案例：邯郸西污水厂[改良氧化沟]
邯郸市西污水处理一期工程设计处理能力为104m3/d,服务面积约50km2,服务人口约45万处理生活污水约占65%,工业废水约占35%。该于2004年5月建成投产。受收水管网及收水率制目前实际处理量为8.5×104m3/d。运行实践表明污水厂的出水水质始终优于GB8978—1996《污合排放标准》的二级标准,达到设计要求。1工艺流程
该厂采用改良型自流式氧化沟工艺， 将氧化沟和厌氧选择池合建为一个处理单元。它是一个多沟串联系统， 分为两组， 每组8个廊道， 共安装24 台转碟曝气机，其中单、双速转碟各12 台， 在各沟道内交替均匀布置。进水与回流污泥在厌氧选择池内均匀混合后进入氧化沟， 在沟内往复循环流动。氧化沟的出水进入辐流式沉淀池，进行泥水分离。泥水分离后一部分出水排放至输元河， 另一部分则排入市内沁河， 作为景观用水。污泥通过剩余污泥泵房排入污泥浓缩池及脱水机房进行相应处理，最终进行填埋或制肥。改良氧化沟的平面图如图1所示。
2 工艺优化控制
改良氧化沟工艺是集有机物降解、脱氮、除磷3种功能于一体的生物处理技术。其运行控制应同时满足各项功能要求。针对该厂的进水水质特点，在总结氧化沟工艺长期运行控制经验的基础上， 得出了具体的优化控制方式。
2.1 对曝气系统DO 的控制脱氮、除磷工艺中， 不同区域对供氧量需求的不同。若太低会抑制硝化作用， 太高则会使DO 随回流污泥进入厌氧区，影响聚磷菌的释磷， 而且会使聚磷菌在好氧区消耗过多的有机物， 从而影响对磷的吸收。该厂在实际运行控制中， 根据在线DO 仪和便携式DO 仪监测各段曝气量，通过调整曝气转碟开启台数或叶轮转速来控制供氧量。由于氧化沟内MLSS 较高(一般可达到4 000 ～ 5 800 mg/L)， 因此DO控制范围在缺氧区为0.3～ 0.7 mg/L， 在好氧区为2.0 ～3.2 mg/L。通过对DO的有效控制， 使该氧化沟工艺的除磷效果始终能保持在较高的水平。
2.2 对MLSS 的控制
传统除磷理论认为， 排除的剩余污泥量越多， 即泥龄越短， 对磷的去除率就会越高， 但加大排泥量必然会导致MLSS降低。由于低的MLSS不利于膜氮效果，因此工艺中要对MLSS适当控制才能同时满足脱氮、除磷功能要求。该厂的MLSS 设计值为4 500 mg/L， 运行时除磷效果并不是很理想，经过调整并逐渐减少排泥量， 在将MLSS 提高至5 000 mg/L左右时发现除磷效果更好，也相应地保证了系统较好的硝化、脱氮效果。表1为MLSS调整前后的效果对比表。
由表1可见， 调整后的脱氮、除磷效果均优于设计值。因此， 该厂工艺优化控制将MLSS 设为5 000 mg/L左右。经监测实际的MLSS值一般在4 0005 800mg/L范围内， 处理效果良好。当然MLSS也不能过高， 有时受季节影响造成不能正常排泥， 氧化沟内MLSS曾增至7 000 mg/L以上，并导致局部出现污泥膨胀现象， 导致运行能耗相应增加15% ～ 20%， 所幸出水水质未曾受到影响。
2.3 对泥龄和排泥的控制
对于生物脱氮除磷工艺而言， 泥龄是一个重要的设计和运行参数， 硝化菌和聚磷菌功能发挥在泥龄要求上存在着矛盾。生物脱氮过程要求有较长的泥龄，一般> 3～ 5 d， 有的甚至长达10 ～ 15 d， 以满足世代时间较长的硝化菌生长增殖的需要。生物除磷是通过排除富磷的剩余污泥来实现， 泥龄控制在3.5 ～ 7d。在污水处理工艺系统设计及运行中， 一般是将泥龄控制在一个较窄的范围内， 以兼顾脱氮与除磷的需要。为取得较好的脱氮除磷效果， 该氧化沟系统的设计泥龄采用18d， 实际泥龄控制在16 ～ 19 d， 一般TN 、TP 的去除率可分别达到45%、75%以上。
在排泥控制过程中， 除用泥龄核算排泥量外， 还需保持系统中稳定的MLSS 和MLVSS， 通过排泥使MLSS保持在4 600 ～ 5 400mg/L、MLVSS保持在2 300 ～2 700 mg/L。在实际运行过程中， 按上述范围进行操作控制， 均能获得稳定、优良的出水水质。
污水的BOD5 /TN 是影响脱氮效果的一个重要因素。由于活性污泥中硝化菌所占的比例较小， 且产率比异养菌低得多， 两者融合竞争底物和溶解氧，会抑制硝化菌的生长繁殖， 因此硝化菌的比例与污水的BOD5 /TN 值相关。该氧化沟运行中应控制其值> 4.0。硝化则与BOD5负荷有关。
有资料显示， 当BOD5负荷< 0.15 kg BOD5 /(kgMLSS•d) 时， 处理系统的硝化反应才能顺利进行。在实际操作控制中，将该厂氧化沟系统的污泥负荷保持在0.06 ～ 0.13 kgBOD5 /(kgMLSS•d) 左右， 硝化率>70%。污水生物脱氮除磷工艺中厌氧区有机基质的含量、种类及其与微生物营养物之间的比例关系(主要指BOD5/TP)是影响聚磷菌摄磷效果的一个不可忽视的控制因素。其值越大则释磷效果越好， 对后续除磷越有利， 尤其是进水中易降解有机物的含量越高越好。
有研究表明， 若要使出水中磷含量控制在1.0 mg/L以下， 进水中BOD5 /TP 应控制在20 ～ 30。通过实际运行控制发现，该厂进水水质的BOD5 /TP =54、BOD5 /TN = 3.4。BOD5 /TP及其他参数均能很好地满足系统运行需要; BOD5 /TN < 4值，则与系统运行需要有差距。
3 运行效果
邯郸市西污水处理厂的设计及实际进、出水水质如表2所示。
主要设计参数及2007 年实际运行参数见表3。
目前该厂所接纳的城市污水中约65% 为生活污水， 2008 年部分月份的实际运行结果见表4。运行中发现， 2008 年4 月底，由于配套管网收集水量增加， 使得该氧化沟系统的进水水质、水量发生突变，加之后期雨季的影响， 对氮的处理效果有所降低，但其出水仍可达标。
4 结语
对改良氧化沟系统的DO、MLSS、泥龄等运行参数进行了分析、优化调整，使该工艺具有良好的去除有机物及脱氮除磷效果，最终确保了出水达标排放，出水水质远远优于设计要求。
该系统脱氮除磷的效果在很大程度上取决于对DO的控制。实际运行时， 应根据进水水质波动情况，加强对DO浓度的控制调整，以保证在最佳的处理效果基础上节约运行费用、降低能耗。运行中需对氧化沟内的MLSS要进行严格控制，并通过排泥控制泥龄，以强化氧化沟系统的脱氮除磷效果。避免过多的硝酸盐随回流污泥进入厌氧选择池也是该系统工艺控制的关键，适宜的进水BOD5/TN比值以及稳定可靠的反硝化控制也非常重要。这可进一步提高该系统的处理效果，尤其是脱氮效果。
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