污水厂三槽氧化沟工艺.pdf

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1、深圳滨河污水厂三槽氧化沟工艺 深圳市滨河污水处理厂 (以下简称为滨河厂 ) ，占地面积 13.60hm 2， 日处理能力 3010 4 t，是深圳市主要污水处理厂之一。工程服务面积 27.5km 2(含罗湖及福田两区的部分地区 )、人口约 45 万人。滨河厂以 处理生活污水为主， 达标后出水就近排入深圳河。 整个工程分三期建 成，一、二期各 2510 4t/d(1988 年投产)，三期 2510 4 t/d ，1996 年系统建成投入运行。滨河三期工程具有处理规模大、占地面积小、 主要设备自控系统较为先进、 基建费用低等特点。 三期污水处理流程 见图 1。 1. 三期工程工艺流程的选择 由于城

2、市建设和经济迅速发展，人口和污水量不断增加，深 圳水体污染加剧，深圳河 ( 湾)水质日趋恶化。因此，三期工程的处理 标准比一、二期 (常规活性污泥法 ) 高，要求出水 SS 10mg/L,BOD5 10mg/L，并增加了除磷脱氮的要求。 为适应规模比较大、处理标准高、建设用地紧的情况，设计单 位做了 4 个方案，综合各方案的优点确定其主体工艺为AB法，B段 三槽交替氧化沟具有除磷脱氮的功能。 AB 法是将传统的活性污泥法分为二段串联，各自形成自己的 生物优势。 A段以极高的有机负荷和很短的泥龄运行，充分利用微生 物分解有机物初期的吸附降解作用，约0.5h 内去除大量有机物。经 A段处理后的污水

3、进入B段，B段是在较低的有机负荷和较长的泥龄 状态下运行，经过有机物的分解、硝化、反硝化，达到出水要求。AB 法具有处理时间短、去除效率高等特点。 A段由曝气池、中间沉淀池及回流污泥泵房组成。B段采用三槽 式氧化沟工艺。 2. 三槽式氧化沟运行及基本原理 三槽式氧化沟是带有沉淀功能的氧化沟，同建在一起的三个氧化 沟组成一个单元。 在每个氧化沟中均布置有一定数量的转刷，以达到 曝气和环流的要求。 三个氧化沟通过配水井相互连通，该配水井有三 个自动控制的出水堰， 可调节进入每沟的流量。 基本运作方式分为六 个阶段： 阶段 A：通过调节配水井堰门，污水进入第一沟，沟内转刷以低 速运行，仅沟内污泥在悬

4、浮状态下环流，所供氧量则不足以使沟内有 机物氧化。此时，活性污泥中微生物强制利用上一阶段产生的硝态氮 作为氧化剂，有机物被氧化，硝态氮还原成氮气逸出。同时，沟内自 动调节出水堰上升， 废水与活性污泥通过接管进入第二沟。第二沟内 的转刷在整个阶段内均以高速运转，此时废水与活性污泥混合液在沟 内保持恒定环流， 转刷所供氧量足以氧化有机物并使氨氮转化成硝态 氮，处理后的污水与活性污泥一起进入第三沟。沟内转刷则处于闲置 状态，此时第三沟仅作沉淀池，使泥水分离，处理后的污水通过已降 低的出水堰从第三沟排出。 阶段 B：污水入流从第一沟转向第二沟，第一沟内的转刷开始高 速运转。开始，沟内处于缺氧状态，随着

5、供氧量的增加，逐步成为富 氧状态。在第二沟内处理过的污水与活性污泥一起进入第三沟，第三 沟仍作为沉淀池，沉淀后的废水通过出水堰排出。 阶段 C：第一沟的转刷停止，开始泥水分离，至该阶段末端，分 离过程结束。在 C段，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水仍然 通过第三沟出水堰排出。 阶段 D：污水入流从第二沟转入第三沟。第一沟出水堰降低，第 三沟出水堰升高。同时，第三沟内转刷开始以低转速运转，污水污泥 一起从第三沟流向第二沟。在第二沟曝气后再流入第一沟，此时，第 一沟仍作为沉淀池。 阶段 D与阶段 A相类似，所不同的仅仅是反硝化 作用发生在第三沟，处理后的污水通过第一沟已降低的出水堰排出。 阶段

