氧化溝技術(shù)在城鎮(zhèn)污水處理中的應(yīng)用研究

李國偉

摘 要：氧化溝技術(shù)是一種新型的低動(dòng)力、高效率的結(jié)合氧化溝及接觸氧法等工藝優(yōu)點(diǎn)于一身的技術(shù)。闡述了氣動(dòng)生態(tài)氧化溝工藝的原理和流程，結(jié)合工程實(shí)例，分析了該工藝在污水治理中的應(yīng)用效果。實(shí)踐表明，該工藝具有諸多優(yōu)點(diǎn)，污水處理效果顯著，適用于城鎮(zhèn)污水治理。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)污水；氧化溝；生態(tài)池；厭氧池

中圖分類號(hào)：X799.3；X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.154

近年來，水體受污染日益嚴(yán)重，國家相關(guān)部門對污染的關(guān)注也日益提高，加快了污水處理的步伐，使水資源的保護(hù)問題成為老百姓關(guān)注的熱點(diǎn)。在水資源緊缺的當(dāng)今，處理中小型分散污染源成為了水源地保護(hù)的主題。傳統(tǒng)的污水處理中普遍存在管理難、可控性差、治理成效低、易造成二次污染及小流量污水治理成本高等問題，迫切需要研發(fā)新型、高效、低能耗的治理技術(shù)，以有效解決上述問題，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。

1 氣動(dòng)生態(tài)氧化溝

1.1 工藝原理

氣動(dòng)生態(tài)氧化溝工藝遵循生態(tài)學(xué)的基本規(guī)律，強(qiáng)化生物多樣性，以建設(shè)水體微環(huán)境為中心，具有多元化水生生態(tài)微環(huán)境和強(qiáng)大的生物食物鏈。其主要工藝原理主要包括以下2方面。

1.1.1 氣動(dòng)供氧原理

工藝核心為氣動(dòng)氧化溝系統(tǒng)，在氣動(dòng)循環(huán)供氧裝置配套下，僅用一臺(tái)低功率的風(fēng)機(jī)即可帶動(dòng)整個(gè)水體回流循環(huán)并復(fù)氧，使水體中的污染因子與生物反應(yīng)器充分接觸，并且稀釋了原水，降低了水體中溶解氧的消耗，提高了緩沖能力與抗沖擊負(fù)荷，延時(shí)了曝氣效應(yīng)。在水生植物及水體微環(huán)境的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)下，水體生物鏈得到了全面發(fā)展，強(qiáng)大的水生生態(tài)食物鏈及高效的污染因子降解功能，使水體化學(xué)需氧量快速降低，從而實(shí)現(xiàn)了間歇供氧循環(huán)，大大降低了運(yùn)行成本。

1.1.2 生物膜代謝原理

在氧源充足的條件下，微生物迅速繁殖，填料上的生物膜逐漸增厚。當(dāng)生物膜達(dá)到一定厚度時(shí)，膜內(nèi)層逐步開始繁殖兼氧-厭氧菌，并不斷擴(kuò)散，厭氧產(chǎn)生的代謝物（比如CH4）逸出，使內(nèi)層生物膜脫落，并在生物膜脫落的填料表面重新形成生物膜，周而復(fù)始，生生不息，從而形成以自然規(guī)律為基礎(chǔ)的生物反應(yīng)器構(gòu)件。

1.2 工藝流程

具體工藝流程為：廢水來源→格柵井→厭氧池→生態(tài)池→達(dá)標(biāo)出水。該系統(tǒng)構(gòu)筑物相當(dāng)簡約，應(yīng)用至今已經(jīng)過3次以上的技術(shù)升級，抗沖擊能力強(qiáng)，地理?xiàng)l件許可，均設(shè)計(jì)為自流系統(tǒng)，節(jié)省調(diào)節(jié)池及降低耗能。具體工藝流程如圖1所示。

生態(tài)池的第一渠為進(jìn)水渠，中間渠與第一渠均為循環(huán)渠，實(shí)現(xiàn)延時(shí)曝氣與抗沖擊效應(yīng)，最后一渠為沉清渠，沉清后出水，其底泥一部分被回流至循環(huán)渠中繼續(xù)發(fā)揮其應(yīng)有的效應(yīng)，另一部分則定期回流至厭氧池。厭氧池內(nèi)布施有能夠承載高密度生物膜的生物載體，在物種豐富的生物污泥的補(bǔ)充下，厭氧效應(yīng)得到高效發(fā)揮，從而實(shí)現(xiàn)高效分解、降解污染因子。在高效厭氧池的作用下，大大降低了后續(xù)治理負(fù)荷，在延時(shí)曝氣的生態(tài)池上的污染濃度得到快速稀釋，極大地降低了生態(tài)池的需氧量，實(shí)現(xiàn)了間歇工作的節(jié)能效應(yīng)，同時(shí)在食物鏈強(qiáng)盛的系統(tǒng)中形成各種共代謝功能，難降解的污染因子及有機(jī)污泥得到有效降解，污泥就地降解率高達(dá)90%以上。

