1、环境污染与防治 网络版 第 9 期 2005 年 12 月 1 微孔曝气器一体化氧化沟工艺处理生活污水试验研究 *刘祖文 1，2 宋存义 1(1.北京科技大学，北京 100083；2. 江西理工大学，江西 赣州 341000)摘 要 利用一种新型微孔曝气器一体化氧化沟工艺进行生活污水处理试验。试验结果表明，该系统具有氧利用率高、不需污泥回流系统、运行成本较低等优点。在进水 COD 为 260580 mg/L、TN 为 3667 mg/L 等条件下与 HRT 为 15 h、SRT 为 24 d 时，其 COD、BOD 5、NH 3-N 及 TN等指标的去除率均在 90%以上。 关键词 生活污水
2、微孔曝气器 一体化氧化沟 去除率 Experiment study on use of new integrative oxidation ditch with finely porous aerating plant for domestic wastewater Liu Zuwen1,2，Song Cunyi1 (1. School of Civil & Environmental Engineering, Beijing University of Science and Technology, Beijing 100083 ；2.Jiangxi University of Scienc
3、e and Technology, Jiangxi Ganzhou 341000)Abstract：Experiment study on use of new integrative oxidation ditch with finely porous aerating plant for domestic wastewater is conducted. This system has a lot of characteristic, such as high oxygen using efficiency, no use for the return of sludge, low run
4、ning cost and so on. Experiment was made by using domestic wastewater as influent with COD and TN concentration of 260580 mg/L and 3667 mg/L respectively. The result showed that when HRT is 15 h and SRT is 30 d, the removal rate of COD, BOD5, NH3-N and TN reach 90%. Keywords：Domestic wastewater Fine
5、ly porous aerating plant Integrative oxidation ditch Removal efficiency一体化氧化沟工艺是在充分发挥氧化沟技术优势的基础上，开发出的更为先进的氧化沟技术。该工艺具有工艺简单，操作方便，不需设污泥回流系统，设备利用率高，占地面积少和机械曝气能耗较高等主要技术特点 1。鼓风曝气氧化沟是将充氧设备和水流推动设备分开设置的一种新型氧化沟工艺，汪永红等 2在工程实践中，提出了投资更省、占地更少、运行费用更低的采用微孔曝气器的氧化沟工艺。利用以上两种氧化沟工艺的优点，构造出一种新型氧化沟工艺微孔曝气器一体化氧化沟，并对其处理生活污水能力
6、进行试验研究。1 试验模型1.1 工艺构造根据节能型氧化沟的设计思路 3，微孔曝气器一体化氧化沟模型的尺寸为 1500 mm1200 mm600 mm，有效水深 0.5 m，其工艺构造如图 1 所示。1 第一作者：刘祖文，男，1969 年生，副教授，在读博士，主要从事环境污染控制方面的教学和科研工作。* 江西省教育厅科技项目（赣教技字2005155 号）环境污染与防治 网络版 第 9 期 2005 年 12 月 2 1厌氧池；2高位调节池；3转子流量计；4出水堰；5潜水推进器；6氧化沟；7微孔曝气器区；8斜板沉淀池图 1 微孔曝气一体化氧化沟试验装置流程示意图1.2 工艺特点微孔曝气器一体化氧
7、化沟由厌氧池、阶梯出水堰、微孔曝气器、水流推进器、氧化沟沟道、沉淀区组成，其特点是：在氧化沟进水前设置了厌氧池，从而能够实现厌氧、缺氧、好氧等环节，可获得较好的除磷脱氮效果；厌氧后的生活污水经阶梯式出水堰后进入氧化沟的缺氧池中，自然曝气形成了缺氧环境，节省了形成缺氧环境所需的能耗；采用微孔曝气器，氧转移效率高，能增加氧化沟有效水深，减少占地面积； 2 试验条件与方法原水取自于学校的生活污水检查井，试验期间水质见表 1。在试验过程中，试验模型内混合液的温度随季节而变化，但试验时间为 3 月至 6 月，其温度维持在 1030。表 1 试验用污水水质项 目 范 围 平均值pH 6.857.80 7.