6、 E：污水入流从第三沟转入第二沟，第三沟的转刷开始高速 运行，以保证在该段末端内有余氧。第一沟仍作为沉淀池，处理后的 污水通过该出水堰排出， 阶段 E与阶段 B类似，所不同的仅仅是两个 外沟功能相反。 阶段 F：该阶段基本与阶段C相同，第三沟内的转刷停止运行， 开始泥水分离， 入流污水仍然进入第二沟， 处理后的污水经第一沟出 水堰排出。该氧化沟系统非常灵活，运行方式有多种，可随不同的入 流水质及出流水质要求而改变。 3. 三槽式氧化沟运行情况及评价 从 1997年运行情况统计：三期工程出水SS 10mg/L，BOD 5 10mg/L，出水水质满足设计要求； 三槽式氧化沟占地面积少，集曝气、二沉

7、、污泥消化为一体， 设备先进，自动化程度高，管理人员少，工程造价及运行费用低； 三槽式氧化沟处理效果同一般二级污水处理厂，处理过程中具 有除磷脱氮功能，出水水质稳定； 三槽式氧化沟池中污泥泥龄可达1520d，污泥性质稳定； 三槽式氧化沟因单池体积大，对冲击负荷的适应能力强。 深圳市罗芳污水处理厂二期工程调试 .1 调试概况 深圳市罗芳污水处理厂调试1的目的是：确保各构筑物、管 路系统和机电设备能够按设计要求正常运行；确保各项运转指标达到 设计要求；建立各设备和单元操作的操作规程；优化运行参数和处理 效果，为今后的正常运行、科学管理打下基础。 调试小组首先根据设计文件制定调试大纲，再分阶段提出调

8、试计 划，具体从事调试工作。 调试小组及时把调试的结果和发现的问题以 汇报的形式报告给深圳市给排水工程建设指挥部，并通报调试有关单 位。 调试有关单位每周一在深圳市罗芳污水处理厂召开例会，讨论、 协调、解决调试中出现的问题。指挥部不定期召开调试工作汇报会， 研究解决调试中遇到的重大问题。 调试汇报会和做出重要决定的每周 例会，皆由调试小组形成会议纪要，通知调试有关单位执行。 调试小组首先进行设备检查和空机调试（水下设备一般不进行空 机调试，以免烧坏）。然后利用该厂一期工程出水进行氧化沟清水试 验，并进行沟内流速场测试。待清水调试无故障后，氧化沟再转入污 水调试和污泥培养阶段， 并测定溶解氧场，

9、 其它构筑物则直接进行污 水调试。最后进行全流程的、较长时间的系统调试。 1.2 工程概况 深圳市罗芳污水处理厂始建于1990年，一期工程于 1998 年正式 投入运行，二期工程于1999年动工修建，目前已经建成投产。 深圳市罗芳污水处理厂二期工程设计规模为25 万 m 3/d ，进厂原 污水和处理后出水的水质指标（即GB 8978-96污水综合排放标准 中的一级标准）见表1，此外表中还列出了进水水温、出水pH和脱 水后污泥含水率要求。 表 1 罗芳污水处理厂二期工程设计进出厂水质等指标 指标进水出水备注 BOD(mg/L) 150 20 校核进水浓度 200 mg/L COD(mg/L) 2

