1 工藝特點(diǎn)

　　立體循環(huán)一體化氧化溝由曝氣轉(zhuǎn)刷、上下兩層溝道及沉淀區(qū)組成，其特點(diǎn)是：

　�、� 化溝的上層為好氧區(qū)，下層為缺氧區(qū)，混合液在上下循環(huán)過(guò)程中完成降解有機(jī) 物和生物脫氮過(guò)程；

　�、� 氧區(qū)在底層不與大氣接觸，缺氧環(huán)境形成快。與常規(guī)氧化溝相比，采取上下兩層溝道立體循環(huán)方式減少占地面積約50%；　

　�、� 淀區(qū)與氧化溝合建(建在氧化溝的一端)，沉淀的污泥可自動(dòng)回流到氧化溝內(nèi)，無(wú)需污泥回流設(shè)備，節(jié)省了投資和能耗，并對(duì)氧化溝內(nèi)混合液的流態(tài)無(wú)任何影響；

　�、� 構(gòu)緊湊，運(yùn)行操作簡(jiǎn)便。

　　立體循環(huán)一體化氧化溝結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

　　該裝置由有機(jī)玻璃制成，總有效容積為33L。

2 試驗(yàn)條件與方法

　　原水取自城市污水檢查井。試驗(yàn)期間的水質(zhì)見(jiàn)表1。在試驗(yàn)過(guò)程中，裝置內(nèi)混合液的溫度隨季節(jié)而變化，基本維持在11～28℃。

　　在試驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)混合液的循環(huán)流動(dòng)由轉(zhuǎn)刷推動(dòng)。轉(zhuǎn)刷的功能一是充氧，二是使混合液循環(huán)流動(dòng)，底部不發(fā)生污泥沉積。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，當(dāng)轉(zhuǎn)刷淹沒(méi)深度確定后調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)刷轉(zhuǎn)動(dòng)速度可以保證溝內(nèi)DO濃度及水流速度的要求。試驗(yàn)期間氧化溝上層溝道的DO≥2mg/L，下層溝道保持缺氧狀態(tài)�；旌弦旱难h(huán)流速平均為0.25m/s，未出現(xiàn)污泥沉積現(xiàn)象。

　　試驗(yàn)初期進(jìn)水量為0.33L/h，逐漸增至6L/h，污泥濃度由0.9g/L逐漸增至5.0g/L。在穩(wěn)定運(yùn)行期間污泥濃度保持在2.0～4.9 g/L，污泥負(fù)荷為0.08～0.14kgBOD5/(kgVSS·d)。

　　每天監(jiān)測(cè)溫度、進(jìn)水流量、DO和pH值，進(jìn)出水中的SS、COD、NH₃-N、NO₃-N、NO₂-N、TN等項(xiàng)目每周測(cè)2次，分析方法采用標(biāo)準(zhǔn)方法。

　　pH值用PHS-3C型pH計(jì)測(cè)定；DO用YSI52型DO儀測(cè)定；NO₃-N和NO₂-N等采用離子色譜分析儀測(cè)定；COD和BOD5分別用CTL-12型化學(xué)需氧量快速測(cè)試儀和BODTrakTM型生化需氧量測(cè)定儀測(cè)定。

3 結(jié)果與討論

3.1 對(duì)有機(jī)物的去除

　　穩(wěn)定運(yùn)行期間系統(tǒng)對(duì)COD的去除效果見(jiàn)圖2(系統(tǒng)SRT=30 d，HRT=10 h)。

　　由圖2可看出，系統(tǒng)的COD去除率達(dá)到95%。當(dāng)進(jìn)水COD＜1000mg/L時(shí)出水COD＜50mg/L。

　　系統(tǒng)對(duì)BOD5的去除效果見(jiàn)圖3。

　　由圖3可見(jiàn)，系統(tǒng)對(duì)BOD5的去除率＞98%。運(yùn)行期間進(jìn)水COD和BOD₅平均值 分別為628mg/L和257mg/L，出水分別為37mg/L和5mg/L。由此可見(jiàn)，系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物具有較高的去除效率。

3.2 對(duì)氮的去除

　　系統(tǒng)對(duì)氨氮的去除效果如圖4所示。在運(yùn)行期間系統(tǒng)內(nèi)氨氮負(fù)荷為0.011～0.02kg/(kgVSS·d)，BOD5負(fù)荷為0.08～0.12 kg/(kgVSS·d)。由圖4可知，進(jìn)水NH₃-N濃度為45～67mg/L，出水中NH₃-N平均濃度為1mg/L,對(duì)NH3-N去除率達(dá)99%。由此可見(jiàn)，該系統(tǒng)同樣 具有常規(guī)氧化溝的良好硝化效果。