8、15COD/ （mgL -1 ） 260580 380BOD5/（mgL -1） 120248 175SS/ （mgL -1 ） 85380 182NH3-N/ （mgL -1） 29.554.2 38.3TN/ （mgL -1 ） 3467 46BOD5/TN 3.8在试验模型内混合液的循环流动由水下推进器推动，使混合液循环流动。根据设计要求，试验期间氧化沟好氧沟道的 DO 为 2.5 mg/L，缺氧沟道的 DO 为 0.4 mg/L，混合液的循环流速平均为 0.20 m/s，未出现污泥沉积现象。 系统运行稳定时污水处理量为 2.0 环境污染与防治 网络版 第 9 期 2005 年 12 月
9、 3 m3/d，相应的系统总水力停留时间为 15 h。在试验期间，氧化沟的 SRT 为 24 d，MLSS浓度 30004500 mg/ L，污泥负荷为 0.30.5 kgBOD/(kgMVSSd)。每天监测温度、进水流量、DO 和 pH，进出水中的 SS、COD、NH 3-N、NO 3-N、NO 2-N、 TN 等项目每周测 2 次，分析方法采用标准方法。其中 pH 用 PHS-3C 型 pH计测定；DO 用 YSI52 型 DO 仪测定；NO 3-N 和 NO2-N 等采用离子色谱分析仪测定；COD 和 BOD5 分别用 CTL-12 型化学需氧量快速测试仪和 BODTrakTM 型生化需
10、氧量测定仪测定。3 结果与讨论3.1 对有机物的去除稳定运行期间氧化沟试验模型系统对 BOD5和 COD 的去除效果见图 2、3 所示 (系统SRT=24 d，HRT=15 h)。 由图 2、3 可看出，系统的 BOD5 和 COD 去除率均在 90%以上。试验系统运行期间进水 COD 和 BOD5 平均值分别为 380、175 mg/L，而出水分别为 39、20 mg/L。由此可见，系统对有机物具有较高的去除效率。3.2 对氮的去除图 3 微 孔 曝 气 器 一 体 化 氧 化 沟 对 COD的 去 除 效 果01002003004005006007008000 20 40 60 80 10
11、0 120时 间 /dCOD(mg/l)020406080100去除率进 水出 水去 除 率图 2 微 孔 曝 气 器 一 体 化 氧 化 沟 对 BOD5的 去 除 效 果01002003004005000 20 40 60 80 100 120时 间 /dBOD5(mg/l)020406080100去除率进 水出 水去 除 率环境污染与防治 网络版 第 9 期 2005 年 12 月 4 系统对氨氮的去除效果如图 4 所示。进水 NH3-N 浓度为 4567 mg/L ，出水中 NH3-N 平均浓度为 2.2 mg/L，对 NH3-N 去除率达 92%。由此可见，该系统同样具有常规氧化沟的
12、良好硝化效果 4。由于氧化沟的部分沟道处于缺氧状态，因此可发生反硝化，在稳定运行情况下，进水TN 浓度为 3467 mg/L，出水 TN 浓度为 5.0 mg/L 左右，对 TN 的去除率达 90%，其去除效果见图 5。3.3 出水 SS 浓度运行期间装置进、出水中 SS 浓度的变化见图 6(SRT 为 1030 d)。装置出水中 SS 浓度随进水 SS 浓度的变化而波动，但系统对 SS 去除率达 90%。图 4 微 孔 曝 气 器 一 体 化 氧 化 沟 对 氨 氮 的 去 除 效 果01020304050600 20 40 60 80 100 120时 间 /dNH3-N(mg/l)020
13、406080100去除率进 水出 水去 除 率图 5 微 孔 曝 气 器 一 体 化 氧 化 沟 对 TN的 去 除 效 果0204060800 20 40 60 80 100 120时 间 /dTN(mg/l)020406080100去除率进 水出 水去 除 率图 6 微 孔 曝 气 器 一 体 化 氧 化 沟 对 SS的 去 除 效 果01002003004005000 20 40 60 80 100 120时 间 /dSS(mg/l)020406080100去除率进 水出 水去 除 率环境污染与防治 网络版 第 9 期 2005 年 12 月 5 4 影响因素分析4.1 水力特性从水力特
14、性来看，微孔曝气器一体化氧化沟为环状折流池型，兼有推流式和完全混合式的流态。可认为该氧化沟一体化是一个完全混合曝气池，其浓度变化系数极小甚至可以忽略不计，进水将迅速得到稀释，因此它具有很强的抗冲击负荷能力。但对于氧化沟中的某一段则具有某些推流式的特征，即在曝气器下游附近地段 DO 浓度较高，但随着与曝气器距离的不断增加则 DO 浓度不断降低(出现缺氧区)。微孔曝气器一体化氧化沟通过合理的构造方式使缺氧区和好氧区存在于一个构筑物内，充分利用了其水力特性，在不增加动力的情况下将相当于 400%进水流量的混合液回流到前置缺氧池，与原水混合并进行反硝化，提高了高效生物脱氮的能力。4.2 HRT 的影响
15、HRT 是影响氧化沟去除有机污染物的主要因素之一。在一定的水温和当进水 COD浓度稳定时，随着 HRT 的延长，出水 COD 浓度迅速降低，去除效率明显提高。但HRT15 h 后，去除率无明显提高。当进水 COD 浓度增加时，氧化沟的 HRT 应相应增加，以保证获得较高的 COD 去除率。此外，在试验条件下当 COD 具有较高的去除率时，对 TN 的去除率始终保持在 90%以上。4.3 温度的影响在试验系统内污水温度增高时，系统对 COD 去除率进一步增加；同时温度对 TN 去除率的影响较明显，随温度升高，对 TN 的去除率明显增加，温度15时对 TN 的去除率90% 。这是因为氧化沟中形成缺
16、氧状态时温度对反硝化的影响是非常明显的。5 结 论微孔曝气器一体化氧化沟能够有效地去除污水中的有机污染物，对COD、 BOD5、NH 3-N 及 TN 的去除率均在 90%以上，因此采用微孔曝气器一体化氧化沟处理生活污水是可行的。同时可以看出，微孔曝气器一体化氧化沟具有以下优点：采用微孔曝气器具有污水与空气接触面积大、氧转移效率高；采用一体化氧化沟，沉淀池置于氧化沟沟道的一端，不改变主沟混合液的流态，不造成能量损失，不需污泥回流环境污染与防治 网络版 第 9 期 2005 年 12 月 6 系统，因而更加节能；整个系统结构完整、占地较少、运行成本较低，是适合现阶段我国中小城镇及城市小区生活污水处理的新工艺。参考文献1 夏世斌，刘俊新.立体循环一体化氧化沟处理城市污水的试验研究.中国给水排水,2002,18（6）：142 汪永红采用微孔曝气器的氧化沟实例分析.中国给水排水，2003， （3）：163 刘祖文，宋存义.我国节能型氧化沟处理工艺研究思路. 环境工程，2005， （2）：85874 刘俊新，王宝贞，Groenestijn van J W，et al. 采用氧化沟从城市污水中去除氮和磷的研究. 哈尔滨建筑大学学报，1997，30(5):3640责任编辑：陈泽军 （收到修改稿日期：2005-09-12 ）版权所有 环境污染与防治杂志社
