奧貝爾氧化溝工藝在城鎮(zhèn)污水處理廠中的應(yīng)用

該縣的廢水處理廠位于唐山市東南。在規(guī)劃廢水管道時(shí)，充分利用了該縣北部高、南部低地形，沒有安裝水泵站。廢水處理廠位于管道末端。最近的建設(shè)規(guī)模為4.14m3。d，長(zhǎng)期目標(biāo)為8.14m3（d），總建筑面積約10hm。污水廠收水面積約為21km2,服務(wù)人口約15萬人,工業(yè)廢水占總進(jìn)水量的55%。經(jīng)方案比選,采用奧貝爾(Orbal)氧化溝處理工藝,出水加氯消毒。為節(jié)約用地,順應(yīng)地勢(shì)變化,污水廠采用長(zhǎng)條形布局。由于進(jìn)水中含有較多的工業(yè)廢水,水質(zhì)水量變化大,故污水廠增設(shè)生物選擇池。1進(jìn)水口的設(shè)計(jì)、出水口的水質(zhì)和處理1.1設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)根據(jù)縣城總體規(guī)劃,污水廠出水受納水體——榮輝河是Ⅴ類水體,按照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002),排入Ⅴ類水體的出水應(yīng)執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。1.2砂池、生物選擇池、發(fā)酵池、水泥池、深度處理污水從廠區(qū)北側(cè)進(jìn)入廠內(nèi),至進(jìn)水泵房前池,由泵提升后依次經(jīng)旋流沉砂池、生物選擇池、氧化溝、二沉池、接觸池,最終經(jīng)管道排至榮輝河。二沉池中的剩余污泥通過剩余污泥泵送至貯泥池,再經(jīng)投泥泵送入帶式污泥濃縮脫水一體機(jī)進(jìn)行濃縮脫水,泥餅外運(yùn)處置。具體工藝流程見圖1。2工藝設(shè)計(jì)2.1計(jì)流量設(shè)計(jì)在污水提升泵前設(shè)置與泵房合建的粗格柵井,格柵井為矩形雙槽式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),槽內(nèi)配二臺(tái)機(jī)械粗格柵除污機(jī),總設(shè)計(jì)流量按遠(yuǎn)期最大時(shí)進(jìn)水量(1.203m3/s)設(shè)計(jì),近期1用1備,遠(yuǎn)期2臺(tái)工作,格柵間隙為20mm。機(jī)械粗格柵除污機(jī)將柵渣經(jīng)螺旋輸送機(jī)送壓榨一體機(jī)脫水后外運(yùn)處置。污水經(jīng)粗格柵后流入進(jìn)水泵房,選用預(yù)旋轉(zhuǎn)潛水泵3臺(tái)(2用1備),遠(yuǎn)期增加兩臺(tái),4用1備,單泵流量為324L/s,揚(yáng)程為120kPa,電機(jī)功率為55kW。2.2旋流沉砂池設(shè)計(jì)污水經(jīng)進(jìn)水泵提升后進(jìn)入細(xì)格柵渠道前的配水池消能并均勻配水后進(jìn)入兩條細(xì)格柵槽。細(xì)格柵按遠(yuǎn)期最大時(shí)進(jìn)水量(1.203m3/s)設(shè)計(jì),選用回轉(zhuǎn)式固液分離機(jī)2臺(tái),近期1用1備,遠(yuǎn)期2臺(tái)工作,柵條凈距為5mm。經(jīng)格柵排出的柵渣,進(jìn)入螺旋輸送壓榨機(jī)脫水后外運(yùn)。旋流沉砂池按遠(yuǎn)期最大時(shí)進(jìn)水量(1.203m3/s)設(shè)計(jì),選用2套直徑為4870mm的旋流沉砂池,近期1用1備,遠(yuǎn)期2臺(tái)工作。每套旋流沉砂池設(shè)計(jì)流量為653L/s,有效水深為4350mm。在沉砂池后設(shè)置渠道式流量計(jì),計(jì)量渠道寬為2000mm,在計(jì)量渠上安裝一臺(tái)渠道式流量計(jì)。