奧貝爾氧化溝工藝在城市污水處理工程中的應(yīng)用

王雪 宋述瑞

摘要：根據(jù)城市污水處理廠的水質(zhì)要求，通過奧貝爾氧化溝工藝與改進(jìn)型SBR工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，實(shí)例說明奧貝爾氧化溝工藝在城市污水處理廠應(yīng)用中的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：城市污水處理；奧貝爾氧化溝工藝；總投資；運(yùn)行成本

中圖分類號：[TU992.3]文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

水是人類賴以生存的寶貴資源，沒有水生命就不存在。然而我國卻屬于世界上13個(gè)最貧水的國家之一，人均占有水量僅為世界人均量的1/4。珍惜水資源，合理利用現(xiàn)有水源，保護(hù)現(xiàn)有水源不受污染，治理好城市生活污水和工業(yè)廢水，是目前我國城市面臨的當(dāng)務(wù)之急。通過全面科學(xué)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，進(jìn)而選出整體效益最佳的城市污水處理工藝，是城市污水處理達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵所在。

某市第二污水處理廠工程設(shè)計(jì)規(guī)模為6萬m3/d，主要污水處理工藝采用奧貝爾氧化溝工藝，于2007年5月開工建設(shè)，2008年8月完成環(huán)保驗(yàn)收，是山東省所有污水處理廠中設(shè)計(jì)出水水質(zhì)第一個(gè)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）一級A的污水處理廠。該工程被中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會評為《2009年國家重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)示范工程》。下面就以此工程為例，著重論述一下奧貝爾氧化溝工藝在城市污水處理工程應(yīng)用中的優(yōu)越性。

本工程設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)對比表

0.5

污水處理廠處理工藝選擇

2.1工藝選擇原則

城市污水處理廠工程的建設(shè)和運(yùn)行耗資較大，處理工藝方案的優(yōu)劣直接決定了污水處理廠的投資、運(yùn)行費(fèi)用和運(yùn)行效果。進(jìn)行工藝選擇時(shí)應(yīng)遵循以下原則：1）能夠達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)的要求；2)處理技術(shù)合理，效果穩(wěn)定、成熟、可靠；3)工藝控制靈活、運(yùn)行管理簡便；4)盡量節(jié)省占地；5）能夠適應(yīng)污水水質(zhì)、水量的變化，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力；6）建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用要低；7）自動化控制及儀表監(jiān)測系統(tǒng)先進(jìn)可靠、經(jīng)濟(jì)合理。

本工程共提出方案一（預(yù)處理+奧貝爾氧化溝工藝+深度處理）和方案二（預(yù)處理+改進(jìn)型SBR工藝+深度處理）兩個(gè)備選工藝方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，以達(dá)到確定最佳效益的生化處理工藝目的。

2.2奧貝爾氧化溝工藝特性

2.2.1奧貝爾氧化溝工藝描述

奧貝爾氧化溝工藝起源于南非，發(fā)展于美國，是具有脫氮除磷功能的新型氧化溝工藝之一。因其在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上具有獨(dú)特優(yōu)勢而受到國內(nèi)外污水處理界越來越多的重視。

奧貝爾氧化溝由三個(gè)相同斷面的同心溝道組成，通過對三個(gè)溝道不同溶解氧濃度的梯度控制，不僅可以很好地降解有機(jī)污染物質(zhì)，還能夠方便、有效地去除氮、磷等；其顯著特點(diǎn)是三個(gè)溝的DO呈0～1～2的梯度分布。典型的設(shè)計(jì)是將碳源氧化、反硝化及部分硝化設(shè)定在第一溝（外溝）內(nèi)進(jìn)行，控制第一溝的DO在0～0.5 mg/L內(nèi)。第一溝內(nèi)由于有機(jī)物濃度較高，供氧量小于需氧量，在曝氣設(shè)備的上游出現(xiàn)缺氧區(qū)，因此第一溝內(nèi)同時(shí)有硝化和反硝化作用。第二溝（中溝）的DO控制在0.5～1.5 mg/L，可進(jìn)一步去除剩余的BOD或繼續(xù)完成硝化。第三溝（內(nèi)溝）的DO為2～2.5 mg/L，以保證出水中有足夠的溶解氧帶入二沉池。這種特有的DO分布使能耗比單溝系統(tǒng)下降20%～30%。

奧貝爾氧化溝工藝有很強(qiáng)的抗高濃度廢水沖擊負(fù)荷能力，這是奧貝爾氧化溝的特殊性能所帶來的。奧貝爾氧化溝一般為低負(fù)荷設(shè)計(jì)，且溝內(nèi)能維持較高的污泥濃度（MLSS通常為4000～6000 mg/L），短時(shí)的沖擊負(fù)荷不足以對微生物產(chǎn)生抑制作用。另外，奧貝爾氧化溝內(nèi)的循環(huán)流量很大，為進(jìn)水流量的十幾倍甚至上百倍，在流態(tài)上每個(gè)溝道都具有完全混合的特征。高濃度廢水進(jìn)入溝中后迅速被稀釋混合，對系統(tǒng)不會產(chǎn)生很大影響。

