世界其他国家城市生活污水处理率相比，我国城市生活污水处理率远远低于世界其他国家城市生活污水处理率。随着社会经济的不断发展，水环境问题已经成为当前各国面临众多环境问题中的焦点，城市生活污水不达标排放是造成众多河流、湖泊等水体污染的主要原因。加强对城市污水达标排放的监管是从根本上解决水环境恶化的主要途径，在强化城市污水处理厂建设力度的同时，对水厂工艺的应用研究是一项不可或缺的工作。本课题研究主要分为：一是长期观测污水处理厂的实际运行工况；二是检测分析该污水厂主要构筑物进出水污染物指标。其主要研究内容包括：(1)测定城市污水处理厂进出水污染物；(2)调查分析粗格栅、细格栅的栅渣量以及曝气沉砂池的沉砂量和浮油脂量；(3)测定选择池中主要污染物指标；(4)测定Orbal氧化沟中MLSS与SVI以及活性污泥硝化、反硝化速率；(5)测定Orbal氧化沟内、中、外三沟污水中污染物指标。本文内容包括研究Orbal氧化沟技术在某污水处理厂的应用和调试运行其工艺，包括各工艺参数的控制、Orbal氧化沟菌种的培养以及调试效果的分析，与此同时研究Orbal氧化沟调试成功后进行的连续性生产，即研究生物在氧化沟各处理单元去除效能和氧化沟正常运行的经济简要分析。通过调试Orbal氧化沟在污水处理厂的工艺和考察调试后实际处理效能，为该污水处理厂的正常运行提供理论依据和技术支持。关键词：Orbal氧化沟；工艺；城市生活污水处理AnalysisontheApplicationofOrbalOxidationDitchTechnologyinUrbanSewageTreatmentAbstractInrecentyears,thestateenvironmentalprotectionprojectsofinvestmenthasincreased,especiallytheinvestmentinmunicipalsewagetreatmentplant.Butthewaterqualityenvironmentfarcannotsatisfytherequirementofpeople.Operationmaintenanceandmanagementiscostly,sothatthesewagetreatmentplantintheactualoperationratecanonlyreach50%,theactualrateofsewagewasfarbelowthedesignofsewagetreatmentfacilities.Althoughsomeofthelargercitysewageplantdesign,butduetoincompletesewagepipenetwork,thesewagefactorycanrunatfullcapacity,thuscausingthewasteofresources.Inaddition,thesewageplantoperatingpersonnel'stechnicalqualityandmanagementlevelislowandaffectthenormaloperationoftheurbansewageplant.Comparedwiththerestoftheworldurbansewagetreatment,urbansewagetreatmentinChinaismuchlowerthantherestoftheworld.Withthecontinuousdevelopmentofsocialeconomy,waterenvironmentproblemhasbecomethefocusinthecurrentcountriesfacemanyenvironmentalproblems,urbansewageemissionsistomakecausemanyrivers,lakes,etc.Themainiscauseofwaterpollution.Tostrengthenthesupervisionofmunicipalwastewaterdischargingstandardthemainwaytofundamentallysolvethewaterenvironmentaldegradation,atthesametimeofstrengtheningurbansewagetreatmentplantconstruction,theapplicationofwatertechnologyresearchisanindispensablework.Thisresearchmainlydividedinto:oneistheactualoperationconditionofsewagetreatmentplantlong-termobservation;Thesecondisthemainstructuresofthesewageplantinandoutofthewaterpollutionindexfortestinganalysis.Themainresearchcontentsinclude:(1)thedeterminationofcitysewagetreatmentplantinandoutofthewaterpollutants;(2)thecoarsegridandfinegridgridslagquantityandamountofsandaeratedgritchamberandfloatinggreasequantitysurveyanalysis;(3)choosepoolfordeterminationofthemainpollutantindexesin;(4)thedeterminationofMLSSandSVIinOrbaloxidationditch,thedeterminationofactivatedsludgenitrification,denitrificationrate;(5)theOrbaloxidationditchinner,middleandouterditchsewagepollutionindexofthethree.Inthispaper,themaincontentisasewagetreatmentplantOrbaloxidationditchtechnologyresearchandapplicationofthetestandoperationofOrbaloxidationditchprocess,includingcultivationofstrainsofOrbaloxidationditch,controltheprocessparametersandanalysisoftestingresults,atthesametimefordebuggingafterthesuccessofOrbaloxidationditchinthecontinuityofproductionresearch,includingoxidationditchbiologicalremovalefficiencyofeachprocessingunit,abriefeconomicanalysisofthenormaloperationoftheoxidationditch.ThroughtothesewagetreatmentplantOrbaloxidationditchprocessafterthedebuggingandcommissioningoftheactualprocessingefficiencyoftheinvestigation,forthenormaloperationofthesewagetreatmentplanttoprovidetechnicalsupportandtheoreticalbasis.Keywords:Orbaloxidationditch;Process;Urbansewagetreatment目录摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1研究背景及意义 