10、50400 60 进水考虑工业污水成分 SS(mg/L) 150 20 校核进水浓度 200 mg/L TN(mg/L) 30 氨氮(以 N计 mg/L) 15 TP(mg/L) 4 磷酸盐 (以 P计 mg/L) 0.5 水温() 1428 pH 6.5 9 脱水后污泥含水率80% 图 1 污水处理系统工艺流程示意 该工程采用的主体工艺是三沟式氧化沟，见图1。由于生物除磷 的需要，氧化沟前单独设置厌氧池。 为了确保厌氧池达到严格的厌氧 状态，又在厌氧池前增设回流污泥浓缩池。 回流污泥浓缩池停留时间约0.8 h。 回流污泥进入池两侧进泥渠， 经配泥孔进入池内。 上清液与厌氧池的出水一起直接流入

11、氧化沟配水 井，并带走大量的硝酸盐。约50 %回流量的经重力浓缩的污泥通过 排泥管，与来自沉砂池的原污水一起进入厌氧池。 厌氧池水力停留时间30 min，循环推流式，设置有水下搅拌器。 二期工程共采用 4 座三沟式氧化沟，每座设计规模 6.25 万 m 3/d ， 设计水深 5.8 m。转刷安装于氧化沟工作桥下，电动调节堰门分设于 氧化沟两侧边沟。 氧化沟各设备运行由时间控制按周期运行，每个周期分为 6 个阶 段，见图 2。 图 2 三沟式氧化沟（硝化 - 反硝化）运行方式 A阶段。运行时间为1.5 h 。污水进入潜水搅拌器全部运行、曝 气转刷全部关闭的缺氧状态的沟，完成反硝化作用。 沟内混合

12、液 一部分进入沟， 另一部分作为回流污泥排出。 沟内所有转刷和潜 水搅拌器全部运行， 进行硝化作用。 好氧状态的沟内混合液进入 沟。 沟处于沉淀和出水状态， 沟内所有转刷和潜水搅拌器全部关闭， 出水经电动调节堰门排出。 B阶段。运行时间为1.5 h 。污水进入所有转刷和潜水搅拌器全 部运行的好氧状态的沟。沟内所有转刷和水下搅拌器也全部运 行。沟内混合液进入沟和沟。沟处于沉淀和出水状态。 C阶段。运行时间为1 h。污水进入所有转刷和潜水搅拌器全部 运行的好氧状态的沟，沟内混合液一部分进入沟，另一部分 作为回流污泥排出。 沟内所有转刷和水下搅拌器全部关闭，处于预 沉淀状态。剩余活性污泥从沟排出。沟

13、处于沉淀和出水状态。 D，E，F阶段。运行状态分别与A，B，C阶段基本相同，只是将 沟与沟互换。 2 调试过程 2.1 单元调试 2001 年 11 月 19日，调试小组开始了设备检查和空机调试的准 备工作。 12 月 3 日，开始进行氧化沟设备检查及空机调试工作。12 月 4 日， 开始进行提升泵房的调试准备、 调试前检查和空机运行试验。 2001 年 12 月 25日，开始向 1#氧化沟和 2#氧化沟注入一 期工程的二沉池出水。 注水过程中， 发现氧化沟出水集水槽的伸缩缝 漏水，注水暂停。 12 月 28 日，经施工单位整改，氧化沟出水槽漏水 问题解决，氧化沟开始引入一期工程二沉池出水。然

14、后，调试小组进 行了氧化沟设备清水运行调试，并检查厌氧池设备。 2002 年 1 月 10 日，二期工程浓缩池和厌氧池从氧化沟泵入一期 工程二沉池出水，开始进行设备清水运行调试。 在上述设备检查和清水调试过程中， 调试小组始终没有发现严重 问题，但发现了许多小问题，已经分批提交给设计、监理、施工、安 装和厂家。迄今为止，直接影响运行的问题已经全部整改，尚有一些 遗留问题在整改中。 2002 年 1 月 15 日，二期工程开始进入污水，进行带负荷污水调 试和污泥培养的准备。 2002 年 1 月 21 日，根据该厂两期工程的特点，将该厂一期工程 的活性污泥， 通过污泥脱水系统的浓缩池，溢流进入二