曝氣設(shè)備是氧化溝的主要裝置與關(guān)鍵設(shè)備，它起著供氧、混合、推動水流作循環(huán)流動和防止活性污泥沉淀等作用，其性能的好壞和效率的高低，直接影響氧化溝的處理效果、動力消耗、建設(shè)投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。奧貝爾氧化溝的曝氣設(shè)備采用曝氣轉(zhuǎn)碟。與同類曝氣設(shè)備相比，曝氣轉(zhuǎn)碟具有工作水深大、充氧能力強(qiáng)、充氧效率高、混合能力強(qiáng)以及結(jié)構(gòu)簡單、組裝靈活、使用壽命長、安裝維護(hù)方便等特點(diǎn)。其充氧能力可以方便地通過調(diào)節(jié)出水堰的高低來改變轉(zhuǎn)碟的浸沒深度、改變轉(zhuǎn)碟電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)、增或減轉(zhuǎn)碟的片數(shù)、改變轉(zhuǎn)碟的旋轉(zhuǎn)方向來實(shí)現(xiàn)。

2.2.2奧貝爾氧化溝工藝系統(tǒng)組成

厭氧池：為聚磷菌提供厭氧釋磷環(huán)境，強(qiáng)化除磷效果。

氧化溝：由內(nèi)、中、外三溝組成，完成污染物的降解。

2.2.3奧貝爾氧化溝工藝特點(diǎn)：1）氧化溝DO值呈梯度變化可大大降低能耗；2）幾十倍甚至上百倍的循環(huán)可使奧貝爾氧化溝具有耐水質(zhì)、水量沖擊的優(yōu)良性能；3）限制了溝內(nèi)絲狀菌的過量繁殖，改善了污泥沉淀性能；4）出水水質(zhì)穩(wěn)定；5）設(shè)備單一、數(shù)量少，使用壽命長，維修量少；6）操作管理簡單、方便，操作維護(hù)量小，不需要較高的操作運(yùn)轉(zhuǎn)水平；7）曝氣設(shè)備較微孔曝氣系統(tǒng)的動力效率低，因而能耗稍高于微孔曝氣系統(tǒng)，但不存在堵塞問題，維護(hù)費(fèi)用低。

2.3改進(jìn)型SBR工藝特性

2.3.1改進(jìn)型SBR主要工藝描述

改進(jìn)型SBR工藝是序批式活性污泥法SBR工藝變形的一種，是近年來國內(nèi)外污水處理領(lǐng)域研究日趨增多并引起廣泛重視的處理技術(shù)。該工藝的基本特點(diǎn)是運(yùn)行時(shí)按照進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、排泥5個(gè)工序，依次在一個(gè)池子中周期進(jìn)行，因此可以省去二沉池甚至初沉池，而且不需回流污泥，很適合中小型污水處理廠。與其它工藝相比，SBR工藝提供了時(shí)間程序上的污水處理，即在時(shí)間上污染物基質(zhì)具有濃度梯度—與推流式相同；在空間上基質(zhì)濃度完全相同—具有完全混合式的特點(diǎn)。也就是說，該工藝集中了兩種池型的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了其固有的缺陷。

利用SBR工藝進(jìn)行生物脫氮（硝化和反硝化）,其原理是通過每一循環(huán)的四個(gè)階段人為地造成厭氧—缺氧—好氧的生物環(huán)境，不僅能去除一般有機(jī)物和懸浮固體，而且還能去除營養(yǎng)物質(zhì)氮和磷，在降解污水中有機(jī)物的同時(shí)，去除污水中氮和磷。

2.3.2改進(jìn)型SBR工藝系統(tǒng)組成

生物選擇區(qū)：抑制絲狀菌過度繁殖，控制污泥膨脹。

內(nèi)回流泵：將少量混合液由曝氣區(qū)回流至缺氧區(qū)混合液回流。

主曝氣區(qū)：降解污染物并完成泥水分離過程，出水排放。

剩余污泥泵：主曝氣區(qū)設(shè)置剩余泵排除剩余污泥。

2.3.3改進(jìn)型SBR工藝特點(diǎn)：1）構(gòu)筑物少，池容小，占地少，土建造價(jià)低；2）出水水質(zhì)好，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，處理效果穩(wěn)定；3）污泥活性高、易沉降；4）不需設(shè)置沉淀池和污泥回流，僅有少量內(nèi)回流，因此電耗較低；5）工藝運(yùn)行對儀表、自控依賴程度較高；6）設(shè)備閑置率高，維護(hù)量大；7）采用潷水器排水，進(jìn)水水位較高，水頭存在浪費(fèi)，增大了進(jìn)水泵揚(yáng)程；8）進(jìn)水/曝氣期，池內(nèi)水位不恒定（變化幅度大約2米），影響了鼓風(fēng)機(jī)高效率運(yùn)行；9）由于間歇曝氣，曝氣頭易堵塞，使用壽命降低。