11.1.1选题背景 11.1.2选题意义 11.2研究现状 21.3研究内容及方法 41.4创新之处 4第2章Orba1氧化沟工艺分析 52.1氧化沟技术 52.1.1氧化沟的发展过程 52.1.2氧化沟的工作原理 52.1.3氧化沟的发展类型 62.2Orba1氧化沟技术 72.2.1Orba1氧化沟工作原理 72.2.2Orba1氧化沟特点 8第3章调试运行Orbal氧化沟工艺 93.1城市污水处理厂的状况 93.1.1现状概况 93.1.2污水处理流程 93.1.3污水处理进水状况 113.2调试运行工艺参数 123.2.1培养菌种类型 123.2.2准备工作 143.2.3培养菌种步骤 143.2.5氧化沟工艺参数流程 163.2.6运行控制生物脱氮工艺的要点 173.2.7运行控制生物除磷工艺的要点 18第4章分析Orbal氧化沟在城市生活污水处理中的运行效果 204.1分析Orbal氧化沟正常运行的试验效果 204.1.1去除COD的效果 204.1.2去除SS的效果 214.1.3去除氨氮的效果 224.1.4去除TN的效果 234.1.5去除TP的效果 244.2分析Orbal氧化沟的各处理单元去除污染物的效果 254.2.1去除COD的效果 254.2.2去除氨氮的效果 264.2.3去除TN的效果 274.2.4去除TP的效果 28第5章结论与建议 305.1结论 305.2建议 31参考文献 32第1章绪论1.1研究背景及意义1.1.1选题背景我国流经城市的地表水河段有机污染严重，大量的有机物质存在于很多工业废水和城市居民日常生活排放的污水，有些工业废水中含有的人工合成有机物是有毒有害的，例如农药和合成染料等，从而严重的有机污染存在于大多数的城市河流中，这一现象对城市居民的饮水安全和身体健康起到严重威胁作用，同时导致降低城市水源水质，增加污水处理成本，加剧我国水资源短缺现状的矛盾，也为我国可持续发展战略的实施的带来负面影响。近几年国家增加了对环境保护项目的投资，尤其是对城市污水处理厂的投资。但是水质环境离人们的要求相差很远。高昂的维护运行管理费用使污水处理厂的实际运转率仅仅达到50%左右，污水的实际处理率远远低于污水处理设施的设计能力。尽管一些城市污水厂的设计规模比较大，但不健全的污水管网导致污水厂不能满负荷运行，从而造成了资源的浪费。此外，污水厂较低的管理水平和操作人员的技术素质也是影响已建城市污水厂的正常运行的因素之一。与世界其他国家城市生活污水处理率相比，我国城市生活污水处理率远远低于世界其他国家城市生活污水处理率。随着社会经济的不断发展，水环境问题已经成为当前各国面临众多环境问题中的焦点，城市生活污水不达标排放是造成众多河流、湖泊等水体污染的主要原因。加强对城市污水达标排放的监管是从根本上解决水环境恶化的主要途径，在强化城市污水处理厂建设力度的同时，对水厂工艺的应用研究是一项不可或缺的工作。1.1.2选题意义目前适合我国中小城市的高效低耗城市污水处理技术和工艺有污水生态工程处理技术、强化一级处理技术、污水处理的革新工艺、高负荷生物化学污水处理工艺等。氧化沟工艺是目前中小城市污水处理厂的优选工艺之一，也是比较成熟的城市污水处理技术。检测分析Orbal氧化沟的污染物指标的去除效果，观测工况的实际运行，以及寻找合理的运行管理参数，使污水处理厂在节约运行管理费的同时更好的发挥其用运行效能，此外，为污水处理厂的工艺设计提供基本数据，为设计人员提供实际运行的设计参数。从我国目前经济水平和技术水平来看，适于我国中小型城市使用的工艺应具备以下特征：(1)建设投资和运行管理费用不超过该地区的经济承受能力。单位水投资费用应控制在1000元以下(不包括特殊的基地和征地处理费用)；单位水直接运行费用(主要包括药剂费、工艺能耗和人工费)应该控制在0.3元以下；如果需要考虑脱氮除磷，吨水直接运行费用应控制在0.4元以下，其中对一般城市污水处理单位能耗应该控制在0.2千瓦左右。(2)简易的运行管理，设备操作和维护。(3)运行稳定，出水效果好，适应冲击负荷的能力较强，能达到标排放标准。(4)能够灵活改变处理运行方式。这也是为了满足数量众多的中小城市的各种不同需求。例如：有的中小城市地处封闭水体，污水需要除磷脱氮；而有些中小型城市附近有大江、大河，对除磷脱氮没有太严格的要求。因此，研究分析Orbal氧化沟工艺在城市污水处理厂中实际运行性能的应用，可充分发挥已运行污水厂的效能，进一步降低运行管理费用和电耗，另外对新建和改建污水厂提供合理的工艺设计参数等方面同样具有重要的理论意义和实际应用价值。1.2研究现状自20世纪50年代荷兰建成第一座氧化沟以来，特别是近20年来氧化沟在污水处理方面的广泛应用。这主要体现在以下3个方面：(1)概念的突破，突破了氧化沟是属于延时活性污泥法的概念，以及突破了氧化沟主要用于小型污水处理厂的概念；(2)构筑物的研究和氧化沟的水力计算的重大进展；(3)研究并开发了各类氧化沟的全套设备，保证了氧化沟的高速运行。环形“跑道”式或平面呈椭圆环形的活性污泥处理构筑物称为氧化沟(OxidationDith)，其得名是因其构筑物呈封闭的沟渠。目前，氧化沟在欧洲、南非、北美、澳大利亚、印度、日本和泰国等。我国自上世纪80年代以来从美国、丹麦等国家引进氧化沟技术，已有运行的规模达65m3/d的大型污水处理厂。氧化沟的处理范围也在不断扩大，该技术不仅能用于生活污水的处理，也能用于城市污水和工业废水的处理。经过这些年的实践和发展，氧化沟工艺运行稳定、出水水质好、运转费用和基建投资费用较低。目前在已有的普通氧化沟工艺技术的基础上，开发出多种类型的氧化沟新工艺，目前在我国工程应用中技术相对成熟并且处理效果较好，应用较多的氧化沟主要有：IntegratedOxidationDitch(一体化氧化沟)型、Carrousel(卡鲁塞尔)型、DE型、Orbal(奥贝尔)型和T型氧化沟五种。合建式氧化沟(IntegratedOxidationDitch)又称一体化氧化沟，是在氧化沟内放置二次沉池的合建式氧化沟。沟式、船式和BMTS式为它的主要形式。广义上讲，合建式氧化沟就是该氧化沟将污泥回流装置和二次沉池合建在一起。狭义上讲，充分发挥氧化沟大容积优势，在氧化沟可以正常运行的情况下，通过在沟内进行一定的装置设置或对氧化沟部分区域进行改进结构，在沟内使泥水分离的氧化沟。目前为止，美国已建有这样的一体化氧化沟近百座。卡鲁塞尔(Carrousel氧化沟是由荷兰DHV公司在20世纪60年代末期研制成功的，每组沟渠安装一个采用垂直安装的低速表面曝气器，均设在一端的多沟串联的系统。靠近曝气器上端为缺氧区，靠近曝气器下端为好氧区。活性污泥混合后与进水在沟内循环流动，沟内流速一般为0.3m/s。好氧区为生物创造良好脱氮环境，混合液多次经过好氧区。当有机物负荷较低时，在保证水流搅拌混合循环的前提下，为了节约能量和消耗，可以停止某曝气器的运行。