摘要:介紹了邯鄲市西污水處理廠改良型氧化溝工藝流程,探討了曝氣系統的DO、MLSS、泥齡和排泥等運行參數的控制問題。通過對各參數進行分析和優化調整,最終使該工藝具有較好的脫氮除磷效果。

關鍵詞:工藝,改良氧化溝,脫氮除磷,優化控制

邯鄲市西污水處理一期工程設計處理能力為104m3/d,服務面積約50km2,服務人口約45萬處理生活污水約占65%,工業廢水約占35%。該于2004年5月建成投產。受收水管網及收水率制目前實際處理量為8.5×104m3/d。運行實踐表明污水廠的出水水質始終優于GB8978—1996《污合排放標準》的二級標準,達到設計要求。

1工藝流程

該廠采用改良型自流式氧化溝工藝， 將氧化溝和厭氧選擇池合建為一個處理單元。它是一個多溝串聯系統， 分為兩組， 每組8個廊道， 共安裝24 臺轉碟曝氣機， 其中單、雙速轉碟各12 臺， 在各溝道內交替均勻布置。進水與回流污泥在厭氧選擇池內均勻混合后進入氧化溝， 在溝內往復循環流動。氧化溝的出水進入輻流式沉淀池， 進行泥水分離。泥水分離后一部分出水排放至輸元河， 另一部分則排入市內沁河， 作為景觀用水。污泥通過剩余污泥泵房排入污泥濃縮池及脫水機房進行相應處理， 最終進行填埋或制肥。改良氧化溝的平面圖如圖1所示。

2 工藝優化控制
改良氧化溝工藝是集有機物降解、脫氮、除磷3種功能于一體的生物處理技術。其運行控制應同時滿足各項功能要求。針對該廠的進水水質特點， 在總結氧化溝工藝長期運行控制經驗的基礎上， 得出了具體的優化控制方式。
2.1 對曝氣系統DO 的控制脫氮、除磷工藝中， 不同區域對供氧量需求的不同。若太低會抑制硝化作用， 太高則會使DO 隨回流污泥進入厭氧區， 影響聚磷菌的釋磷， 而且會使聚磷菌在好氧區消耗過多的有機物， 從而影響對磷的吸收。該廠在實際運行控制中， 根據在線DO 儀和便攜式DO 儀監測各段曝氣量， 通過調整曝氣轉碟開啟臺數或葉輪轉速來控制供氧量。由于氧化溝內MLSS 較高（一般可達到4 000 ～ 5 800 mg/L）， 因此DO控制范圍在缺氧區為0.3 ～ 0.7 mg/L， 在好氧區為2.0 ～3.2 mg/L。通過對DO的有效控制， 使該氧化溝工藝的除磷效果始終能保持在較高的水平。
2.2 對MLSS 的控制
傳統除磷理論認為， 排除的剩余污泥量越多， 即泥齡越短， 對磷的去除率就會越高， 但加大排泥量必然會導致MLSS降低。由于低的MLSS不利于膜氮效果， 因此工藝中要對MLSS適當控制才能同時滿足脫氮、除磷功能要求。該廠的MLSS 設計值為4 500 mg/L， 運行時除磷效果并不是很理想， 經過調整并逐漸減少排泥量， 在將MLSS 提高至5 000 mg/L左右時發現除磷效果更好， 也相應地保證了系統較好的硝化、脫氮效果。表1為MLSS調整前后的效果對比表。