2.3廊道的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)生物選擇池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),近期1座,遠(yuǎn)期增加1座,水力停留時(shí)間為1.25h,有效容積為2430m3,有效水深為4.5m,寬為18m,長(zhǎng)為30m,設(shè)計(jì)采用3條廊道,單廊道寬為6m。每個(gè)廊道設(shè)3臺(tái)潛水?dāng)嚢杵?生物選擇池前端設(shè)污泥回流點(diǎn)。2.4氧化溝+較高水位的氧流池,確定轉(zhuǎn)碟設(shè)置氧化溝近期按4×104m3/d設(shè)計(jì),共2座,每座規(guī)模為2×104m3/d;并預(yù)留遠(yuǎn)期構(gòu)筑物用地。污水與回流污泥混合后在其外溝循環(huán)多次,經(jīng)外溝與中溝之間的連通孔流入中溝、內(nèi)溝,完成處理過程。每座奧貝爾氧化溝的容積為19611m3,有效水深為4.2m,超高為0.5m,前置氧化溝配水井。外溝寬為10m,中溝寬為8m,內(nèi)溝寬為6m,中心島長(zhǎng)為55m,寬為5m,水力停留時(shí)間為20h。氧化溝污泥齡為18d,污泥負(fù)荷為0.066kgBOD5/(kgMLSS·d),回流比為80%～120%(其中20%～40%回流至生物選擇池),污泥濃度為4200mg/L,設(shè)計(jì)需氧量為403kgO2/h。投氧比按照外、中、內(nèi)溝分別為45%∶35%∶20%。曝氣轉(zhuǎn)碟的充氧性能及動(dòng)力特性可根據(jù)實(shí)際水質(zhì)情況調(diào)整轉(zhuǎn)碟數(shù)量,也可改變浸沒水深或調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)碟轉(zhuǎn)速。在中心島設(shè)置可調(diào)堰控制氧化溝水位,以此改變轉(zhuǎn)碟的浸沒深度。曝氣轉(zhuǎn)碟直徑為1500mm,轉(zhuǎn)碟浸沒水深為500mm。三溝共設(shè)18組曝氣轉(zhuǎn)碟,共504片,其中外溝為10m,設(shè)6組,每組34片,每組功率為30kW;中溝為8m,設(shè)6組,每組30片;內(nèi)溝為6m,設(shè)6組,每組20片,中溝、內(nèi)溝每組共用一個(gè)電機(jī),每組功率為37kW,為雙速電機(jī)。2.5沉淀池蒸發(fā)泥泥法二沉池采用中心進(jìn)水周邊出水輻流式沉淀池,共2座,池體直徑為40m,池邊水深為4.5m,池底坡度為5%。沉淀池設(shè)中心傳動(dòng)刮吸泥機(jī),將污泥吸至集泥管,再經(jīng)排泥管回流至污泥泵房。單池設(shè)計(jì)流量為1175m3/h,總變化系數(shù)為1.41,沉淀時(shí)間為4.8h,表面負(fù)荷為0.94m3/(m2·h)。2.6加氯消毒時(shí)間加氯量按近期最大日污水量為0.546m3/s設(shè)計(jì),投氯量為8mg/L。選用20kg/h自動(dòng)控制真空加氯機(jī)2臺(tái)(1用1備),遠(yuǎn)期增加1臺(tái),2用1備。加氯消毒的接觸時(shí)間為0.5h。投氯點(diǎn)設(shè)于接觸池進(jìn)水口附近,近期設(shè)隔板回轉(zhuǎn)式接觸池一座,有效水深為4.36m,平面尺寸為30m×8.7m,設(shè)3條廊道,以增強(qiáng)混合接觸效果,遠(yuǎn)期增建一座接觸池。2.7化學(xué)除磷及內(nèi)防腐當(dāng)進(jìn)廠污水的磷濃度較高,而進(jìn)水中的BOD5濃度又較低時(shí),為保證尾水中磷濃度<1mg/L,需要進(jìn)行化學(xué)除磷。設(shè)計(jì)考慮氧化溝除磷率為50%,因此化學(xué)除磷量為1.5mg/L,且設(shè)計(jì)按遠(yuǎn)期80000m3/d考慮。