DE型氧化沟和T型氧化沟为交替运行式氧化沟，有二池交替((D型)和三池交替((T型)运行的氧化沟这两种交替式氧化沟是，由丹麦Kruger公司创建，该系统可以实现生物脱氮和去除BOD。DE型氧化沟运行方式类似于T型沟，为双沟系统，不同的是具有独立的污泥回流系统并分建二沉池与氧化沟。如果要实现生物除磷和脱氮，可在该系统前增设厌氧段，原污水与回流污泥在厌氧池中混合。DE氧化沟除继承氧化沟的许多优点之外，相比较传统活性污泥法可以防治污泥膨胀、改善污泥沉降性能从而使污泥脱水性能好，还能获得更好的出水水质，稀释高浓度工业废水，承受水质、水量的冲击负荷。经过DE型氧化沟处理之后的污水一般仅需过滤、消毒即可满足污水回用的要求。但在选择工艺时，应结合实际慎重考虑DE型氧化沟容积利用率较低，从而使其占地面积远远大于其他氧化沟工艺的缺点。由南非Huisman研究开发，后转让给美国Envirex公司的Orbal(奥贝尔)氧化沟污水处理工艺，具有普通氧化沟管理方便、流程简单、耐冲击负荷、出水水质稳定和良好的节能效果，这些优点使其在污水处理领域得到广泛应用，目前世界上已有正常运行的500多座贝尔氧化沟。对奥贝尔氧化沟系统，由于国内的研究还不够深入，缺乏系统的研究与总结，已运行污水厂多数为引进国外的技术和设备，也缺乏实际操作、运行、控制经验。可供设计人员设计时选择的设计参数及水质特征、适合水量的设计经验相当缺乏。因此，为了更深入地了解该工艺和为工程设计和运行管理提供可靠的参考依据和技术指导，对奥贝尔氧化沟工艺进行性能研究和实际应用考察具有重要的实际应用价值。1.3研究内容及方法本课题研究主要分为：一是长期观测污水处理厂工况的实际运行；二是检测分析该污水厂主要构筑物进出水污染物指标。其具体研究内容有：(1)测定城市污水处理厂进出水污染物；(2)调查分析粗格栅、细格栅的栅渣量以及曝气沉砂池的沉砂量和浮油脂量；(3)测定选择池中主要污染物指标；(4)测定Orbal氧化沟中MLSS与SVI以及活性污泥硝化、反硝化速率；(5)测定Orbal氧化沟内、中、外三沟污水中污染物指标。本文主要涉及Orbal氧化沟技术在某污水处理厂的应用研究，进行调试运行Orbal氧化沟工艺，包括Orbal氧化沟菌种的培养、各工艺参数的控制以及调试效果的分析，与此同时研究调试成功后的Orbal氧化沟进行了连续性生产，另外研究氧化沟各处理单元的生物去除效能和氧化沟正常运行的经济简要分析。1.4创新之处通过统计分析Orbal氧化沟工艺在城市污水处理厂运行中的实测结果，提出了用SVI值作为Orbal氧化沟工艺的运行参照，认为100-150之间为城市污水处理厂在设计或实际运行中最佳SVI值，并用相关关系式表示污泥负荷Ns与SVI和出水SS之间的关系。第2章Orba1氧化沟工艺分析2.1氧化沟技术2.1.1氧化沟的发展过程奥贝尔氧化沟起源于南非、发展于美国，是由多个同心的椭圆形或圆形沟渠组成的具有脱氮除磷功能的多级氧化沟。典型的奥贝尔氧化沟有3个同心沟，外沟渠的容积约为总容积的50％-70％，中沟渠容积约为总容积的20％-30％，内沟渠容积仅占总容积的10％，如图2-1所示。由沉砂池来的污水与回流污泥均进入最外一条沟渠，在不断循环流动的同时，依次进入下一个渠道，相当于一系列完全混合反应池串联在一起，最后混合液从内沟渠排出。渠内设导向阀，使进水位于出水口的下游，以避免污水的短流。污水在外沟中以缺氧状态运行，促进了同时进行的硝化和反硝化过程。虽然外沟的实际需氧量可高达总需氧量的75％，但转碟供给此沟道的氧仅占该系统总需氧量的30％～60％，使系统在缺氧状态下运行，通过整个通道的溶解氧为零。外沟内同时硝化和反硝化作用造成总脱氮效率约为80％，无需内循环。外沟是多数发生硝化一反硝化过程的地点，被称为曝气缺氧反应池。尽管处于溶解氧为零的情况，系统的大部分硝化作用发生在外沟。2.1.2氧化沟的工作原理总长可从几米到几百米的氧化沟内装有带方向控制的曝气和搅动混合装置，一方面向反应池中的物质传递水平速度，使污水和回流活性污泥的混合液在沟内不停的循环流动，另一方面向混合液中充氧。溶解氧浓度较高的部位在接近曝气装置的下游，溶解氧浓度随着混合液的流动逐渐降低，在氧化沟为达到脱氮的目，可通过控制充氧装置的开与停，就可出现多氧、少氧和再多氧、再少氧的交替变化，这种变化可以使沟渠中相继进行硝化和反硝化。此外，相比较传统活性污泥法，氧化沟中污泥泥龄长、负荷低，已好氧稳定且剩余污泥量少，因此污泥的消化处理设施可不设。2.1.3氧化沟的发展类型目前，多种类型的氧化沟新工艺均在已有的普通氧化沟工艺技术的基础上开发出的，IntegratedOxidationDitch(合建式氧化沟)型、Carrousel(卡鲁塞尔)型、DE型、Orbal(奥贝尔)型和T型氧化沟这五种是我国工程应用中技术相对成熟并且处理效果较好，应用较多的氧化沟。合建式氧化沟(IntegratedOxidationDitch)又称一体化氧化沟，是在氧化沟内放置二次沉池的合建式氧化沟。沟式、船式和BMTS式为它的主要形式。广义上讲，合建式氧化沟就是该氧化沟将污泥回流装置和二次沉池合建在一起。狭义上讲，充分发挥氧化沟大容积优势，在氧化沟可以正常运行的情况下，通过在沟内进行一定的装置设置或对氧化沟部分区域进行改进结构，在沟内使泥水分离的氧化沟。目前为止，美国已建有这样的一体化氧化沟近百座。卡鲁塞尔(Carrousel氧化沟是由荷兰DHV公司在20世纪60年代末期研制成功的，每组沟渠安装一个采用垂直安装的低速表面曝气器，均设在一端的多沟串联的系统。靠近曝气器上端为缺氧区，靠近曝气器下端为好氧区。活性污泥混合后与进水在沟内循环流动，沟内流速一般为0.3m/s。好氧区为生物创造良好脱氮环境，混合液多次经过好氧区。当有机物负荷较低时，在保证水流搅拌混合循环的前提下，为了节约能量和消耗，可以停止某曝气器的运行。DE型氧化沟和T型氧化沟为交替运行式氧化沟，有二池交替((D型)和三池交替((T型)运行的氧化沟这两种交替式氧化沟是，由丹麦Kruger公司创建，该系统可以实现生物脱氮和去除BOD。DE型氧化沟运行方式类似于T型沟，为双沟系统，不同的是具有独立的污泥回流系统并分建二沉池与氧化沟。如果要实现生物除磷和脱氮，可在该系统前增设厌氧段，原污水与回流污泥在厌氧池中混合。DE氧化沟除继承氧化沟的许多优点之外，相比较传统活性污泥法可以防治污泥膨胀、改善污泥沉降性能从而使污泥脱水性能好，还能获得更好的出水水质，稀释高浓度工业废水，承受水质、水量的冲击负荷。经过DE型氧化沟处理之后的污水一般仅需过滤、消毒即可满足污水回用的要求。但在选择工艺时，应结合实际慎重考虑DE型氧化沟容积利用率较低，从而使其占地面积远远大于其他氧化沟工艺的缺点。由南非Huisman研究开发，后转让给美国Envirex公司的Orbal(奥贝尔)氧化沟污水处理工艺，具有普通氧化沟管理方便、流程简单、耐冲击负荷、出水水质稳定和良好的节能效果，这些优点使其在污水处理领域得到广泛应用，目前世界上已有正常运行的500多座贝尔氧化沟。自上世纪80年代，我国引进该污水处理工艺，近几年采用的污水处理厂日渐增多。随着这些污水厂的建成并投入运行，也显现了该工艺良好的技术性能，如山东莱西污水处理厂、北京大兴污水处理厂、廊坊市东方污水处理厂、温州市污水处理厂、无锡市城北污水、台州市污水处理厂处理厂等。效果相对稳定、运行管理简单，以及不同于传统的厌氧段+缺氧段+好氧段的活性污泥除磷脱氮系统，较好的溶解氧的分布形式和脱氮效果。业内人士逐渐将该工艺视为关注的焦点。