深井曝氣工藝處理市政污水的運(yùn)行研究

張玉魁 康慧敏 孫金猛 許雋波

（北京郎新明環(huán)?？萍加邢薰?北京 100000）

引言

目前，國(guó)內(nèi)城市污水處理廠主要采用生物膜法、活性污泥法等處理市政污水，常見(jiàn)的工藝有生物接觸氧化、A2/0、倒置A2/O、氧化溝、CASS等，這些工藝都能取得較好的處理效果，但也存在著不同程度的缺陷，如占地面積大、投資成本高、抗沖擊負(fù)荷能力弱等。深井曝氣廢水處理技術(shù)是利用潛置于地下的豎向反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行超深水好氧生物處理，是由20世紀(jì)70年代中期英國(guó)ICI公司開(kāi)發(fā)研究成功后，不斷完善和發(fā)展的一種新的好氧生物處理廢水技術(shù),具有氧利用率高、占地面積小、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。目前在國(guó)內(nèi)，深井曝氣工藝已經(jīng)在印染生產(chǎn)廢水、啤酒廢水等廢水處理中取得了廣泛的應(yīng)用[1,2]，并取得了較好的處理效果。

1 工程概括

黃島污水處理廠二期設(shè)計(jì)規(guī)模4×104m3/d，進(jìn)水主要由部分工業(yè)廢水與生活污水組成，設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表1：

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

2工藝設(shè)計(jì)

2.1 工藝流程說(shuō)明

污水處理工藝流程見(jiàn)圖1：

圖1 工藝流程圖

污水經(jīng)粗格柵、細(xì)格柵、曝氣沉砂池及初沉池等進(jìn)行預(yù)處理后，進(jìn)入生化段進(jìn)行生化處理，以去除大部分COD、BOD、NH3-N、TN及TP等污染物，然后進(jìn)入砂濾池對(duì)SS及TP進(jìn)行進(jìn)一步處理，處理后再經(jīng)消毒后即可達(dá)標(biāo)排放。初沉池污泥及懸浮澄清池的剩余污泥一起排入污泥均質(zhì)池，再通過(guò)脫水機(jī)壓成泥餅后外運(yùn)至污泥處置單位。

預(yù)處理段、砂濾池及消毒都是采用的常規(guī)方法，這里只對(duì)深井曝氣反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.2 生物處理部分—深井曝氣反應(yīng)系統(tǒng)

深井曝氣反應(yīng)系統(tǒng)是整個(gè)處理系統(tǒng)的核心部分，主要包含頂部池、缺氧反硝化池、深井氧化反應(yīng)區(qū)和懸浮澄清池，如圖2所示：

圖2 深井曝氣反應(yīng)系統(tǒng)

（1）頂部池

頂部池直接與上升管和內(nèi)筒相連，水平除氣板安裝在池底以上1m的位置，混合液從曝氣井頂部上升管流出經(jīng)除氣板后循環(huán)至內(nèi)筒，除氣板可以防止混合液在池內(nèi)循環(huán)時(shí)造成的短流并提高氣體的分離效率。

（2）缺氧反硝化池

缺氧反硝化池是將曝氣深井內(nèi)硝化產(chǎn)生的硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化的場(chǎng)所。由脫氧單元、反硝化單元1和反硝化單元2組成，每口深井含兩組缺氧池。硝化液由深井內(nèi)筒流出后與進(jìn)水混合進(jìn)入脫氧單元，以脫除混合液中含有的氣泡，保證反硝化所需的缺氧環(huán)境。脫氧后污水經(jīng)上流-下流擋板配置進(jìn)入反硝化脫氧單元1和2中進(jìn)行反硝化。

（3）深井氧化反應(yīng)區(qū)

深井反應(yīng)器共3座，單井尺寸為3.2m×92m。內(nèi)筒直徑1.505m，為底部開(kāi)口，深約77m，內(nèi)設(shè)預(yù)氧化區(qū)、混合區(qū)和深度氧化區(qū)。預(yù)氧化區(qū)位于深井上部，包括內(nèi)筒下降區(qū)及內(nèi)筒和井筒之間形成的環(huán)形空間上升區(qū)，主要對(duì)污水進(jìn)行預(yù)氧化去除污水中的大部分有機(jī)物；混合區(qū)位于井深度為3/4的位置，主要由混合控制器控制曝氣井內(nèi)的復(fù)循環(huán)液體的速度，將靠近內(nèi)筒底部的內(nèi)筒和上升管之間的區(qū)域封閉，控制內(nèi)筒里水流的速度并保持在設(shè)定的范圍內(nèi)以提高水流在上升區(qū)域內(nèi)的停留時(shí)間，同時(shí)使空氣與混合液更好的融合以保持適當(dāng)?shù)纳镄阅?；深度氧化區(qū)位于深井底部，此區(qū)域內(nèi)的高溶解氧對(duì)污水進(jìn)行深度處理，從而保證出水水質(zhì)。

