夏世斌， 劉俊新
(中國科學(xué)院 生態(tài)環(huán)境研究中心， 北京 100085)

　　摘　要：開發(fā)了一種新型立體循環(huán)一體化氧化溝工藝，較常規(guī)氧化溝工藝可節(jié)省占地約50%；沉淀池建于氧化溝的一端，對氧化溝內(nèi)混合液的流態(tài)無任何影響，且實現(xiàn)了污泥的自動回流。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、運行操作簡便，在進(jìn)水COD為289～1147mg/L、TN為65～87mg/L等條件下與HRT為10h、SRT為30d時，對COD的去除率為95%，BOD₅去除率為98%，NH₃-N去除率為99%，TN去除率為91.2%。?
　　關(guān)鍵詞：一體化氧化溝；立體循環(huán)；城市污水；生物脫氮?
　　中圖分類號： X703
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
　　文章編號： 1000-4602(2002)06-0001-04

Study on Use of New Integrative Oxidation Ditch Process with Vertical Circulation for Urban Wastewater Treatment
XIA Shi-bin, LIU Jun-xin
(Research Center for Eco-Environmental Sciences,the Chinese Academy of Sciences,Beijing?100085,China)?

　　Abstract：A new integrative oxidation ditch process with vertical circulation was developed with area of land occupation 50% less than the conventional oxidation ditch process.Sedimentation tank was built at one end,which had no effect on mixed liquor flow pattern in the ditch and achieved the automatic return of sludge.The unit was characterized by compact configuration and simple operation and maintenance.Expe riment was made by using domestic wastewater as influent with COD and TN concentration of 289～1147 mg/L and 65～87 mg/L respectively.The result showed that when HRT is 10 h and SRT is 30 d,the removal rate of COD,?BOD₅,NH₃-N and TN reaches 95%,98%,99%,and 91.2% respectively.
　　Keywords: integrative oxidation ditch; vertical circulation; urban wastewater; biological denitrification

1 工藝特點

　　立體循環(huán)一體化氧化溝由曝氣轉(zhuǎn)刷、上下兩層溝道及沉淀區(qū)組成，其特點是：
　?、?化溝的上層為好氧區(qū)，下層為缺氧區(qū)，混合液在上下循環(huán)過程中完成降解有機(jī) 物和生物脫氮過程；?
　?、?氧區(qū)在底層不與大氣接觸，缺氧環(huán)境形成快。與常規(guī)氧化溝相比，采取上下兩層溝道立體循環(huán)方式減少占地面積約50%；　
　?、?淀區(qū)與氧化溝合建(建在氧化溝的一端)，沉淀的污泥可自動回流到氧化溝內(nèi)，無需污泥回流設(shè)備，節(jié)省了投資和能耗，并對氧化溝內(nèi)混合液的流態(tài)無任何影響；?
　　④ 構(gòu)緊湊，運行操作簡便。?
　　立體循環(huán)一體化氧化溝結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

　　該裝置由有機(jī)玻璃制成，總有效容積為33L。

2 試驗條件與方法

　　原水取自城市污水檢查井。試驗期間的水質(zhì)見表1。在試驗過程中，裝置內(nèi)混合液的溫度隨季節(jié)而變化，基本維持在11～28℃。

表1　原水水質(zhì) 項目 范圍 平均值 pH 6.84～8.1 7.2 SS(mg/L) 55～651 152 COD(mg/L) 289～1 147 628 BOD₅(mg/L) 119～470 257 NH₃-N(mg/L) 45～67 59.1 TN(mg/L) 65～87 79.4 BOD₅/TN 　 3.2

　　在試驗系統(tǒng)內(nèi)混合液的循環(huán)流動由轉(zhuǎn)刷推動。轉(zhuǎn)刷的功能一是充氧，二是使混合液循環(huán)流動，底部不發(fā)生污泥沉積。根據(jù)設(shè)計要求，當(dāng)轉(zhuǎn)刷淹沒深度確定后調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)刷轉(zhuǎn)動速度可以保證溝內(nèi)DO濃度及水流速度的要求。試驗期間氧化溝上層溝道的DO≥2mg/L，下層溝道保持缺氧狀態(tài)?；旌弦旱难h(huán)流速平均為0.25m/s，未出現(xiàn)污泥沉積現(xiàn)象。
　　試驗初期進(jìn)水量為0.33L/h，逐漸增至6L/h，污泥濃度由0.9g/L逐漸增至5.0g/L。在穩(wěn)定運行期間污泥濃度保持在2.0～4.9 g/L，污泥負(fù)荷為0.08～0.14kgBOD₅/(kgVSS·d)。
　　每天監(jiān)測溫度、進(jìn)水流量、DO和pH值，進(jìn)出水中的SS、COD、NH₃-N、NO₃-N、NO₂-N、TN等項目每周測2次，分析方法采用標(biāo)準(zhǔn)方法。?
　　pH值用PHS-3C型pH計測定；DO用YSI52型DO儀測定；NO₃-N和NO₂-N等采用離子色譜分析儀測定；COD和BOD₅分別用CTL-12型化學(xué)需氧量快速測試儀和BODTrakTM型生化需氧量測定儀測定。?

3 結(jié)果與討論

3.1 對有機(jī)物的去除
　　穩(wěn)定運行期間系統(tǒng)對COD的去除效果見圖2(系統(tǒng)SRT=30 d，HRT=10 h)。?