对奥贝尔氧化沟系统，由于国内的研究还不够深入，缺乏系统的研究与总结，已运行污水厂多数为引进国外的技术和设备，也缺乏实际操作、运行、控制经验。可供设计人员设计时选择的设计参数及水质特征、适合水量的设计经验相当缺乏。因此，为了更深入地了解该工艺和为工程设计和运行管理提供可靠的参考依据和技术指导，对奥贝尔氧化沟工艺进行性能研究和实际应用考察具有重要的实际应用价值。2.2Orba1氧化沟技术2.2.1Orba1氧化沟工作原理由3个同心椭圆形沟道组成的Orbal(奥贝尔)氧化沟，总供氧量的50%左右一般为外沟道的供氧量，但在外沟道中可以去除70-80%的BOD。中沟道提高运行的可控性和可靠性，具有互补调节作用。具有最终出水的把关作用的内沟道由于内沟道容积最小，能耗也相对最低，一般比较高的溶解氧。Orbal氧化沟三个沟道中的溶解氧的浓度梯度分布呈0-1-22.2.2Orba1氧化沟特点(1)高效的节能性能。在缺氧情况下才能进行氧的传递作用，因为外沟道溶解氧的平均值较低，因此具有高效的节能性能;(2)抗冲击负荷能力Orbal氧化沟工艺较强。对高浓度废水Orbal氧化沟工艺具有较强的冲击负荷能力，这主要表现为两点:首先是低负荷设计的工艺，且沟内多数情况下有较高的MLSS，短时间的冲击负荷不足以抑制的微生物生长;其次，沟内是进水流量的几十倍甚至上百倍的循环流量，每个沟道在流态上都具有完全混合的特征。对于三个有着不同的污泥负荷和溶解浓度沟道来讲，推流式的沟道与沟道之间的流态，可减少污泥膨胀现象的发生，并有利于难降解有机物的去除。(3)采用曝气转碟的Orbal氧化沟，具有较高的动力效率和充氧能力。调整电耗水平和供氧能力可通过改变曝气机的浸水深度、旋转方向、开停数量和转速等实现。尤其是可以方便地拆装的碟片，更简便了优化运行。另一方面，通常可达4m以上的有效水深转碟，其推流能力较强。(4)Orbal氧化沟与终沉池分设两地，氧化沟中心岛增加了无效占地，导致地面积偏大。(5)对污水处理厂的扩建或新建较适用Orbal氧化沟工艺，特别适合于中小型污水厂，应用前景很广阔，这对目前我国中小城镇建设污水厂提供了可供选择的工艺。因此，为了进一步降低运行管理费用和电耗，充分发挥已运行污水厂效能，需要研究分析该工艺在城市污水处理厂中实际运行性能的应用。另外，对于新建和改建污水厂，此类研究可提供合理的工艺设计参数，具有重要的理论意义和实际应用价值。第3章调试运行Orbal氧化沟工艺3.1城市污水处理厂状况3.1.1现状概况某市污水处理厂为3万m3/d的设计日处理量，2010年5月建成试水，2010年底1.8万m3/d的保底日处理水量。Orbal氧化沟工艺为污水处理工艺中生物处理的核心工艺，带式压滤机污泥处理工艺，采用紫外线消毒出水。由于污水处理后就近排到厂外的河流，污水必须进行脱氮除磷处理以防止下游水体富营养化。根据2003年7月1日颁布实施的《城市污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002规定：城市污水处理厂出水排入GB3838-2002地表水三类功能水域（划定的饮用水源保护区和游泳区除外）执行一级标准的B标准。3.1.2污水处理流程依次经过粗细格栅，接着是泵房，沉砂池的该污水处理厂的进水，到厌氧调节池前需在沉砂池内进行物理预沉，到Orbal氧化沟生物处理工艺的混合液从二沉池回流的活性污泥与厌氧调节池的出水一起混合的，完成有机物、P、N的去除后，接着再流入到二沉池，二沉池的部分污泥回流到厌氧调节池，上清液经紫外线消毒后流出排入水体，剩余污泥排入贮泥池经过污泥浓缩脱水后运走。该污水处理厂的具体污水处理工艺流程如图3.1。图3.1污水处理流程图各个工艺的作用及各工艺的设计参数如下：①粗格栅：设计规格为13.85m×4.30m×7.50m，栅间距b=15mm，栅前流速V=0.8m/s。为确保污水提升泵的正常运行，粗格栅作为污水处理厂的第一道预处理设施主要作用是拦截污水中较大漂浮物和悬浮物。每条沟道在粗格栅除污机前后均设置检修阀门，用无轴螺旋输送机输送栅渣，处置方式为外运填埋。②沉砂池和细格栅：合建沉砂池和细格栅。沉砂池是重要的预处理构筑物，污水通过沉砂池时可以去除大部分粒径较大的砂粒，保证后续处理设施正常运转。细格栅设计规格为直径4m，高2.3m。设计参数：栅间距b=6mm，流速为0.78m/s。水力停留时间HRT=45s，水力表面负荷：q=88.5m3/m2.h，其主要作用是截除污水中较小漂浮物，并在每条细格栅槽内设置手动检修插板闸门。。③污水提升泵房：设计规格为15.5m×6.5m×11.5m，流量为700m3/h的潜水排污泵功率为45kw，扬程为16m④厌氧池：内设潜水搅拌器3台的厌氧池设计规格为28m×9.4m×4.5m，水力停留时间为1.6h，功率N=2.2kw。设在氧化沟的前面作为预处理构筑物，使回流的活性污泥与进水混合，保证除磷脱氮效果。⑤Orbal氧化沟：设计规格为52.8m×39.8m×4.5m。其中，1108m3的内沟道容积，2339m3的中沟道容积，3386m3的外沟道容积，体积比约为2:3:5，污泥负荷Ns=0.12kgBOD5/kgMLSS.d，污泥浓度MLSS=3500mg/L；HRT=11.1h的水力停留时间，中沟和内沟共配2台N=45kw转碟，外沟设4台N=18.5kw转碟，液下N=7.5kw推进器两台。其中，由电机减速机驱动的转碟曝气机水平轴带动转碟旋转，在转碟旋转时起到推动水流水平流动和充氧的双重功能。通过增减转碟数量，改变浸没水深或调节转速来调整曝气转碟的充氧性能及动力特性。利用不同功能的外沟、中沟和内沟，去除BOD、COD等污染物，同时进行生物硝化反硝化，是生化处理的主体。⑥二沉池：设计规格为D=34m，H=4.5m，水力停留时间HRT=4h，设计表面负荷为1.0m3/m2.h。将从orbal氧化沟出来的混合液泥水分离是其主要作用，分离后的部分下沉后的污泥回流到厌氧池，上清液进行后续的处理工艺，另一部分则作为剩余污泥排出。⑦配泥配水井：设计规格为D=11.6m，H=6.3m。设计参数：Q=650m3/h，N=22kw，扬程H=7m的回流泵3台。Q=25m3/h，N=2.2kw，扬程H=8m的剩余污泥泵2台。作用是配泥、配水。⑧紫外线消毒池：设计规格为9.2×3.09m，每8根灯管为1组模块，共6组，共设48根灯管，单根功率N=0.25kw。作用是杀菌消毒。3.1.3污水处理进水状况运行污水厂的首要任务是确定进水水量及其变化规律，如果流量太小，则会导致微生物因缺乏营养供应而衰亡；如果氧化沟流量太大，就会因过短的水力停留时间而对微生物的生长起到干扰作用，从而使处理效果降低。目前该地正在大规模的改造城市老管网以及加快新规划管网的建设，同时，存在老城区旧管网雨污合流的问题。污水收集由于管网体系并不完善和污水处理管网建设相对滞后，而存在较大的困难，导致进水量低于设计预期水量，并且水质、水量的冲击作用在雨季来临时较为明显。为了能够良性的运行污水处理工艺，首先要掌握水厂的进水水质以及水量的变化规律，以便在水厂的运行期间可以有针对性、有目的性的进行调控。出水水质的不稳定是由进水流量的频繁变化给各处理单元带来的不稳定性因素导致。由于雨季降雨强度大历时短，地处降雨量较多地区，事故溢流井设置在进水口处，以防止暴雨过后造成水量剧增对工艺带来较大冲击。暴雨过后为确保水厂可以正常运行，多余的水量可以通过溢流，直接排入附近河流，避免水量冲击设备和影响氧化沟中的活性污泥。