由表1可見， 調整后的脫氮、除磷效果均優于設計值。因此， 該廠工藝優化控制將MLSS 設為5 000 mg/L左右。經監測實際的MLSS值一般在4 000 5 800mg/L范圍內， 處理效果良好。當然MLSS也不能過高， 有時受季節影響造成不能正常排泥， 氧化溝內MLSS曾增至7 000 mg/L以上， 并導致局部出現污泥膨脹現象， 導致運行能耗相應增加15％ ～ 20%， 所幸出水水質未曾受到影響。
2.3 對泥齡和排泥的控制
對于生物脫氮除磷工藝而言， 泥齡是一個重要的設計和運行參數， 硝化菌和聚磷菌功能發揮在泥齡要求上存在著矛盾。生物脫氮過程要求有較長的泥齡，一般＞ 3 ～ 5 d， 有的甚至長達10 ～ 15 d， 以滿足世代時間較長的硝化菌生長增殖的需要。生物除磷是通過排除富磷的剩余污泥來實現， 泥齡控制在3.5 ～ 7 d。在污水處理工藝系統設計及運行中， 一般是將泥齡控制在一個較窄的范圍內， 以兼顧脫氮與除磷的需要。為取得較好的脫氮除磷效果， 該氧化溝系統的設計泥齡采用18 d， 實際泥齡控制在16 ～ 19 d， 一般TN 、TP 的去除率可分別達到45%、75%以上。
在排泥控制過程中， 除用泥齡核算排泥量外， 還需保持系統中穩定的MLSS 和MLVSS， 通過排泥使MLSS保持在4 600 ～ 5 400 mg/L、MLVSS保持在2 300 ～2 700 mg/L。在實際運行過程中， 按上述范圍進行操作控制， 均能獲得穩定、優良的出水水質。
2.4 BOD5 /TN和BOD5 /TP
污水的BOD5 /TN 是影響脫氮效果的一個重要因素。由于活性污泥中硝化菌所占的比例較小， 且產率比異養菌低得多， 兩者融合競爭底物和溶解氧， 會抑制硝化菌的生長繁殖， 因此硝化菌的比例與污水的BOD5 /TN 值相關。該氧化溝運行中應控制其值＞ 4.0。硝化則與BOD5
負荷有關。
有資料顯示， 當BOD5負荷＜ 0.15 kg BOD5 /（kgMLSS•d） 時， 處理系統的硝化反應才能順利進行。在實際操作控制中， 將該廠氧化溝系統的污泥負荷保持在0.06 ～ 0.13 kgBOD5 /（kgMLSS•d） 左右， 硝化率＞ 70%。污水生物脫氮除磷工藝中厭氧區有機基質的含量、種類及其與微生物營養物之間的比例關系（主要指BOD5 /TP）是影響聚磷菌攝磷效果的一個不可忽視的控制因素。其值越大則釋磷效果越好， 對后續除磷越有利， 尤其是進水中易降解有機物的含量越高越好。
有研究表明， 若要使出水中磷含量控制在1.0 mg/L以下， 進水中BOD5 /TP 應控制在20 ～ 30。通過實際運行控制發現， 該廠進水水質的BOD5 /TP =54、BOD5 /TN = 3.4。BOD5 /TP及其他參數均能很好地滿足系統運行需要； BOD5 /TN ＜ 4值， 則與系統運行需要有差距。
3 運行效果
邯鄲市西污水處理廠的設計及實際進、出水水質如表2所示。

主要設計參數及2007 年實際運行參數見表3。

目前該廠所接納的城市污水中約65% 為生活污水， 2008 年部分月份的實際運行結果見表4。運行中發現， 2008 年4 月底， 由于配套管網收集水量增加， 使得該氧化溝系統的進水水質、水量發生突變，加之后期雨季的影響， 對氮的處理效果有所降低， 但其出水仍可達標。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

4 結語
對改良氧化溝系統的DO 、MLSS 、泥齡等運行參數進行了分析、優化調整， 使該工藝具有良好的去除有機物及脫氮除磷效果， 最終確保了出水達標排放， 出水水質遠遠優于設計要求。

該系統脫氮除磷的效果在很大程度上取決于對DO的控制。實際運行時， 應根據進水水質波動情況，加強對DO濃度的控制調整， 以保證在最佳的處理效果基礎上節約運行費用、降低能耗。運行中需對氧化溝內的MLSS要進行嚴格控制，并通過排泥控制泥齡， 以強化氧化溝系統的脫氮除磷效果。避免過多的硝酸鹽隨回流污泥進入厭氧選擇池也是該系統工藝控制的關鍵， 適宜的進水BOD5 /TN比值以及穩定可靠的反硝化控制也非常重要。這可進一步提高該系統的處理效果， 尤其是脫氮效果。（邯鄲市市政污水處理有限責任公司）