　　由圖2可看出，系統(tǒng)的COD去除率達(dá)到95%。當(dāng)進(jìn)水COD＜1000mg/L時出水COD＜50mg/L。?
　　系統(tǒng)對BOD₅的去除效果見圖3。

　　由圖3可見，系統(tǒng)對BOD₅的去除率＞98%。運行期間進(jìn)水COD和BOD₅平均值 分別為628mg/L和257mg/L，出水分別為37mg/L和5mg/L。由此可見，系統(tǒng)對有機(jī)物具有較高的去除效率。?
3.2 對氮的去除
　　系統(tǒng)對氨氮的去除效果如圖4所示。在運行期間系統(tǒng)內(nèi)氨氮負(fù)荷為0.011～0.02kg/(kgVSS·d)，BOD₅負(fù)荷為0.08～0.12 kg/(kgVSS·d)。由圖4可知，進(jìn)水NH₃-N濃度為45～67mg/L，出水中NH₃-N平均濃度為1mg/L,對NH₃-N去除率達(dá)99%。由此可見，該系統(tǒng)同樣 具有常規(guī)氧化溝的良好硝化效果。

　　 由于氧化溝的下層溝道處于缺氧狀態(tài)，因此可發(fā)生反硝化，試驗裝置出水中NO₃-N平均濃度為6.5mg/L，同時還發(fā)現(xiàn)下層溝道內(nèi)有氮氣泡出現(xiàn)。?
　　對TN的去除效果見圖5。?

　　在穩(wěn)定運行情況下，進(jìn)水TN濃度為70～80mg/L，出水TN濃度為7mg/L左右，對TN的去除率＞90%。?
3.3 對出水SS濃度的控制
　　試驗系統(tǒng)出水的SS濃度與進(jìn)水SS濃度、泥齡、沉淀區(qū)的沉淀時間及分離效果等因素有關(guān)。運行期間裝置進(jìn)、出水中SS濃度的變化見圖6(SRT為10～30d)。?
　　由圖6可見，裝置出水中SS濃度隨進(jìn)水SS濃度的變化而波動，但系統(tǒng)對SS去除率保持在90%以上。
　　沉淀區(qū)沉淀時間對出水SS濃度影響較大。當(dāng)進(jìn)水SS濃度＜150mg/L、沉淀時間＞0.6h時，出水SS濃度＜15mg/L。在試驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)水SS濃度為650mg/L、沉淀時間為1.1h，出水SS濃度為48mg/L；將沉淀時間延長至1.5h，出水SS濃度為36mg/L。由此可見，當(dāng)進(jìn)水中SS濃度較高時需將沉淀時間適當(dāng)延長。

　　在試驗期間沒有出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，氧化溝內(nèi)SVI值為50～260mL/g，進(jìn)水SS為150mg/L左右，出水SS＜15mg/L。

4 影響因素分析

4.1　HRT的影響
　　HRT是影響氧化溝去除有機(jī)污染物的主要因素之一。當(dāng)進(jìn)水COD濃度為480mg/L左右、水溫為23℃、HRT＜5h時，對COD去除率＜75%；隨著HRT的延長，出水COD濃度迅速降低，去除效率明顯提高。當(dāng)HRT＞6h時，出水COD濃度＜50mg/L，去除率＞90%；但HRT＞10h后，去除率無明顯提高。?
　　當(dāng)進(jìn)水COD濃度增加時，氧化溝的HRT應(yīng)相應(yīng)增加以保證獲得較高的COD去除率。此外，在試驗條件下當(dāng)COD具有較高的去除率時，對TN的去除率始終保持在90%以 上。?
4.2 溫度的影響
　　在試驗系統(tǒng)內(nèi)溫度對COD去除效果的影響如圖7所示。

　　由圖7可知，水溫為12～15℃時COD去除率約為89%；水溫＞15℃時COD去除率＞90%。?
　　溫度對TN去除率的影響較明顯，當(dāng)總氮負(fù)荷≤0.08kg/(kgMLVSS·d)、BOD₅負(fù)荷為0.08～0.14kgBOD/(kgMLVSS·d)、溫度為11～13℃時，對TN的去除率為75%左右；隨溫度升高，對TN的去除率明顯增加，溫度＞15℃時對TN的去除率＞90%。這是因為氧化溝中形成缺氧狀態(tài)時溫度對反硝化的影響是非常明顯的。?

5 結(jié)論

　　立體循環(huán)一體化氧化溝能夠有效地去除污水中的有機(jī)污染物，對COD去除率達(dá)到95%，相應(yīng)的BOD₅去除率為98%。同時，由于在下層溝道形成缺氧區(qū)，有利于生物脫氮。在H RT為10h、SRT為30d時，對NH₃-N的去除率達(dá)到99%、對TN的去除率＞90%，因此采用立體循環(huán)一體化氧化溝處理城市污水是可行的。?
　　立體氧化溝的優(yōu)點是：①由于活性污泥混合液呈立體循環(huán)，故在同等處理能力下較常規(guī)氧化溝節(jié)省占地面積約50%；②實現(xiàn)了污泥自動回流，沉淀分離器置于立體氧化溝的一端，不改變主溝混合液的流態(tài)，不造成能量損失，因而更加節(jié)能；③整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、投資少、操作方便，是適合現(xiàn)階段我國中小城鎮(zhèn)及城市小區(qū)污水處理需要的新工藝。?

參考文獻(xiàn)：

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　　［2］ 劉俊新，王寶貞，Groenestijn van J W，et al.采用氧化溝從城市污水中去除氮和磷的研究［J］.哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報，1997，30(5):36-40.
　　［3］ Liu J X,Groenestijn van J W,Doddema H J，et al.Influence of the aeration bru sh on nitrogen removal in the oxidation ditch［J］.Eur Water Pollut Control，199 6，6(4)：25-30.

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　　作者簡介：夏世斌(1968-)，男，湖北武漢人，博士在讀，研究方向為水污染控制技術(shù)。
　　電　話：(010)62849108?
　　傳　真：(010)62849108?
　　E-mail:jxliu@mail.rcees.ac.cn
　　收稿日期：2001-11-20