　　由于氧化溝的下層溝道處于缺氧狀態(tài)，因此可發(fā)生反硝化，試驗(yàn)裝置出水中NO₃-N平均濃度為6.5mg/L，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)下層溝道內(nèi)有氮?dú)馀莩霈F(xiàn)。

　　對(duì)TN的去除效果見(jiàn)圖5。

　　在穩(wěn)定運(yùn)行情況下，進(jìn)水TN濃度為70～80mg/L，出水TN濃度為7mg/L左右，對(duì)TN的去除率＞90%。

3.3 對(duì)出水SS濃度的控制

　　試驗(yàn)系統(tǒng)出水的SS濃度與進(jìn)水SS濃度、泥齡、沉淀區(qū)的沉淀時(shí)間及分離效果等因素有關(guān)。運(yùn)行期間裝置進(jìn)、出水中SS濃度的變化見(jiàn)圖6(SRT為10～30d)。

　　由圖6可見(jiàn)，裝置出水中SS濃度隨進(jìn)水SS濃度的變化而波動(dòng)，但系統(tǒng)對(duì)SS去除率保持在90%以上。

　　沉淀區(qū)沉淀時(shí)間對(duì)出水SS濃度影響較大。當(dāng)進(jìn)水SS濃度＜150mg/L、沉淀時(shí)間＞0.6h時(shí)，出水SS濃度＜15mg/L。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)水SS濃度為650mg/L、沉淀時(shí)間為1.1h，出水SS濃度為48mg/L；將沉淀時(shí)間延長(zhǎng)至1.5h，出水SS濃度為36mg/L。由此可見(jiàn)，當(dāng)進(jìn)水中SS濃度較高時(shí)需將沉淀時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)。

　　在試驗(yàn)期間沒(méi)有出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，氧化溝內(nèi)SVI值為50～260mL/g，進(jìn)水SS為150mg/L左右，出水SS＜15mg/L。

4 影響因素分析

4.1　HRT的影響

　　HRT是影響氧化溝去除有機(jī)污染物的主要因素之一。當(dāng)進(jìn)水COD濃度為480mg/L左右、水溫為23℃、HRT＜5h時(shí)，對(duì)COD去除率＜75%；隨著HRT的延長(zhǎng)，出水COD濃度迅速降低，去除效率明顯提高。當(dāng)HRT＞6h時(shí)，出水COD濃度＜50mg/L，去除率＞90%；但HRT＞10h后，去除率無(wú)明顯提高。

　　當(dāng)進(jìn)水COD濃度增加時(shí)，氧化溝的HRT應(yīng)相應(yīng)增加以保證獲得較高的COD去除率。此外，在試驗(yàn)條件下當(dāng)COD具有較高的去除率時(shí)，對(duì)TN的去除率始終保持在90%以 上。

4.2 溫度的影響

　　在試驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)溫度對(duì)COD去除效果的影響如圖7所示。

　　由圖7可知，水溫為12～15℃時(shí)COD去除率約為89%；水溫＞15℃時(shí)COD去除率＞90%。

　　溫度對(duì)TN去除率的影響較明顯，當(dāng)總氮負(fù)荷≤0.08kg/(kgMLVSS·d)、BOD₅負(fù)荷為0.08～0.14kgBOD/(kgMLVSS·d)、溫度為11～13℃時(shí)，對(duì)TN的去除率為75%左右；隨溫度升高，對(duì)TN的去除率明顯增加，溫度＞15℃時(shí)對(duì)TN的去除率＞90%。這是因?yàn)檠趸瘻现行纬扇毖鯛顟B(tài)時(shí)溫度對(duì)反硝化的影響是非常明顯的。

5 結(jié)論

　　立體循環(huán)一體化氧化溝能夠有效地去除污水中的有機(jī)污染物，對(duì)COD去除率達(dá)到95%，相應(yīng)的BOD5去除率為98%。同時(shí)，由于在下層溝道形成缺氧區(qū)，有利于生物脫氮。在H RT為10h、SRT為30d時(shí)，對(duì)NH₃-N的去除率達(dá)到99%、對(duì)TN的去除率＞90%，因此采用立體循環(huán)一體化氧化溝處理城市污水是可行的。

　　立體氧化溝的優(yōu)點(diǎn)是：①由于活性污泥混合液呈立體循環(huán)，故在同等處理能力下較常規(guī)氧化溝節(jié)省占地面積約50%；②實(shí)現(xiàn)了污泥自動(dòng)回流，沉淀分離器置于立體氧化溝的一端，不改變主溝混合液的流態(tài)，不造成能量損失，因而更加節(jié)能；③整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、投資少、操作方便，是適合現(xiàn)階段我國(guó)中小城鎮(zhèn)及城市小區(qū)污水處理需要的新工藝。

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