微曝氧化沟工艺在城市污水处理中的应用
                    李朝晖 陈刚宁
摘要：微曝氧化沟工艺突破氧化沟传统曝气方式，采用深水微孔曝气和水下推进器相结合的技术，具有显著的节能降耗的效果，在城市污水处理中应用前景广阔。
关键词：微曝氧化沟 曝气方式 节能降耗    前景广阔
1．工艺介绍：
氧化沟（Oxidation Dictch .OD）污水处理工艺是由荷兰卫生工程研究所（TNO）在20世纪50年代研制成功的，它有别于普通活性污泥法的是其采用封闭循环式的池型，使污水和活性污泥的混合液在其中进行不断的循环流动，兼有xx混合式和推流式的特点。目前在国内外较为流行的氧化沟有：卡鲁塞尔氧化沟、奥伯尔氧化沟、双沟式氧化沟、三沟式氧化沟。氧化沟技术具有出水水质好，运行稳定可靠，管理简便的特点。若结合其他工艺单元（例如厌氧或缺氧）该技术可满足不同出水水质要求。
曝气设备是氧化沟的关键设备。常用的有曝气转刷、表曝机械、转盘等。这类曝气设备在运行时对沟内水体起到充氧和推流的双重作用。但实践证明：虽然上述设备运行稳定，安装检修方便，但同时也存在设计水深不能太深，充氧效率不高、设备利用率低的局限性，从而在一定程度上制约了氧化沟技术的进一步发展。
微曝氧化沟工艺是在卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟技术的基础上，突破氧化沟传统的曝气与推流方式，采用鼓风机供氧和高效微孔曝气器在池底曝气充氧，同时采用潜水推进器推动沟内水流循环流动而开发出的一种同时具有除磷脱氮功能的新型高效污水处理技术，见图1-1。
                   图1-1 微孔曝气氧化沟
①厌氧段 ②缺氧段 ③好氧段 ④微孔曝气区 ⑤潜水推进器
2、工艺特点：
(1)流程简短 工艺流程为前处理—厌氧池—缺氧池—好氧池—沉淀池，有机污染物能得到较彻底的去除，剩余污泥高度稳定，无需初沉池和污泥消化池。
(2)工艺先进
◎ 微曝氧化沟工艺具有反硝化过程的一切优点:如可恢复硝化阶段约50%的碱度;可利用缺氧条件去除部分BOD5;可利用氧化沟原有的流速,不增加动力的情况下,将相当于400%进水量以上的硝化液回流到前置缺氧池与原水混合进行反硝化反应,达到较高程度总氮的去除。
◎ 微曝氧化沟采用深水微孔曝气和水下推流相结合的微曝系统。充氧能力高，保证氧化沟出口处氧浓度不小于1～2mg/L，保持活性污泥良好的净化功能；混合搅拌充分，维持渠液流速不低于0.3米/秒，防止污泥沉降，使污泥与原水充分混合，彻底地进行生物降解和硝化反应。
◎ 微曝氧化沟工艺出水水质好，运行稳定，因设置了前置厌氧池和缺氧池，可以取得很好的除磷脱氮效果，该工艺能稳定达到GB8978-96中一级标准的要求。
(3)占地较少 因在流程中省了初沉池、污泥消化池，同时氧化沟因采用微孔曝气，水深可从原来3.2m加深到5.8m。使氧化沟的面积可相应缩少，因此污水厂总占地面积减少。
(4)效益可观 氧化沟综合能耗的80%为曝气装置的电耗。较一般氧化沟综合能耗降低30%。
一般氧化沟每吨污水的能耗需要0.3kwh以上，本工艺使综合能耗降低至≤0.2kwh/吨污水。
3．设计实例
肇庆市某污水处理厂采用微曝氧化沟工艺，处理规模5万m3/d，主要设备进口，污泥处理采用带式浓缩脱水一体化成套设备，占地面积约24000m2 ,厂内总投资约6500万元。
（1） 设计进水水质：BOD5=100mg/l； CODcr=250 mg/l
SS=90 mg/l   TP=4 mg/l   NH3-N=25 mg/l
（2） 工艺流程：