根據(jù)河北地區(qū)的藥劑供應(yīng)情況,初步選用FeSO4·7H2O。設(shè)地下式投藥池,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),池內(nèi)做內(nèi)防腐處理。尺寸為11.5m×7.0m×5.3m,內(nèi)設(shè)加藥泵兩臺(tái)。2.8污泥水泵房每?jī)勺趸瘻显O(shè)置一座回流污泥泵房,回流比為120%,每座泵房設(shè)計(jì)流量為0.78m3/s,近期安裝4臺(tái)回流污泥泵(3用1備,其中3臺(tái)變頻控制),剩余污泥泵2臺(tái)(1用1備)。單臺(tái)污泥泵流量為0.22m3/s,揚(yáng)程為55kPa。3奧貝爾氧化溝污染源的主要來源該污水處理廠于2010年9月建成并進(jìn)水調(diào)試運(yùn)行。由于原縣城內(nèi)化肥廠是縣內(nèi)重要污染源,現(xiàn)已外遷,而且近幾年城區(qū)中心房地產(chǎn)開發(fā)速度加快,居住面積及建筑密度不斷增加,因此縣城內(nèi)現(xiàn)狀污水水質(zhì)已經(jīng)發(fā)生很大變化,由原來的以工業(yè)廢水為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨钗鬯疄橹?實(shí)際進(jìn)水濃度也大大降低?，F(xiàn)在一座氧化溝處理水量約4×104m3/d。污水廠2011年1月—11月實(shí)際進(jìn)、出水水質(zhì)見表2。從表2可知,進(jìn)水的B/C值為0.3～0.47,COD污泥負(fù)荷為0.067～0.165kgCOD/(kgMLSS·d),BOD5污泥負(fù)荷為0.039～0.084kgBOD5/(kgMLSS·d),表明進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大,且實(shí)際進(jìn)水B/C值相對(duì)正常生活污水有些低,奧貝爾氧化溝實(shí)際運(yùn)行的最大BOD5污泥負(fù)荷超過設(shè)計(jì)負(fù)荷的27%,但是出水COD和BOD5均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。麥松冰等對(duì)奧貝爾氧化溝的研究表明,沒有增加生物選擇池的奧貝爾氧化溝的抗沖擊負(fù)荷能力一般,出水COD和BOD5指標(biāo)只能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn),脫氮效率達(dá)到80%?？梢娫趭W貝爾氧化溝前增加生物選擇池,可以有效增大氧化溝的抗沖擊負(fù)荷能力,保障出水的安全達(dá)標(biāo)。TN、TP和NH3-N的平均去除率分別達(dá)到了57.9%、75%和90%,出水指標(biāo)均滿足一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)的要求,污水廠進(jìn)水TP變化較大,當(dāng)進(jìn)水TP>4mg/L時(shí),出水TP依然保持在1mg/L以下,故近期可以不建加藥間進(jìn)行化學(xué)除磷。分析脫氮除磷效果較好的原因是在奧貝爾氧化溝前增加了生物選擇池,在厭氧選擇池中,聚磷菌釋放體內(nèi)的聚磷作為能源,迅速吸附進(jìn)水中的易降解有機(jī)物,特別是易揮發(fā)脂肪酸,而絲狀菌則沒有此項(xiàng)功能;且到達(dá)好氧環(huán)境時(shí),有機(jī)物濃度降低,在同種細(xì)菌以及絲狀菌的競(jìng)爭(zhēng)中,聚磷菌由于之前吸附了大量的有機(jī)物,從而處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì),在達(dá)到脫氮除磷效果的同時(shí)阻止了絲狀