15、期工程的进水 系统，污泥培养正式开始。1 月 25 日，两氧化沟的 MLSS 分别达到了 1.6 g/L和 0.9 g/L ，1 月 29 日分别达到 1.6 mg/L 和 1.1 mg/L 。2 月 28 日，1#氧化沟中沟和边沟MLSS 分别达到 4.1 g/L 和 4.4 g/L， 2#氧化沟达到 3 g/L 和 2.9 g/L ，已经达到并超过设计要求，标志 着该厂污泥培养阶段已经结束。氧化沟出水清澈。 2.2 系统调试 单元调试圆满完成后，污水处理厂系统投入较长时间的试运行， 进行进一步的系统调试工作， 以证实系统的处理性能， 发现并及时纠 正可能发生的不正常现象， 优化运行参数，

16、确保整个系统达到最佳的 运行状态和处理效果。 系统调试将通过多次PDCA 循环，发现问题，解决问题，不断优 化工艺参数，改进系统处理效果，直到系统完全达到设计要求(详见 图 3) 。 图 3 系统调试 PDCA 循环 2002 年 3 月 9 日，二期工程系统调试开始进行。由于单元调试 工作进行得非常充分， 故系统调试工作非常顺利， 出水水质很快稳定 达到设计要求。 2002 年 6 月，系统调试工作顺利结束。 3 处理效果 3.1 进出水主要污染物 2002 年 3 月开始，调试小组对深圳市罗芳污水处理厂二期工程 的进出水水质和工艺参数进行了全面化验分析。 调试期间，二期工程两氧化沟出水的S

17、S最大 18 mg/L，最小 5 mg/L，平均 12 mg/L，大大低于设计要求的 20 mg/L( 见图 4) 。 调试期间，氧化沟出水BOD 最大 10 mg/L，最小 12 mg/L，平 均 56 mg/L，皆大大优于设计要求的20 mg/L( 见图 5) 。 调试期间，氧化沟出水 COD 最大 4958 mg/L， 最小 1112 mg/L， 平均 30 mg/L，大大低于设计要求的60 mg/L( 见图 6) 。 图 4 二期工程两沟进出水SS变化 图 5 二期工程两沟进出水BOD 图 6 二期工程两沟进出水COD 调试期间，氧化沟出水 pH在 7.238.17 范围内，满足设计要

18、求 的 6.59。 综上所述，二期工程出水的主要污染物指标皆达到并大大优于设 计要求。 3.2 进出水营养物质 二期工程出水氨氮设计要求15 mg/L，实际两沟出水氨氮最大 仅 5.34 mg/L，平均在 0.22 0.67 mg/L 之间，大大优于设计要求 ( 见 图 7) 。 图 7 二期工程两沟进出水氨氮 调试期间，出水总磷两沟平均在0.260.27 mg/L 之间，小于 0.5 mg/L( 见图 8)。 图 8 二期工程两沟进出水总磷 3.3 氧化沟污泥指标 调试期间，二期工程氧化沟中沟的混合液悬浮固体浓度在1 7525 448 mg/L 之间，平均 3 456 3 478 mg/L

19、，符合设计要求的 3.4 g/L 。 由于二期工程未设初沉池， 故活性污泥中泥砂较多， 有机物相对 偏少，氧化沟中沟的混合液挥发性悬浮固体浓度偏低，仅占MLSS 的 43% 。 调试期间，二期工程氧化沟中沟的污泥容积指数为7896 mL/g， 在 100 mL/g 以下，说明污泥沉降性能良好。2#氧化沟边沟的 SVI 为 95.96 mL/g ，污泥沉降性能不如中沟。 3.4 污泥脱水效果 深圳市罗芳污水处理厂二期工程在原一期工程的脱水间里新增 加了 3 台离心浓缩脱水机，扩大了污泥脱水能力。 二期工程的剩余污泥直接在离心机中浓缩脱水，一期工程污泥脱 水则需要经过带式压滤浓缩机浓缩，然后再经带

