T型氧化溝應急提標改造的探索與實踐

摘要：以某水質凈化廠傳統(tǒng)T型氧化溝為研究對象，從技術改造和運行優(yōu)化的角度探索T型氧化溝出水提標的可行技術措施，充分挖掘老舊生產設施運行潛力。該技術措施具有投資省、耗時少的優(yōu)勢，并且整個實施過程中可以不停產、不減產。實際運行測試和檢驗結果證明，該技術措施能夠較好地解決過渡期出廠水應急提標問題，為早期采用傳統(tǒng)T型氧化溝工藝的城鎮(zhèn)污水廠應急提標積累技術經驗并提供參考方案。

關鍵詞：T型氧化溝；應急出水提標；運行優(yōu)化；技術措施；不減停產

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）08-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.079

Exploration and Practice of Emergency Standard Raising Technical Measures for Shallow T-shaped Oxidation Ditches

WANG Qingjiao， MA Yunpeng， HU Xiaolin， GE Yanhua， LI Jiafan

（Shenzhen Water （Group） Co.， Ltd.， Shenzhen 518000， China）

Abstract： Taking traditional T-type oxidation ditch of a water purification plant as the research object， exploring the feasible technical measures of T-type oxidation ditch effluent upgrading from the point of view of technological transformation and operation optimization， fully tapping the potential of the operation of the old production facilities， the technical measures have the advantages of provincial investment， less time-consuming， and the whole implementation process can be no shutdown， no reduction in production. The actual operation test and inspection results proved that the technical measures can better solve the problem of emergency upgrading of the water in the transition period， and accumulate technical experience and provide reference programs for the emergency upgrading of urban wastewater plants using traditional T-type oxidation ditch process in the early stage.

Keywords： shallow T-shaped oxidation ditch; emergency water quality improvement; operational optimization ; technical measures; production stoppage without reduction

某水質凈化廠T型氧化溝系統(tǒng)為20世紀90年代設計建設，采用T型氧化溝，處理規(guī)模為12萬m3/d。由于設計建設較早、出水標準較低，實際運行出水水質無法穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中的一級A標準[1-3]。

2018年是深圳市水污染治理“大會戰(zhàn)”“大建設”之年，更是決勝深圳河灣流域水質國考達標的關鍵之年。某水質凈化廠作為深圳河流域的重點大型水質凈化廠之一，按照深圳河灣流域治水提標整體工作部署和深圳市水務（集團）有限公司廠網河全流域一體化治理模式相關要求，在當前大動作改造不具備條件的情況下，需要采取措施在2018年底前使得出水水質主要指標進一步提升至地表水V類標準。其中，化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）不超過40 mg/L，氨氮不超過2 mg/L，總磷不超過0.4 mg/L。

為完成出水應急提標改造任務，該水質凈化廠于2018年初成立“出水應急提標項目”工作小組，組織全廠技術力量客觀評估了濱河廠生產整體情況，全面梳理了該水質凈化廠生產薄弱環(huán)節(jié)和提標難點，系統(tǒng)分析提標挖潛關鍵點并從技術改造及運行優(yōu)化角度提出了“出水應急提標”工作方案，改造現(xiàn)有T型氧化溝實施試驗性技術，探索驗證了T型氧化溝出水提標的可行技術措施，充分挖掘老舊生產設施運行潛力，較好地解決了過渡期出廠水應急提標問題[4-6]。

1 T型氧化溝出水應急提標改造難點

1.1 曝氣充氧能力不足問題

1997年，某水質凈化廠T型氧化溝系統(tǒng)建成投產，曝氣方式為轉刷表曝。由于設計建設較早、標準較低，生產運行過程中存在曝氣充氧能力弱、氧傳遞效率不高的問題，實際出水水質無法穩(wěn)定達到一級A標準。多年實際運行情況表明，只有在雨季進水濃度低、處理負荷降低的情況下，氧化溝出水氨氮等指標才能勉強達到地表水V類標準[7-9]。