污水处理厂设计的一期日处理水量为3万吨/天，实际进水量为1.6～1.9万吨/天。实际的进水水质数据为：BOD5：20.81～115.09mg/L，COD：52.00～230.06mg/L，NH3-N：12.53～18.71mg/L，SS：55.84～160.58mg/L，TP：0.62～2.87mg/L，TN：14.48～26.97mg/L。进水水质的各项指标均远低于设计值。初期水质通过分析发现，设计水质与实际进水水质差异较大。主要原因有：首先，部分河水和地下水容易渗入沿河而建造的管网管道，稀释污水浓度。其次，未完工的污水收集管网改造工程，造成收集的水量不够。（3）雨污不分流在部分城区仍然存在，在雨量充沛时，尤其是雨季高强度以及高频率降雨，造成污水管道有大量雨水进入，最终进入污水厂。3.2调试运行工艺参数3.2.1菌种培养类型①间歇培养间歇培养是以间歇进水和间歇出水的培养方式培养菌种，其评定指标主要是氧化沟内混合液污泥浓度，一般可以认为当MLSS达到1000mg/L以上时培养期结束。具体的培养过程是：首先，闷曝，时间2~3天。即将整个Orbal氧化沟充满污水，且充满不排水，也不再充水，通过开启曝气转碟进行曝气。其次，让污水在闷曝后，自行沉降1小时并停止曝气。在沉降1小时之后，再次充水，一般采用Orbal氧化沟池容的1/5左右，此时的充水量较少，然后再次闷曝、沉降，其详细的过程与时间同第一阶段。重复以上几次，且逐渐减少闷曝的时间，在每次充水、闷曝、沉降的过程中增加进水流量。最后，加强培养以及活性污泥的回流，当MLSS浓度在Orbal氧化沟中大于1000mg/L时，认为培养成功，之后用连续进水、连续出水的方式还可以再加强培养几天，此时，活性污泥的回流可以同时进行，但是刚开始时污泥回流比一般为20%左右，比较较小，在调节过程中再逐步增大回流比。②低负荷连续培养低负荷连续培养，就是实际进水流量小于设计流量的一种连续培养方式。这种培养方式所需的培养周期较长，培养费用较多，但较为简单且效果较好。低负荷连续培养的具体步骤是：首先，将Orbal氧化沟贮满污水，并进行闷曝1~2天，此时不排水也不进水。在结束闷曝时间后，开始连续进水、连续曝气，为了避免流量冲击将已培养好的污泥冲出池外，刚开始时的进水流量一般采用设计进水流量的10%左右。同时，逐渐增大进水流量，连续进水、连续曝气，并保持对Orbal氧化沟中MLSS浓度的监测，培养期结束时其值应达到1000mg/L。最后，同间歇培养的方法类似对回流污泥比进行调控。③满负荷连续培养满负荷连续培养是指进水流量为进水设计流量，甚至大于设计流量，一直进行曝气，并一边进水一边出水。这种培养方式培养期时间较长，培养费用也较多，在实际运行中最不经济，且培养出好的活性污泥较难。满负荷连续培养的具体步骤是：首先，将Orbal氧化沟以设计流量贮满污水，然后开始曝气1~2天，并停止进水。其次，在闷曝结束之后，以设计流量连续进水连续曝气，直到污泥培养基本结束时监测到MLSS的值达到1000mg/L，并开始进行污泥回流，此时的回流流量较小。最后，污泥回流比逐渐增大直到培养成功，然后开始排放剩余污泥。④接种培养接种培养，就是指只需在Orbal氧化沟中直接投加其他地方的活性污泥而无需培养污泥的培养方式。在实际水厂中此种方式优点明显，应用较多，不仅接种培养的培养时间短，培养配用较低，而且培养难度小，培养效果好。但是必须能找到污泥并引入污泥是其前提，其过程有非常短的间歇培养时间，整个的接种培养周期一般仅为5~12天左右。此方法的步骤是：Orbal氧化沟内直接投加事先弄好的污泥，然后充满水进行1~2天的闷曝，间歇培养从第三天就可进入。⑤培养方法的选择以上4种污泥培养方式都各有其优劣性，通过归纳总结四种方式的污泥培养数据，可有如下概括：表3-1几种菌种培养方式的比较由上表可得，四种方式最终的培养效果都较好。四种培养方式中培养污泥费用与培养时间最低的为接种，其次为间歇；四种培养方式中较长的培养周期、最高的培养费用为低负荷与高负荷；比较四种培养方式的难易度，接种培养和低负荷连续培养的难度与间歇培养和高负荷连续培养相比较，难度较小。综上可知，接种培养为以上培养方式中最优培养方式，但是由于需要准备有充足的污泥供接种，而该污水处理厂内没有可接种的污泥，因此接种培养不具有实际可操作性。考虑到培养时间及培养费用问题，该污水处理厂选用间歇培养方式。间歇培养方式相比连续培养方式，一是培养时间较短，二是较为经济，培养费用较低。3.2.2准备工作各种各样的准备工作需要在开始调试运行之前完成，以确保Orbal氧化沟正常运行，主要有几下几点：①检查各种设备的运转情况以及检查漏损之处。为确保调试工作的正常运行和各种设备能够正常运行，Orbal氧化沟充水时，检查进水管、出水管等各种管路，及时修复发现的漏损；②保持卫生清洁。清洗各个池体、各条管道；③保证各个岗位的人员到岗到位，做好化验检测准备。由化验室负责对进出水及各池水质的化验检测准备，各部门科室、车间通力协调合作；④为了给以后的实施提供理论基础与参考方法，在调试之前，制定出详细、具体的实施方案。3.2.3培养菌种步骤Orbal氧化沟的调试工作在该污水处理厂内主要分为两个阶段，第一个阶段的调试方式为间歇进出水，第二个阶段的调试方式为连续进出水。实施的具体过程为：第一阶段：间歇进水和间歇出水。本阶段直接污水将进入生化池，一天换水一次，每次换水前先转碟曝气机停止曝气，每次换水1500m3，并且沉淀1小时，重新开始曝气在换水结束后。采用3小时闷曝，接着1小时停曝沉淀，如此开停循环往复的运行方式。污水进入氧化沟前需经过粗、细格栅，沉砂池等预处理，进入氧化沟后注入部分粪便，当水位上升到设计水位时开启曝气转碟机，进行充分曝气，排出沉清后的上清液。混沌的絮状物经过3—5天后（温度＞15℃）就会出现。及时补充污水和粪便，以便排除对微生物生长有害的代谢产物和补充营养，通过沉淀磷酸盐等营养物排出原有的污水，此时每天2—4次换水。将污水引入氧化沟后，先曝气，然后进行2小时的闷曝，停止曝气，接着1小时的沉淀，从出水堰将原污水排出。再向曝气池内补充营养物质和新鲜污水，控制补充的新鲜污水量在曝气池水量的20%，然后重复上述操作直到混合液30min沉降比SV为10%—20%为止。城市污水处理厂在25℃第二阶段：连续进水和连续出水。经过间歇进出水培养阶段间歇换水、投加营养物质和数次曝气闷曝培养后，培养微生物进入第二阶段即连续换水方式培养，经过连续几天的培养后，提高了部分成熟的活性污泥的絮凝沉淀性能，污泥沉降性能SVI为80，混合液浓度MLSS为1205mg/L，这时可达到90%BOD5的去除率，只是因为部分菌胶团的纤毛虫原生物存在于污泥内，如枝虫、钟虫等。如污水厂有处理污水除磷脱氮的要求，在完成活性污泥的基本培养后，还应将活性污泥进一步驯化，直至出现反硝化细菌，此时才能逐步达到出水要求的脱氮效果。3.2.4工艺调试参数指标Orbal氧化沟的工艺在污水处理厂中的调试参数指标为：表3-2Orbal氧化沟工艺调试参数污水处理厂因为该市工业企业较少，生活污水在该厂处理的污水中占非常大的比重。这些生活污水为主的污水中，含有的重金属与毒害物质较少，另外进水的酸碱度基本稳定，pH值保持在6.5～8.5，以上情况都为活性污泥提供有力的生长条件，同时也为调试运行Orbal氧化沟工艺提供便利。调试Orbal氧化沟期间，溶解氧浓度的控制和菌种的培养与驯化都是重要的指标参数，合适的指标参数有利于发挥污泥活性，更有利于正常运行Orbal氧化沟工艺。