微曝氧化沟 鼓风微孔曝气

粗 进 细 沉 除 厌 缺 好 沉
进水 格 水 格 油 氧 氧 氧 淀 出水
栅 泵 栅 砂 池 段 段 段 池
   站
回流污泥
污泥回流泵站
剩余污泥

污泥脱水

泥饼制作花肥

（3）．工艺主要运行参数
● 微曝氧化沟： 1座
厌氧段停留时间： 100min
缺氧段停留时间： 140min
好氧段停留时间： 8 h
有效水深： 5.25m
混合液浓度： 3.5~4.0g/l
污泥负荷： 0.068kgBOD5/kgMLSS.d
污泥龄： 18d
剩余污泥量：                      3240Kg/d(干重)
需氧量：                          10731kgO2/d
规格： 138.39×37.96×5.25m
 中心进水周边出水辐流式沉淀池2座
表面负荷：                        0.85m3/m2.h
有效水深：                        4.45m
规    格：                       φ45×5m
（4）主要设备
 罗茨鼓风机：2用1备，其中1台可变频调速，全部进口
风量Q=69m3/min 风压=6000mmH2O 功率N=110KW
 潜水推进器：厌氧池推进器 2台，叶轮直径=2500mm，转速n=32rpm ，N=3 KW; 缺氧池推进器 2 台，叶轮直径= 580mm转速n=475 rpm，N= 7.5 KW；好氧池推进器 6台，叶轮直径=2500mm，转速n=32 rpm N=3 KW
● 膜式微孔曝气器：2824个服务面积 0.35~0.7m2/个供气2~4m3/h
氧利用率≥20%
（5）处理效果
本工程于2000年8月开始调试，2000年12月通过了广东省环境保护监测中心站组织的验收监测。到目前为止，运行状况良好，出水指标均优于GB8978-1996一级排放标准。见表2-2：
表3-2
项目 进水 出水 GB8978-1996一级排放标准 平均去除率
CODcr(mg/l) 242.6 23.3 60 90.40%
BOD5(mg/l) 97.4 7.49 20 92.3%
SS(mg/l) 75.0 13.0 20 84%
PO45-P(mg/l) 3.43 0.36 0.50 89.5%
NH3-N(mg/l) 24.70 6.9 15 72.0%
PH 7-7.5 6.8-7.2 6-9
注：以上指标为2001年1月至12月运行结果的算术平均值。
（6）主要技术经济指标
①运行费用：0.23元/m3污水
②电耗量：0.197kwh/m3污水
③药 费（PAM）：≤0.013元/m3污水
④占地面积：0.48m2/m3污水
⑤单位污水投资：1300元（园林型）


4．结论
(1)．微曝氧化沟技术在充分利用氧化沟独特水流特征和水力学特性基础上，突破氧化沟传统曝气方式，采用微孔曝气和水下推进器相结合的技术，比其他曝气方式的氧化沟更为经济有效且运行灵活可靠，具有广阔应用前景。
(2)．肇庆市5万m3/d城市污水处理厂两年多的运行结果表明，与机械表曝，转刷曝气方式相比，该技术不但具有运行效果稳定，管理方便的特点，而且具有明显的节能降耗效果。
(3)．微孔曝气系统由于其充氧性能好，氧利用率高，深受设计者青睐，被广泛应用于城市污水和工业废水生物处理技术中，但其容易堵塞导致曝气不均和检修困难也是大家感到头疼的问题。笔者认为，从根本上解决堵塞，检修困难的问题是一个重要而复杂课题。曾经有人提出采用可提升式曝气装置，这是一个很好的发展方向，据报道，山东省某污水处理厂引进德国的百乐克悬链式曝气器（即可提升曝气装置），取得非常好的处理效果，我们可以借鉴。
(4)．微曝氧化沟工艺采用池底微孔曝气配以水下推进器，水深可达5.8m ,是否能进一步增加水深和微孔曝气器与水下推进器的优化配置将在今后的的工作中继续进行研究。
(5)．实践证明，该工艺具有很好的除磷脱氮功能。但理论上有待于从除磷脱氮过程中存在的泥龄问题、碳源问题、硝酸盐问题、硝化与反硝化问题、释磷与吸磷问题入手进一步研究挖掘生物除磷脱氮的潜力。

参考文献
1．区岳州 薛永强 李朝晖 微曝氧化沟污水处理工艺研究 环境科学与技术研究 2002.4
2．国家环境保护总局科技标准司 城市污水处理及污染防治技术指南
北京 中国环境科学出版 2001.6
3. 雷乐成等 水处理新技术及工程设计 北京 化学工业出版社 2001.5