20、式压滤脱水机脱水。 二者相比，二期工程的工作流程较短，操作更简便。 调试期间，二期工程离心机脱水后污泥含水率平均在69% 71% 之间，大大优于设计要求的80% 。与一期工程脱水后污泥的含水率平 均 82% 相比，二期工程的脱水效果显著提高。 3.5 生产运行情况 根据深圳市罗芳污水处理厂编制的 深圳市污水处理厂生产运行 情况报表，自 2002 年 3 月进入试运行系统调试以来的生产运行情 况见表 2。 表 2 二期工程 2002 年生产运行情况 月 份 污水量( 万 m 3) 进水量 ( 万 m 3/d) 单位电耗 (kWh/m 3) 干泥(t) 单位产泥 量 (t/ 万 m 3) 一期二期

21、 一, 二 期 二期折 算 3 241.9 214.1 7.14 0.23 194.93 91.52 0.43 4 258.0 225.0 7.50 0.22 218.57 101.82 0.45 5 276.0 289.3 9.33 0.22 258.82 132.45 0.46 6 247.0 280.7 9.36 0.24 518.00 275.54 0.98 平 均 255.7 252.3 8.33 0.23 297.58 150.33 0.58 由表 2可见， 2002年 36月期间，二期工程进水量在 7.149.36 万 m 3/d 之间， 平均 8.33 万 m3/d ， 仅占设

22、计进水量 12.5 万 m3/d 的 67% ， 仍然不足。 由表 2 可见，二期工程单位电耗在0.220.24 kWh/m 3 之间， 平均 0.23 kWh/m 3 ，这在国内外污水处理厂中无疑处于先进水平。 由表 2 可见，二期工程单位产泥量在0.430.98 t干泥/ 万 m 3 污水之间，平均 0. 58 t干泥/ 万 m 3 污水，这在国内外同类污水处理 厂中也相对偏低。 4 氧化沟流场和溶解氧场 4.1 氧化沟流场 2002 年 34 月，调试小组进行了氧化沟流场测定，共布置了 28 个测量点，每点测量 7 个不同深度的流速，流速测量点位置见图9， 流速测量结果见表3 和表 4。

23、 图 9 流场测定中流速测量点位置 由于两个边沟的工况完全一样，所以流场必然完全一样， 故只须测量 其中一个边沟的流场即可。 无论是边沟还是中沟， 其内部工况是中心 对称的，所以其流场必然也是中心对称的，故只须测量其一半流场即 可。为了测量方便，测量点布置在工作桥附近。 由表 3 和表 4 可见，除边沟断面1 的水深 5 m 表 3 中沟流速 水深1 m 2 m 3 m 4 m 5 m 5.5 m 5.8 m 断面 1 0.68 0.67 0.62 0.70 0.72 0.75 0.71 断面 2 0.42 0.39 0.42 0.54 0.54 0.62 0.42 断面 3 0.58 0.5

24、9 0.56 0.56 0.58 0.49 0.48 断面 4 0.64 0.32 0.48 0.46 0.34 0.39 0.38 断面 5 0.49 0.50 0.60 0.49 0.47 0.49 0.47 断面 6 0.54 0.52 0.50 0.51 0.50 0.46 0.47 断面 7 0.50 0.50 0.51 0.51 0.52 0.49 0.48 断面 8 0.52 0.53 0.50 0.50 0.51 0.49 0.49 断面 9 0.68 0.54 0.54 0.62 0.54 0.52 0.50 断面 10 0.63 0.52 0.53 0.53 0.51 0.

25、57 0.52 断面 11 0.61 0.59 0.58 0.56 0.56 0.52 0.50 断面 12 0.64 0.54 0.49 0.46 0.44 0.39 0.38 断面 13 0.68 0.67 0.62 0.70 0.72 0.75 0.77 断面 14 0.73 0.71 0.71 0.69 0.70 0.78 0.70 注：表中数据单位为m/s。 表 4 边沟流速 水深1 m 2 m 3 m 4 m 5 m 5.5 m 5.8 m 断面 1 0.32 0.45 0.35 0.33 0.28 0.25 0.26 断面 2 0.32 0.48 0.42 0.35 0.38 0