1.2 易跑泥、泥齡短、生物量不足問題

某水質凈化廠T型氧化溝采用淺溝形設計，池深為3.5 m。由于池深較淺，日常污泥濃度只能運行在2 000 mg/L以內，否則極易造成邊溝泥水界面抬升，威脅出水水質安全。由于污泥濃度受限，導致氧化溝生物量不足且污泥齡無法穩(wěn)定在8 d以上，最終導致T型氧化溝不適應高濃度進水水質條件，硝化能力不穩(wěn)定，出水水質穩(wěn)定性欠佳。

2 技術改造措施

針對T型氧化溝出水提標難點，某水質凈化廠組織技術力量系統(tǒng)分析了提標挖潛關鍵點并從技術改造及運行優(yōu)化角度提出了曝氣系統(tǒng)改造、聚合氯化鋁（Polyaluminum Chloride，PAC）+聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，PAM）藥劑聯(lián)合投配系統(tǒng)技術措施，具體如下。

2.1 曝氣系統(tǒng)改造

重新分析和核算氧化溝充氧能力、氨氮削減能力等，結果表明降低氧化溝運行負荷或者進一步提高曝氣充氧能力，可以提升氧化溝的出水水質。由于T型氧化溝本身特點，邊溝轉刷設備利用率偏低，在預沉階段和出水階段邊溝轉刷關閉，整體充氧能力主要依靠中溝轉刷。經計算與校核氧化溝充氧能力缺口并多方比選曝氣裝置，最終確定在氧化溝中溝增加鼓風底曝系統(tǒng)，選用可升降排架式管膜微孔曝氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用鼓風曝氣，具有氧傳遞效率高、能耗低的優(yōu)點，其可升降排架式安裝方式簡單，無須改動現(xiàn)狀氧化溝土建，工程量小、投資成本小，可確保改造施工期間氧化溝不停產、不減產。其具體設備選型及參數(shù)如下：離心鼓風機，流量為120 m3/min，高度為5 m；可升降式微孔曝氣器，數(shù)量為40組，材料為三元乙丙橡膠（Ethylene Propylene Diene Monomer，EPDM），每組氧轉移速率為1.040 kg O2/h，氧利用率為37.138%；DN300曝氣主管，長度為600 m。

2.2 PAC+PAM藥劑聯(lián)合投配系統(tǒng)

基于某水質凈化廠T型氧化溝池深偏小、易跑泥、生物量不足、污泥齡偏短的實際問題，通過模擬高密度沉淀池運行模式，在T型氧化溝進水配水井多點聯(lián)合投配PAC和PAM藥劑，加快污泥沉降速度、壓低邊溝沉淀區(qū)泥水界面，抑制出水易跑泥問題，提高氧化溝污泥濃度和生物量，進而提高硝化效率和水質穩(wěn)定性。PAC+PAM藥劑聯(lián)合投配系統(tǒng)如圖1所示。具體設備選型及參數(shù)如下：干粉制備設備，數(shù)量為1臺，型號為ProMinent ULFao8000，規(guī)格為8 m3，熟化時間為1 h，操作壓強0.35 MPa；螺桿泵，數(shù)量為2臺，型號為耐馳NEMO NM031，流量為4 m3/h，壓強為0.2 MPa，功率為1.5 kW；流量計，數(shù)量為2臺，型號為KROHNE電磁流量計，DN32，滿度流量為14.54 m3/h；PAM干粉（SNF FLOPAM AN 934SH），質量為25 kg；加壓泵數(shù)量為2臺，型號為六安江淮電機YE2-100L-2。

2.3 活性污泥置換系統(tǒng)

根據(jù)該水質凈化廠分兩期建設的實際情況，因地制宜建設污泥置換系統(tǒng)。該水質凈化廠二期工程為厭氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，A2O）工藝，其設計建設較新，設計標準較高，生物池容量較大，設計污泥齡達到15.5 d，出水水質等各方面參數(shù)要優(yōu)于將建設較早的T型氧化溝系統(tǒng)?；钚晕勰嘀脫Q系統(tǒng)的作用是將相鄰二期工程A2O生物池內的正常高泥齡活性污泥通過污泥置換系統(tǒng)引入氧化溝，在A2O生物池外回流集泥井內安裝2臺潛污泵和配套管道系統(tǒng)，每臺泵流量為50 m3/h，揚程為8 m，配套管道采用UPVC DN200。二期工程A2O生物系統(tǒng)的污泥齡約為15.5 d，生物相豐富，通過該活性污泥置換系統(tǒng)可以為T型氧化溝每天置換高泥齡污泥（15 d）約為3 500 m3，可以較好彌補T型氧化溝污泥齡短、硝化菌等世代期較長的菌群不占優(yōu)勢的先天不足，在不對現(xiàn)狀T型氧化溝池容和設計參數(shù)等做工程改造的情況下，迅速而有效地提升氧化溝的污泥齡和改善生物相結構。根據(jù)理論計算，T型氧化溝內的活性污泥每10 d可以完成一次全更新全置換，用以改善氧化溝污泥齡短、硝化能力不穩(wěn)定問題?；钚晕勰嘀脫Q系統(tǒng)如圖2所示。