在初期菌种培养中，因脱水污泥与粪便等物质含有大量的可供微生物吸收的营养物质，为了大大缩短微生物的成长时间和调试时间需投加大量的脱水污泥和粪便。溶解氧的控制可通过氧化沟各沟中的曝气转碟实现，曝气转碟可通过调整转碟的转速或者开启转碟的片数进行调节。使水流具有一定的水平流速，并使混合液能够充分的混合是推进器的主要作用，为了避免在氧化沟沟道内沉淀污泥，水平流速一般要求不小于0.3m/s，污水处理厂Orbal氧化沟的外沟中安装有2台这样的水下推进器及4台曝气转碟。另外，2台曝气转碟为Orbal氧化沟的中沟和外沟共用。由于污水首先进入外沟使其承受的污泥负荷较高，并且外沟中进行主要的有机物和去磷脱氮，消耗了大量的溶解氧的同时也消耗大量的碳源，所以Orbal氧化沟设计溶解氧浓度在内沟、中沟、外沟的为2-1-0分布，但曝气量所占比例却分别为20%、30%、50%。Orbal氧化沟的调试运行是一个逐日加码的过程，因此溶解氧在初期一般为2.0mg/L左右，经20天左右运行，当污泥的生成和运行都基本稳定后，提高溶解氧到3.5mg/L左右。此间通过控制转碟机的运转，定时监测和分析每天各沟中的溶解氧浓度，以便溶解氧达到要求值。随着运行调试的进行，混合液中的污泥浓度不断升高，当混合液浓度MLSS达到1000mg/L以上，污泥沉降比达到15%时，污泥的驯化基本达到要求。当出水水质稳定在控制指标以下时，各项调试指标达到设计要求，运行调试基本结束，接下来Orbal氧化沟进入正常运行过程。3.2.5氧化沟工艺参数流程调试Orbal氧化沟过程中，培养与驯化活性污泥10天后，得到的抽样检测结果如下表：表3-3调试Orbal氧化沟10天后出水水质（单位：mg/L）由上表该污水处理厂调试Orbal氧化沟10天后的出水情况可以看出，在进水BOD、COD、氨氮、TN、TP、SS分别为84.34、163.80、20.65、27.43、2.98、114.52mg/L情况下，由于微生物在Orbal氧化沟内的生物降解作用，从不同程度上以上几个参数得到去除，但离设计的出水水质要求还很远，即Orbal氧化沟的活性污泥经过10天的调试运行还没完全培养驯化。经过调试运行30天后，检测的出水水质结果如下表：表3-4调试Orbal氧化沟30天后的出水水质（单位：mg/L）由上表该污水处理厂调试Orbal氧化沟30天后的出水情况可以看出，出水水质好转很明显，即使参照国标出水水质要求，部分指标参数也已达标。BOD、COD、氨氮、TN、TP、SS分别为14.5、53、6.3、22.10、0.94、16.13mg/L。但是去除TN、TP效果不佳，说明Orbal氧化沟工艺经过30天的调试期发挥的作用也较为重大，运行处理效果与设计要求比较贴近，但是仍然没有进入正常运行状态，还需继续调试运行。3.2.6运行控制生物脱氮工艺的要点在对该污水处理厂进行调试Orbal氧化沟工艺的过程中，为了能够更好进行脱氮，着重控制处理过程中的要点有如下几个：①DO浓度：即溶解氧，好氧条件是运行脱氮过程中的硝化反应的必要条件。一般混合液中的溶解氧浓度分布在2-3mg/L，抑制硝化过程发生在溶解氧浓度低于0.5-0.7mg/L。为保持反硝化速率的正常，反硝化过程中混合液在缺氧区的溶解氧应小于0.5mg/L。②污泥负荷：系统受去氮效果影响的重要因素是污泥负荷。当有过高的污泥负荷时，会造成系统不完全硝化作用，不断降低出水中氮比重，从而去除总氮的效果会受影响。③碳源(C/N)：系统受去氮效果影响的另一重要因素是污水的C/N。通常废水中有足够的的碳源，污水中的BOD5与TKN之比在5-8之间，此时不考虑补充外加碳源。④回流比与水力停留时间R：回流太小，就会延长活性污泥在二沉池的停留时间，反硝化作用易产生，从而污泥上浮。由于生物硝化系统的活性污泥混合液中已含有大量的硝酸盐，生物硝化系统的回流比R一般比传统活性污泥工艺大。3.2.7运行控制生物除磷工艺的要点为了能够更好的利用Orbal氧化沟进行除磷，在对该污水处理厂进行调试Orbal氧化沟工艺的过程中，着重控制的处理过程中几个要点如下：①提高N的去除率：生物除磷系统中的NO3-N存在对积磷微生物放磷具有抑制作用,所以应降低出水NO3-N浓度，提高系统中N的去除率。②控制DO：根据生物除磷系统原理，造成去磷效果受影响的最重要的一个因子是DO值的控制，这主要是由于DO值决定整个系统中厌氧池和氧化池吸磷、放磷。经试验好氧池中DO必须大于2mg/L，而厌氧放磷池中的DO必须小于0.2mg/L，并且出水池底部的污泥DO应低一些。这是因为积磷微生物可以利用好氧代谢、氧化磷酸化中释放出的大量能量充分的吸磷，而污泥停留可产生厌氧放磷作用会影响去磷效果，污泥累积厌氧而放磷。③合适的泥龄和F/M控制：Orbal氧化沟是高负荷低泥龄工艺的系统，剩余污泥通过排放完成磷的去除，在污泥含磷一定的条件下，当泥龄短、F/M高时，也就会排放较多的剩余污泥，除磷效果就好；但较长的泥龄才是去除COD的保证。④合适的废水碳磷比(BOD5/TP)：影响系统生物除磷效果的重要因数之一是废水的碳磷比(BOD5/TP)，BOD5/TP的比值较小，在好氧池中会使污泥中的吸磷微生物吸磷不足，从而导致出水含磷量较高。通常废水中大于20的碳磷比是较高的去处率的保证。⑤水力停留时间：在厌氧段污水的水力停留时间一般在1.5-2小时，不宜太短。停留时间过短，不能保证有效的释放磷，并且污泥中的兼性酸化菌不能充分作用，将污水中的大分子有机物分解成供聚磷菌摄取低级脂肪酸（乙酸），影响磷的释放。⑥回流比R：系统回流比不以过低，尽量排出二沉池内的污泥，在二沉池内释磷菌在厌氧环境中易发生磷的释放。分析Orbal氧化沟在城市生活污水处理中的运行效果4.1分析Orbal氧化沟正常运行的试验效果本污水处理厂内从开始调试Orbal氧化沟工艺到结束，整个过程历时2个多月，并且记录调试过程中各参数值。调试成功前一个月的数值为本部分主要取值，通过分析数值可以得出，经过2个多月的调试运行过程，该达到正常运行的状态的Orbal氧化沟工艺可以用于实际的生产。4.1.1去除COD的效果水体中有机物的含量用CODcr代表。在调试期间，经过检测的出水COD浓度，大概范围在58.33~123.45mg/L。进水COD浓度有较大变化，大概范围为80.54mg/L~230.06mg/L。具体的时间-浓度数据如下：图4.1调试运行期间COD去除效果据上图可知，在前期最高进水之后出现最高出水COD，表明Orbal氧化沟耐负荷冲击能力较差，还没有完全驯化系统内的污泥。前期出水较差，未达到设计出水要求，大多时期内都大于60mg/L。随着调试运行的进行，COD去除率逐渐升高，在刚开始的几天内发生最低的COD去除率，仅仅20%左右，在初期调试期的最后阶段发生最高的COD去除率，可高达80%左右。进水COD在调试后期有较明显变化，最高可达230.06mg/L，进水COD最低为80.54mg/L。出水COD值主要集中在44.23~109.40mg/L之间，渐渐趋于稳定，并且后期出水COD去除率远远大于前期的去除率。调试期间，通过对进出水水质的分析可知，出水COD含量均在60mg/L以下，随着调试的推进和不断积累的混合液微生物，出水COD含量变化趋势为从高渐渐变低，后期变得稳定，证明了氧化沟系统耐负荷冲击能力已经能达到设计的要求。4.1.2去除SS的效果悬浮固体在水中的含量即SS，悬浮物或胶体等均属于悬浮固体，通常普通的沉淀作用难以去除这部分物质，去除这些物质需要微生物的吸附作用和吸收作用。