（4）懸浮澄清池

經(jīng)過(guò)處理的污水通過(guò)深提取管和淺提取管以適當(dāng)?shù)谋壤M(jìn)入到懸浮澄清池中，每口深井對(duì)應(yīng)4組懸浮澄清池，其表面負(fù)荷為1.03m3/m2·h。污水進(jìn)入懸浮澄清池后，污水中所含的過(guò)飽和氣體因壓力的減小，以細(xì)小的氣泡形態(tài)釋放并附著于污泥絮體上，使污泥能浮于水面，然后通過(guò)上刮板將濃縮后的污泥刮回至污泥槽，小部分下沉的污泥通過(guò)下刮板也及時(shí)刮回污泥槽，刮回的污泥與進(jìn)水一期回流至深井。

3 深井曝氣工藝處理效果

水廠投入運(yùn)行后，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(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)A標(biāo)準(zhǔn)，一年內(nèi)水廠進(jìn)出水COD、NH3-N情況見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 進(jìn)出水COD情況

圖4 進(jìn)出水NH3-N情況

從圖3和圖4中可以看出，運(yùn)行過(guò)程中出水COD及NH3-N一直比較穩(wěn)定，當(dāng)進(jìn)水COD及NH3-N偶爾出現(xiàn)嚴(yán)重超標(biāo)情況時(shí)，出水無(wú)明顯波動(dòng)，抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)。TP、TN、SS及BOD5等水質(zhì)指標(biāo)在不定期抽檢及第三方檢測(cè)中也都能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

4 深井曝氣工藝運(yùn)行注意事項(xiàng)

（1）深提取管中提取流速保持在1.5m/s以上，以保持混合液中的溶解氣體，避免溶解氣體因上升過(guò)程中壓力減小從水中逃逸出來(lái)，從而降低懸浮澄清池的分離效果。

（2）根據(jù)頂部池與缺氧反硝化池間的液位差及反硝化所需的內(nèi)回流比調(diào)整閥門的開(kāi)啟度，控制合適的內(nèi)回流量。

5 深井曝氣工藝運(yùn)行優(yōu)缺點(diǎn)

深井曝氣工藝與常規(guī)活性污泥法相比，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）啟動(dòng)時(shí)間短，常規(guī)好氧生化處理工藝調(diào)試時(shí)間一般在1～2個(gè)月，深井曝氣工藝只需3～7天。

（2）污泥量少，深井曝氣法污泥產(chǎn)量比普通活性污泥法減少20%。

（3）受氣溫變化影響小，由于深井垂直置于地下，池中的水溫受氣候影響很小，在全年時(shí)間里能維持穩(wěn)定的處理效率。

（4）無(wú)絲狀菌造成的污泥膨脹問(wèn)題，深井曝氣改變了絲狀菌的形態(tài)，不會(huì)發(fā)生絲狀菌造成的污泥膨脹，便于污泥的固液分離。

（5）耐水力和有機(jī)沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，深井曝氣屬于完全混合型流態(tài)，在污水入口處與幾十倍的回流水瞬時(shí)混合稀釋并以較高的流速流動(dòng)，同時(shí)高壓條件下氧在水中的溶解度和穿透能力都大幅增加，大大增強(qiáng)了微生物的活性，強(qiáng)化了對(duì)污水中COD的降解能力。

深井曝氣工藝運(yùn)行中存在的主要缺點(diǎn)是啟動(dòng)程序比較繁瑣，對(duì)操作人員要求較高；并且運(yùn)行過(guò)程中內(nèi)回流比、深提取管內(nèi)流速都是通過(guò)控制閥門開(kāi)啟度實(shí)現(xiàn)的，需要操作人員具備較高的理論知識(shí)和操作經(jīng)驗(yàn)。

結(jié)語(yǔ)

從黃島污水處理廠運(yùn)行情況來(lái)看，深井曝氣工藝具有啟動(dòng)時(shí)間短、產(chǎn)泥量少、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、無(wú)污泥膨脹問(wèn)題及受外界氣溫影響小等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)于用地緊張及室外氣溫低的北方地區(qū)，具有較廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]梅榮武，沈浙萍，韋彥斐．水解酸化-深井曝氣-脫氣-二沉池工藝處理印染廢水工程實(shí)例 [J]．環(huán)境工程，2011，29(6)：12-15．

[2]杜新憲．深井曝氣工藝在啤酒生產(chǎn)廢水處理中的應(yīng)用[J]．新疆環(huán)境保護(hù)，2009，31(1):09-12．