3 實施效果

3.1 曝氣系統(tǒng)改造效果

曝氣系統(tǒng)改造效果具體如下：一是T型氧化溝曝氣充氧能力顯著提升，氧轉移效率顯著提升，開1臺鼓風機即可以達到改造前3臺鼓風機的溶解氧水平（低值為1.02 mg/L、高值為5.22 mg/L），氧化溝曝氣充氧能力和余量空間均得到大幅提升；二是T型氧化溝充氧能力明顯改善，氨氧化能力明顯增強，出水COD、五日生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand"after 5 days，BOD5）、氨氮、總磷等特征性指標穩(wěn)定達到地表水V類標準（見表1）；在同等充氧量前提下，曝氣輸出風量比改造前減少1/2，鼓風機開啟數(shù)量減少1～2臺，節(jié)能降耗效果顯著，每臺風機額定功率為175 kW，每年可節(jié)電約為226.8萬kW·h；采用移動式、模塊化安裝方式，改造施工期間不停產、不減產。

3.2 PAC+PAM藥劑聯(lián)合投配系統(tǒng)效果

實際運行情況表明，聯(lián)合加藥對污泥沉降比的改善作用可達40%左右，可以較好抑制氧化溝和二沉池翻泥問題，特別是對于氧化溝攪拌混合充分的工況條件下效果較好。氧化溝實際運行污泥濃度比改造前提高約1倍且運行穩(wěn)定無翻泥現(xiàn)象，生物量增加約50%，較好地彌補生物量不足的缺陷。污泥濃度提升攤薄污染物負荷，氧化溝氨氧化能力和出水水質穩(wěn)定性均得到增強，氧化溝出水水質穩(wěn)定性有顯著改善?？梢暂^好抑制氧化溝易跑泥問題，氧化溝處理量產能提升約15%。

3.3 活性污泥置換系統(tǒng)效果

將該水質凈化廠相鄰二期工程A2O生物池內的正常高泥齡活性污泥通過污泥置換系統(tǒng)引入T型氧化溝，在A2O生物池外回流集泥井內安裝2臺潛污泵和配套管道系統(tǒng)，每臺泵流量為150 /h，揚程為8 m，A2O生物池污泥齡15.5 d，生物相豐富，通過該活性污泥置換系統(tǒng)可以為T型氧化溝每天置換高泥齡污泥（15 d）約3500 m3，較好改善T型氧化溝污泥齡短、硝化菌等世代期較長的菌群不占優(yōu)勢的不足。實際運行情況表明，T型氧化溝每10～15 d可以完成一次全更新全置換，通過此項技術加持，氧化溝硝化能力穩(wěn)定性顯著增強，出水氨氮穩(wěn)定性明顯好轉，穩(wěn)定達到2 mg/L以內。

4 結論

T型氧化溝引入國內較早，普遍存在出水標準不高、水質穩(wěn)定性差的問題，通過采取曝氣系統(tǒng)改造、PAM+PAC藥劑聯(lián)合投配等技術措施，可以有效提高氧化溝充氧能力并且較好地彌補T型氧化溝生物量和沉淀通量難以兼顧的不足。這些技術措施的施工周期短、投資少，并且整個實施過程中不停產、不減產，可以有效挖掘T型氧化溝運行潛力，使得老舊生產設施重煥生機，較好地解決過渡期出廠水質應急提標問題，氧化溝處理水量提高約15%且出水水質COD、氨氮等指標基本穩(wěn)定達到地表水V類標準，可以為城市污水廠應急提標積累技術儲備并提供借鑒。

參考文獻

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