在调试运行中，Orbal氧化沟去除水中悬浮固体的含量的效果如下图3.2所示：图4.2调试运行期间SS去除效果据上图可知，在调试运行Orbal氧化沟期内，有较大的进水SS变化幅度，变化范围在58.30mg/L~160.80mg/L内。出水SS在20mg/L~60mg/L之间，经调试运行后的较为稳定，在调试前半段，出水SS最高值可达为50.86mg/L比较高，SS稳定在20~40mg/L之间，尽管出水SS较为稳定，但没有达到排放要求。对SS的处理效果后半段要明显好于调试的前半段，SS小于20mg/L，实现了出水达标，获得了较高的去除率。SS的去除效果在Orbal氧化沟调试运行过程中比较稳定，并且逐渐提高了去除率，最初的去除率为41.2%，调试结束时一直增加到84.6%。虽然出水SS比较稳定在20~60mg/L之间，但出水SS最低的也仅仅为17.85mg/L，在微生物逐渐成熟的同时还要加大污泥的培养与驯化，需要进一步强化SS的去除率。4.1.3去除氨氮的效果氨氮主要是指水体中无机氮的含量，具有高效的脱氮功能是Orbal氧化沟相比其他的生物处理工艺的优点之一。在初期调试中Orbal氧化沟去除氨氮的效果见下图：图4.3调试运行中去除氨氮效果据上图可知，早期调试中Orbal氧化沟对氨氮没有明显的去除效果。进水氨氮变化为10.87mg/L-25.90mg/L，总体而言幅度较大。出水氨氮浓度在初期调试期间，远远大于设计要求的规定，总体处理效果不佳，其变化幅度也较大，8.15mg/L-16.43mg/L，且出水氨氮很不稳定。另外，氨氮去除率随着调试时间，逐步升高，可从最初的百分之十几上升到50%~60%。Orbal氧化沟在调试运行的后期对氨氮的去除效果方得以显示，在调试期间的后期出现最低的出水氨氮，此时的氨氮浓度为6mg/L左右，出水氨氮浓度基本都低于设计要求的8mg/L。表明Orbal氧化沟的调试运行接近结束，在进行强化驯化污泥后，即可进入正常运行阶段。4.1.4去除TN的效果总氮含量即TN，包括各种有机氮及无机氮。由于N的危害较多，当出水中N含量过多时，会给水体带来很多危害，因此，污水处理厂已经越来越重视TN的去除。Orbal氧化沟在该污水处理厂的调试运行过程中对于TN的去除效果见下图：图4.4调试运行期间TN去除效果据上图可知，在调试期前期内，Orbal氧化沟对TN的去除率比较差，但TN总体的去除效果比较满意。在此期间内，进水TN幅度变化在19~37mg/L之间，出水TN变化幅度范围从12~23mg/L，也稍大，去除效果稍差。出水TN浓度在22.75mg/L-12.42mg/L之间，大多数可以满足要求。从图中变化曲线可以看出，随着调试时间的进行TN的去除率呈缓慢增加状态。在早期的调试运行期，活性污泥尚未完成驯化，去除率较低，产生最低的TN去除率。在调试运行期的末段产生最高的TN去除率，去除率高达60%以上。通过Orbal氧化沟的调试运行过程对TN去除的效果来看，Orbal氧化沟有能力去除TN。尽管进水TN波动较大，但出水TN基本可基本达到设计的要求，可以降到20mg/L以下，比较稳定，并且随着调试时间的进行TN去除率，也在逐渐升高。4.1.5去除TP的效果在Orbal氧化沟工艺中各沟的污泥回流、DO控制和剩余污泥的排放对除磷效果起着关键作用。原因是通过外沟缺氧段的释磷和内沟好氧断的吸磷，Orbal氧化沟得以去除磷，并随剩余污泥的排放来实现除磷效果。在运行调试初期TP的去除效果较差，是由于回流比小，混合液中污泥浓度偏低，基本没有剩余污泥的排放造成的。随着调试运行时间的推移，TP去除率不断升高，出水浓度不断降低，是由于回流比接近正常值，混合液中污泥浓度逐渐达到设计要求，并且开始有剩余污泥的回流。因此，调试后期的进出水中TP浓度的监测结果见下图：图4.5调试运行期间TP去除效果据上图可知，Orbal氧化沟在调试运行后期的进水TP浓度波动在0.93mg/L~3.32mg/L之间，出现在调试后期的前三、四天出现最高值，最低值的发生的时间段为中间。总体来说，后期调试期间的出水TP浓度相对较低，绝大多数时间内都低于水质要求的1.0mg/L。从变化曲线可看出，出水TP稍微有所变化，基本在0.7~1.3mg/L之间，并不是十分稳定，最高的出水TP发生的时间同最高进水TP，为1.3mg/L，最低的出水TP也是出现在后段，为0.74mg/L。TP去除率，稳中有升，起始阶段，TP去除率稍微低于40%，并且去除率不稳定，但调试后期，去除率明显上升，最高可达77.71%。由上图分析得知，对于TP的去除效果，Orbal氧化沟的调试后期逐渐变好。去除率也在逐渐升高，出水由1.0mg/L以上逐渐下降到1.0mg/L以下并趋于稳定，调试后期氧化沟除磷能力已经成熟。从调试结果来看，该污水处理厂经过2个多月不断深入的的Orbal氧化沟运行调试，最终出水浓度均达到GB18918-2002一级B的要求，各项工艺运行参数指标逐步达到设计要求。耐负荷冲击的优势逐渐显现，尽管进水浓度存在波动，但出水稳定性好。去除氨氮、TP、TN的效果良好，由前期的排放不达标到后期的稳定达标排放。生物镜检中发现的轮虫、钟虫等微生物活性较好，混合液污泥浓度MLSS逐渐达到3000mg/L。Orbal氧化沟特有的三沟道设计，实现了同步硝化反硝化，使得在外沟中脱氮效果明显。在进水波动较大的情况下，Orbal氧化沟运行调试阶段的抗冲击能力不理想，还需进一步的驯化系统。经过调试运行数据分析，按照GB18918-2002一级B的规定出水依然有少数水质参数不能完全满足，但不断增至100%的回流比，已具有相当的规模混合液中活性污泥，控制各沟道溶解氧均在设计要求之内。经过两个多月的调试运行，对末期数据经过综合分析可得，Orbal氧化沟调试运行阶段接近结束，水厂可以进入正常的运行期。4.2分析Orbal氧化沟各处理单元去除污染物的效果4.2.1去除COD的效果图4.6为从厌氧池到氧化沟的外沟，中沟及内沟，当氧化沟工艺运行正常时去除COD的效果，据图得知，出水水质满足排放要求，但总去除率偏低，这是由进水COD浓度不高导致的，进水COD，厌氧池及氧化沟从外沟，中沟到内沟的平均浓度依次为143.65mg/L、73.66mg/L、56.37mg/L、51.08mg/L、48.55mg/L。图4.6不同处理单元对COD的去除效果据图可知，COD去除最多是在厌氧池中，是由于厌氧池中活性污泥的吸附作用；其次是外沟，外沟延时曝气的运行方式使得在进入外沟后COD就迅速降低；而中沟和内沟多为难生物降解的，浓度变化不明显，没有明显的去除效果。此外氧化沟的耐冲击能力较强，尽管进水COD浓度变化较大，但出水COD较稳定。4.2.2去除氨氮的效果图4.7厌氧池及氧化池各个沟道对氨氮的去除效果，出水水质良好，进水氨氮平均浓度，厌氧池中的平均浓度，氧化沟外沟至内沟的平均浓度依次为17.71mg/L、14.44mg/L、9.44mg/L、5.92mg/L、5.35mg/L。硝化反应的彻底进行的条件有：系统较长的污泥龄、利于硝化细菌的生长停留时间及内沟和中沟较高的溶解氧浓度。图4.7不同处理单元对氨氮的去除效果4.2.3去除TN的效果图4.8厌氧池及氧化池各个沟道对TN的去除效果图，尽管总去除率不高，但出水水质较好，进水TN平均浓度、厌氧池平均浓度、外沟至内沟平均浓度依次为26.95mg/L、13.93mg/L、11.15mg/L、11.42mg/L、11.90mg/L。由图可以看出，外沟浓度要稍低于中沟和内沟，反硝化作用在外沟中的效果不佳。原因是调试运行期间外沟中实测的DO浓度为1.35～2.36mg/L之间，而在厌氧条件下回流污泥混合液与进入厌氧池的污水混合发生反硝化反应从而去除大部分TN，进入外沟后，缺氧区为远离曝气转碟的区域，再进一步发生反硝化作用，但是沟中溶解氧浓度过高，抑制了反硝化作用。