摘要：開發(fā)了一種新型立體循環(huán)一體化氧化溝工藝，較常規(guī)氧化溝工藝可節(jié)省占地約50%；沉淀池建于氧化溝的一端，對氧化溝內混合液的流態(tài)無任何影響，且實現(xiàn)了污泥的自動回流。該裝置結構緊湊、運行操作簡便，在進水COD為289～1147mg/L、TN為65～87mg/L等條件下與HRT為10h、SRT為30d時，對COD的去除率為95%，BOD5去除率為98%，NH3-N去除率為99%，TN去除率為91.2%。

關鍵詞：一體化氧化溝 立體循環(huán) 城市污水 生物脫氮

1 工藝特點

立體循環(huán)一體化氧化溝由曝氣轉刷、上下兩層溝道及沉淀區(qū)組成，其特點是： ① 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)過程中完成降解有機 物和生物脫氮過程； ② 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%； ③ 淀區(qū)與氧化溝合建(建在氧化溝的一端)，沉淀的污泥可自動回流到氧化溝內，無需污泥回流設備，節(jié)省了投資和能耗，并對氧化溝內混合液的流態(tài)無任何影響； ④ 構緊湊，運行操作簡便。 立體循環(huán)一體化氧化溝結構形式如圖1所示。

該裝置由有機玻璃制成，總有效容積為33L。

2 試驗條件與方法

原水取自城市污水檢查井。試驗期間的水質見表1。在試驗過程中，裝置內混合液的溫度隨季節(jié)而變化，基本維持在11～28℃。

表1原水水質 項目 范圍 平均值 pH 6.84～8.1 7.2 SS(mg/L) 55～651 152 COD(mg/L) 289～1 147 628 BOD5(mg/L) 119～470 257 NH3-N(mg/L) 45～67 59.1 TN(mg/L) 65～87 79.4 BOD5/TN 3.2

在試驗系統(tǒng)內混合液的循環(huán)流動由轉刷推動。轉刷的功能一是充氧，二是使混合液循環(huán)流動，底部不發(fā)生污泥沉積。根據(jù)設計要求，當轉刷淹沒深度確定后調節(jié)轉刷轉動速度可以保證溝內DO濃度及水流速度的要求。試驗期間氧化溝上層溝道的DO≥2mg/L，下層溝道保持缺氧狀態(tài)。混合液的循環(huán)流速平均為0.25m/s，未出現(xiàn)污泥沉積現(xiàn)象。 試驗初期進水量為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)定運行期間污泥濃度保持在2.0～4.9 g/L，污泥負荷為0.08～0.14kgBOD5/(kgVSS·d)。 每天監(jiān)測溫度、進水流量、DO和pH值，進出水中的SS、COD、NH3-N、NO3-N、NO2-N、TN等項目每周測2次，分析方法采用標準方法。 pH值用PHS-3C型pH計測定；DO用YSI52型DO儀測定；NO3-N和NO2-N等采用離子色譜分析儀測定；COD和BOD5分別用CTL-12型化學需氧量快速測試儀和BODTrakTM型生化需氧量測定儀測定。

3 結果與討論

3.1 對有機物的去除 穩(wěn)定運行期間系統(tǒng)對COD的去除效果見圖2(系統(tǒng)SRT=30 d，HRT=10 h)。

由圖2可看出，系統(tǒng)的COD去除率達到95%。當進水COD＜1000mg/L時出水COD＜50mg/L。 系統(tǒng)對BOD5的去除效果見圖3。

由圖3可見，系統(tǒng)對BOD5的去除率＞98%。運行期間進水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，系統(tǒng)對有機物具有較高的去除效率。 3.2 對氮的去除 系統(tǒng)對氨氮的去除效果如圖4所示。在運行期間系統(tǒng)內氨氮負荷為0.011～0.02kg/(kgVSS·d)，BOD5負荷為0.08～0.12 kg/(kgVSS·d)。由圖4可知，進水NH3-N濃度為45～67mg/L，出水中NH3-N平均濃度為1mg/L，對NH3-N去除率達99%。由此可見，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，試驗裝置出水中NO3-N平均濃度為6.5mg/L，同時還發(fā)現(xiàn)下層溝道內有氮氣泡出現(xiàn)。 對TN的去除效果見圖5。

在穩(wěn)定運行情況下，進水TN濃度為70～80mg/L，出水TN濃度為7mg/L左右，對TN的去除率＞90%。 3.3 對出水SS濃度的控制 試驗系統(tǒng)出水的SS濃度與進水SS濃度、泥齡、沉淀區(qū)的沉淀時間及分離效果等因素有關。運行期間裝置進、出水中SS濃度的變化見圖6(SRT為10～30d)。 由圖6可見，裝置出水中SS濃度隨進水SS濃度的變化而波動，但系統(tǒng)對SS去除率保持在90%以上。 沉淀區(qū)沉淀時間對出水SS濃度影響較大。當進水SS濃度＜150mg/L、沉淀時間＞0.6h時，出水SS濃度＜15mg/L。在試驗中發(fā)現(xiàn)，當進水SS濃度為650mg/L、沉淀時間為1.1h，出水SS濃度為48mg/L；將沉淀時間延長至1.5h，出水SS濃度為36mg/L。由此可見，當進水中SS濃度較高時需將沉淀時間適當延長。

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

4 影響因素分析

4.1HRT的影響 HRT是影響氧化溝去除有機污染物的主要因素之一。當進水COD濃度為480mg/L左右、水溫為23℃、HRT＜5h時，對COD去除率＜75%；隨著HRT的延長，出水COD濃度迅速降低，去除效率明顯提高。當HRT＞6h時，出水COD濃度＜50mg/L，去除率＞90%；但HRT＞10h后，去除率無明顯提高。 當進水COD濃度增加時，氧化溝的HRT應相應增加以保證獲得較高的COD去除率。此外，在試驗條件下當COD具有較高的去除率時，對TN的去除率始終保持在90%以 上。 4.2 溫度的影響 在試驗系統(tǒng)內溫度對COD去除效果的影響如圖7所示。

由圖7可知，水溫為12～15℃時COD去除率約為89%；水溫＞15℃時COD去除率＞90%。 溫度對TN去除率的影響較明顯，當總氮負荷≤0.08kg/(kgMLVSS·d)、BOD5負荷為0.08～0.14kgBOD/(kgMLVSS·d)、溫度為11～13℃時，對TN的去除率為75%左右；隨溫度升高，對TN的去除率明顯增加，溫度＞15℃時對TN的去除率＞90%。這是因為氧化溝中形成缺氧狀態(tài)時溫度對反硝化的影響是非常明顯的。

5 結論

立體循環(huán)一體化氧化溝能夠有效地去除污水中的有機污染物，對COD去除率達到95%，相應的BOD5去除率為98%。同時，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，對NH3-N的去除率達到99%、對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實現(xiàn)了污泥自動回流，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整個系統(tǒng)結構緊湊、占地少、投資少、操作方便，是適合現(xiàn)階段我國中小城鎮(zhèn)及城市小區(qū)污水處理需要的新工藝。

［1］ Mandt G，Bell A.袁懋梓譯.污水處理的氧化溝技術［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，19 88. ［2］ 劉俊新，王寶貞，Groenestijn van J W，et al.采用氧化溝從城市污水中去除氮和磷的研究［J］.哈爾濱建筑大學學報，1997，30(5):36-40. ［3］ Liu J X，Groenestijn van J W，Doddema H J，et al.Influence of the aeration bru sh on nitrogen removal in the oxidation ditch［J］.Eur Water Pollut Control，199 6，6(4)：25-30.