2.4深度處理工藝的確定

對污水廠二級處理的出水需再進(jìn)行深度處理，其處理對象是：1）進(jìn)一步去除二級處理后水中殘存的懸浮物，脫色除臭，使水進(jìn)一步得到澄清；2）進(jìn)一步降低BOD5 、CODcr

及TOC等指標(biāo)，使水進(jìn)一步穩(wěn)定；3）脫氮、除磷，消除能夠?qū)е滤w富營養(yǎng)化的因素；4)消毒、殺菌，去除水中的細(xì)菌、微生物及有毒有害物質(zhì)。本工程采用混凝—沉淀—過濾—消毒處理工藝并達(dá)到了非常好的處理效果。

2.5污水消毒工藝選擇

本工程受納水體為郭河，為防止尾水未經(jīng)消毒排放引起的衛(wèi)生問題，尤其是可能威脅到南水北調(diào)東線工程輸水干線南四湖的水質(zhì)安全，因此需要對其進(jìn)行消毒處理，常用消毒方法有液氯消毒、紫外線消毒和二氧化氯消毒。從消毒效果、脫色效果、持續(xù)滅菌力、消毒副產(chǎn)物、操作難度、占地面積、設(shè)備投資、運(yùn)行費(fèi)用、使用安全性共九個(gè)方面進(jìn)行綜合分析比較可以看出，液氯消毒仍然是目前費(fèi)用最為低廉的消毒手段。而綜合考慮脫色等各方面因素，則二氧化氯應(yīng)是性能、價(jià)格等方面較為適中的消毒方式。因此本工程采用二氧化氯進(jìn)行消毒。

2.6 污泥處理工藝及處置方法選擇

污水處理過程中要產(chǎn)生大量污泥，而污泥中含有含一定量的有害物，因此污泥需要及時(shí)處理與處置。常用污泥處理工藝有厭氧消化、好氧消化和直接濃縮脫水。本工程規(guī)模適中，由于污水處理工藝泥齡較長，有一定程度的好氧穩(wěn)定，因此產(chǎn)生的污泥較少，因此本工程采用直接濃縮脫水處理污泥并將泥餅運(yùn)往熱電廠綜合利用。

奧貝爾氧化溝工藝與改進(jìn)型SBR工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

項(xiàng)目 單位 方案一 方案二

污水處理規(guī)模 萬m3/d 6.00 6.00

建設(shè)用地 ha 5.80 5.80

投資 總投資 萬元 10783.3 11720.1

設(shè)備 工藝設(shè)備 萬元 1681.46 2256.88

電氣設(shè)備 萬元 509 690

自控設(shè)備 萬元 460 580

土建工程 萬元 4391.65 4022.79

安裝工程 萬元 1345.14 1603.55

用電情況 污水裝機(jī)容量 kw 1271.45 1392.50

污水處理電耗 kw/m3 0.36 0.40

用藥情況 高分子聚合物 kg/d 24.00 24.00

精制硫酸鋁 kg/d 6000.00 6000.00

二氧化氯 kg/d 780.00 780.00

經(jīng)營成本 污水 元/m3 水 0.70 0.73

處理成本 污水 元/m3 水 0.936 0.99

結(jié)論

通過以上方案論證和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，兩個(gè)備選方案均能滿足出水要求，但兩個(gè)方案各有其特點(diǎn)，綜合評價(jià)如下：

1）污水污泥處理效果：方案一最佳

2）總投資：方案一<方案二

3）占地：方案二=方案一

4）設(shè)備費(fèi)：方案一<方案二

5）土建投資：方案二<方案一

6）安裝投資：方案一<方案二

7）電耗：方案一<方案二

8）處理成本：方案一<方案二

9）日常維護(hù)量：方案一<方案二

綜上所述，方案一，即奧貝爾氧化溝工藝，其總投資和處理成本均低于方案二（改進(jìn)型SBR工藝），因此從整體上講，奧貝爾氧化溝工藝優(yōu)于改進(jìn)型SBR工藝。

鑒于奧貝爾氧化溝工藝方案具有處理效果穩(wěn)定可靠、投資適中、運(yùn)行成本費(fèi)較低的特點(diǎn)，奧貝爾氧化溝工藝非常適合在中型城市污水處理廠廣泛采用。

參考文獻(xiàn)：

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