因此，在以后运行中为确保脱氮效果，要注意外沟转碟曝气的频率控制和开启台数，运行工况并及时根据溶解氧情况调节。图4.8不同处理单元对TN的去除效果消耗一定量的碳源才能进行微生物的硝化反硝化作用，进水碳源充足时脱氮效果要好于低碳源的进水脱氮效果，即脱氮效果会受进水营养物质浓度影响很大。在目前需适当增加污泥回流量与污泥龄，以弥补进水营养源与水量偏低的不足，来便保证脱氮效果。4.2.4去除TP的效果图4.9厌氧池及氧化池各个沟道对TP的去除效果图，进水TP平均浓度、厌氧池平均浓度、氧化沟外沟至内沟平均浓度依次为2.32mg/L、1.81mg/L、1.03mg/L、0.81mg/L、0.74mg/L。聚磷菌对磷的释放不利，使得厌氧池中TP浓度变化较大。厌氧池中溶解氧含量高，可能由于回流污泥中硝酸盐含量过高造成的。缩短污泥龄及设置厌氧区或强化缺氧环境，能够取得良好的除磷效果。图4.9不同处理单元对TP的去除效果理论上讲，内沟和中沟为氧化沟的好氧吸磷区域，磷的去除效果明显。但从上图实际检测结果看出，除磷效果较高的是外沟，也就是外沟中溶解氧高，这是由曝气量过大造成的，可通过运行工况实时调整。第5章结论与建议5.1结论本文结合orbal氧化沟的原理和工艺特点，研究了Orbal氧化沟在中小城市污水处理厂中的应用，依托于Orbal氧化沟工艺在某污水处理厂中的调试运行工作，监测分析出进出水水质中各项指标，并比较分析工艺中各运行参数与设计值，得出结论如下：①污水厂中设计值偏低的进水水量和浓度比，一是降雨，尤其是雨季高强度以及高频率降雨，造成污水管道有大量雨水进入，最终进入污水厂，稀释了水质，造成调试运行时间延长；二是由于城区管网改造工程没有完成，部分城区没有完全实现雨污分流，有些管网沿河而建造成部分河水和地下水渗入管道造成的。②Orbal氧化沟经过两个多月的调试后，出水水质良好，对有机物、悬浮固体、P、N有明显的去除效果，且出水SS≤20mg/L，COD≤20mg/L，TN≤20mg/L，BOD≤60mg/L，氨氮≤8mg/L，TP≤1mg/L，均达到《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准的排放要求。③Orbal氧化沟调试成功之后，进行了数天的考察连续运行能力。在此期间，出水水质也较理想，Orbal氧化沟处理效果理想，且满足GB18918-2002一级标准B的排放要求，SS、COD、TN、氨氮、TP平均去除率分别达到了81.95%、82.94%、66.91%、69.12%和72.83%。④在连续运行期间，出水水质一直良好，出水水质也符合国标要求。尽管水水质变化范围较大，并且进水流量也存在大的波动，但出水并未出现大的波动。Orbal氧化沟具有的优点有较强的抗水量、水质冲击能力，较高的脱氮除磷效率，稳定的运行和良好的处理效果。⑤影响Orbal氧化沟处理效果的关键因素是溶解氧DO的浓度，外沟中DO控制在0.5mg/L以下，脱氮除磷效果最佳，内沟、中沟、外沟的DO浓度为2-1-0分布。部分有机污染物降解、反硝化和厌氧释磷过程均在厌氧调节池进行，并且对Orbal氧化沟的脱氮除磷效果起到了很大的辅助作用。5.2建议城市污水处理厂能耗问题一直是运营商们关注的焦点，然而对于此方面的理论研究还相对较少，因此相关方面的节能研究之路任重而道远，本文以调研污水处理厂运行数据为基础，建立曝气方式选择及曝气量控制模型，为污水处理厂氧化沟工艺节能运行提供相应参考依据，与此同时仍存在.一些不足:1.调研的污水处理厂数量较少，因此建立的层次分析法氧化沟曝气方式的研究适用度有限，无法对其他不同处理规模，使用除奥贝尔氧化沟、卡鲁赛尔氧化沟及一体化氧化沟以外的氧化沟工艺曝气方式进行评价优化选择。2.在提升段能耗分析研究上，对于高程布置优化设计只能在污水处理厂设计之初进行节能改造，一旦厂建完成则无法变动，因此节能研究不仅体现在污水厂运行阶段，更贯穿于从设计到运营整个阶段。3.对于生化曝气段曝气量控制方面，本文基于matLab模糊逻辑工具箱建立的模糊控制模型上有较大的局限性，一旦污水处理厂进水量发生较大变化，控制模型必须做出相应调整，并且仅仅依据溶解氧浓度单一因素调整曝气设备运行状况本身具有一定的滞后性，建议结合多因素如ORP,pH等联合控制研究。另外，依据较短时间的运行数据无法较好地验证模型的准确性，建议在条件允许的情况下，延长验证性运行时间，以体现模型的严谨性。①在城区污水管网建立完善之后，继续考察Orbal氧化沟的抗流量、水质的冲击能力以及运行能力。②Orbal氧化沟继续调试至最佳状态，达到运行能耗最低、处理效果最好的目标。参考文献[1]张金梅，戴安全，李浩然.四川农村生活污水排放特点和处理技术的探讨[J].微量元素与健康研究，2013，01：74-76.[2]刘彦菲，陈滢，卢凤华，张燚，刘敏.某城市污水厂运行中出现的问题及解决办法探讨[J].环境工程，2013，01：27-29.[3]李腊梅.谈中水回用技术[J].山西建筑，2013，09：118-120.[4]王左良.Orbal氧化沟污水处理工艺在城镇的应用分析[J].能源与环境，2013，01：84-85.[5]宋云颖，陈星，张其成.山地丘陵及平原河网区农村生活污水处理模式[J].水电能源科学，2013，05：149-151.[6]邓霞.氧化沟工艺在城市生活污水处理中的应用[J].中国新技术新产品，2013，13：159-160.[7]李盛，许小华.浅析几种城市污水处理工艺[J].江西水利科技，2013，02：155-159.[8]徐冉，迟成龙，陈书怡.污水处理工艺的技术经济综合评价方法[J].同济大学学报(自然科学版)，2013，06：869-874.[9]张信武.Carrousel2000氧化沟工艺调试及试运行[J].工业用水与废水，2013，02：71-74.[10]王怡强.浅谈城市生活污水处理工艺[J].中国科技投资，2013，11：96.[11]张睿.某二级城市污水处理厂方案研究[J].科技视界，2013，15：135-136.[12]于静洁，邓宏，郑淑平，王少坡，孙力平.氧化沟工艺应用研究进展[J].工业水处理，2013，06：1-5.[13]成官文，朱宗强，徐子涵，蒙金结，梁宁书，覃许江.广西城市污水处理厂建设和运行的现状分析[J].环境工程学报，2013，07：2579-2586.[14]王慧，姚杰.人工快渗污水处理技术应用及减排效果现状的研究[J].广东化工，2013，15：119-120.[15]汪文丽，程鹏飞，倪国，韦媛媛.尚湖镇污水处理厂升级改造扩建工程[J].中国给水排水，2013，10：63-66.[16]黄路明.一体化A~2/O氧化沟在城区污水处理厂中的应用实例[J].轻工科技，2013，07：112-113.[17]方娜.基于PTN微生物强化技术的生活污水处理厂升级改造[J].同煤科技，2013，03：4-5+8.[18]辛永文.关于二沉池频繁翻泥问题的浅析[J].科技创新导报，2013，22：115.[19]刘春梅.新农村生活小区污水处理系统适用性的探讨[J].农业装备技术，2013，05：53-55.[20]原建光，孙娟，苑丽，赵迎春.污水处理厂节能降耗的运行措施[J].中国给水排水，2013，18：149-150.[21]HuJY,OngSL,NgWJ,etal.Anewmethodforcharacterizing