2 運(yùn)行效果

本文選取了4個(gè)處理的實(shí)踐案例進(jìn)行分析，分別為項(xiàng)目1、項(xiàng)目2、項(xiàng)目3、項(xiàng)目4的氣動(dòng)生態(tài)氧化溝工藝污水處理項(xiàng)目，均建設(shè)于2013年，至今無需專業(yè)管理人員管護(hù)，系統(tǒng)均穩(wěn)定運(yùn)行。項(xiàng)目的工藝流程設(shè)計(jì)均為：污水→格柵井→厭氧池→生態(tài)池→出水。其中，格柵井的主要功能是過濾掉污水中的大塊物質(zhì)（比如塑料袋等），厭氧池的主要功能為水解酸化，生態(tài)池的主要功能是降解水中的污染物質(zhì)（4個(gè)案例項(xiàng)目均建設(shè)于工藝升級前，生態(tài)池最后一渠并非沉清渠設(shè)計(jì)）。

設(shè)計(jì)目標(biāo)：污水經(jīng)過水生態(tài)技術(shù)污水處理系統(tǒng)，出水主要水質(zhì)指標(biāo)優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)，主要水質(zhì)指標(biāo)見表1.

2.1 主要污染物去除率分析

經(jīng)環(huán)保局驗(yàn)收，4個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)、出水質(zhì)及主要污染物的去除率等檢測數(shù)據(jù)見表2.

由表2可知，氣動(dòng)生態(tài)氧化溝工藝對COD的去除率在85%～92%，BOD去除率也達(dá)到了98%～99%，氨氮去除率高達(dá)98%～100%，出水水質(zhì)優(yōu)于預(yù)計(jì)的目標(biāo)，由此可得該工藝對COD、BOD及氨氮均有良好的去除效果。該工藝未建沉淀池，出水水質(zhì)的懸浮物（SS）平均值達(dá)到13 mg/L，說明該系統(tǒng)同樣對SS和污泥也有很好的去除效果。

2.2 耗能分析

氣動(dòng)生態(tài)氧化溝屬微動(dòng)力系統(tǒng)，設(shè)備非常簡單。自流系統(tǒng)僅風(fēng)機(jī)運(yùn)行需用電，非自流系統(tǒng)則多了提升泵的耗能。項(xiàng)目1和2的運(yùn)行（風(fēng)機(jī)）年耗能僅需1 200～3 200元。氣動(dòng)生態(tài)氧化溝穩(wěn)定工作的耗能很小，是節(jié)能系統(tǒng)的體現(xiàn)。

2.3 穩(wěn)定性分析

通過項(xiàng)目驗(yàn)收時(shí)的不同時(shí)間取水的水質(zhì)檢測，考量整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。依據(jù)這4個(gè)項(xiàng)目進(jìn)、出水口濃度對比，COD濃度范圍為68.2～182 mg/L，NH3-N濃度范圍為6.2～48.9 mg/L。從濃度變化來看，符合農(nóng)村污水水質(zhì)不均勻的特點(diǎn)。經(jīng)過氣動(dòng)生態(tài)氧化溝系統(tǒng)處理后，出水濃度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，沒有大的波動(dòng)，系統(tǒng)處理后的水質(zhì)穩(wěn)定。綜上所述，氣動(dòng)生態(tài)氧化溝系統(tǒng)出水水質(zhì)具有良好的穩(wěn)定性。

2.4 占地面積分析

4個(gè)項(xiàng)目采用的工藝流程與各功能區(qū)占地面積見表3.

3 效益分析

3.1 環(huán)境效益與社會(huì)效益

污水處理工程建設(shè)對于改善農(nóng)村環(huán)境，保障人民身體健康具有極為重要的意義，其環(huán)境效益日益明顯。以項(xiàng)目2為例，每年可降解COD 4.19 t，降解氨氮1.15 t，可保證河道、湖泊等水質(zhì)質(zhì)量，出水還可運(yùn)用于景觀、綠化等，填補(bǔ)地表水的流失。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

相對傳統(tǒng)的工藝，氣動(dòng)生態(tài)氧化溝工藝在建設(shè)成本上可節(jié)約20%～30%的造價(jià)；在用地面積上，可節(jié)約30%～50%；在運(yùn)行成本上，每噸水的運(yùn)行費(fèi)用可以節(jié)約50%～70%，具有較高的直接經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

總而言之，氣動(dòng)生態(tài)氧化溝是一種體現(xiàn)生態(tài)和諧、節(jié)能減排的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。通過本文研究可知，該技術(shù)適用于有機(jī)工業(yè)廢水及城鎮(zhèn)污水治理，徹底解決了傳統(tǒng)污水治理成本高、設(shè)備多、管理難等問題，更突破了傳統(tǒng)工藝的治理極限，具有出水水質(zhì)穩(wěn)定性好、效率高、耗能低、管理簡單、工藝簡單、美觀經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，而且也有著良好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，因此值得廣泛推廣與應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