26、.33 0.36 断面 3 0.33 0.37 0.44 0.69 0.62 0.50 0.52 断面 4 0.36 0.43 0.65 0.60 0.60 0.49 0.41 断面 5 0.42 0.39 0.42 0.54 0.54 0.62 0.57 断面 6 0.45 0.45 0.46 0.44 0.43 0.41 0.35 断面 7 0.63 0.45 0.42 0.48 0.46 0.42 0.44 断面 8 0.53 0.45 0.45 0.42 0.43 0.42 0.44 断面 9 0.51 0.49 0.46 0.47 0.45 0.44 0.40 断面 10 0.50

27、0.38 0.49 0.45 0.41 0.43 0.40 断面 11 0.28 0.23 0.13 0.15 0.10 0.11 0.15 断面 12 0.62 0.58 0.47 0.44 0.43 0.42 0.40 断面 13 0.42 0.38 0.42 0.38 0.38 0.35 0.33 断面 14 0.45 0.46 0.45 0.43 0.41 0.35 0.37 注：表中数据单位为m/s。 以下和边沟断面 11 外，所有的实测流速皆大于0.3 m/s ，满足设计 要求。 但是，边沟断面 1 和边沟断面 11 的流速具有特殊性。由图9 可 见，两处皆位于氧化沟水流转弯以后的

28、回流区，故纵向流速较小。但 是，由于测量结果未能反映作为回流区应该具有的侧向流速和竖向流 速，所以两处的实际流速应该更大，而且回流区紊动强烈，所以两处 皆不可能出现活性污泥沉积的不良现象。 综上所述，氧化沟流场基本良好， 任何位置皆不会出现活性污泥 沉积。 4.2 氧化沟溶解氧场 2002 年 3 月，调试小组进行了氧化沟溶解氧场测定。共布置了 10 个测量点，溶解氧测量点位置见图10。溶解氧测量结果见图11 和 图 12。 图 10 溶解氧测量点位置 图 11 2002 年 3 月边沟溶解氧测量结果（缺氧） 图 12 2002 年 3 月中沟溶解氧测量结果（好氧） 由于受到溶解氧探头电缆长度

29、的限制，每点只能测量水下1.5 m 深度处的溶解氧，但是，氧化沟混合充分，该处的溶解氧基本上可以 代表整个断面的情况。 由图 11 可见，在转刷不开、水下推进器全开的条件下，氧化沟 边沟处于缺氧状态，此时平均溶解氧在0.1 0.9 mg/L 范围内，全部 数据平均为 0.36 mg/L ，满足工艺要求。 显然，由于氧化沟刚从好氧阶段进入缺氧阶段时溶解氧会高一 些， 然后逐渐降低，所以实测的边沟溶解氧数据有一定范围是合理的。 由图 12 可见，在转刷和水下推进器全开的条件下，氧化沟中沟 处于好氧状态，此时平均溶解氧在4.127.37 mg/L 范围内，全部数 据平均为 5.22 mg/L ，满足

30、工艺要求。 同样由于氧化沟刚从缺氧阶段进入好氧阶段时溶解氧会低一些， 然后逐渐提高，所以实测的中沟溶解氧数据有一定范围，也是合理的。 值得注意的是，一般认为氧化沟的溶解氧只能达到3 mg/L 左右 的水平，而罗芳污水处理厂氧化沟好氧状态的中沟2002年 3 月 17 日 测点 2 实测的溶解氧最高达到7.54 mg/L ，当日中沟各测点平均溶解 氧高达 7.37 mg/L ，大大高于文献所载的其它氧化沟，这应该是该厂 处理效果优异的原因之一。这一现象说明该厂的设计优秀，曝气、搅 拌设备良好，而且管理水平高。 当然，工艺并不要求如此高的溶解氧， 在实际运行中可以适当减少所开曝气转刷的数量，以减少能耗。 5 结语 深圳市罗芳污水处理厂二期工程各构筑物、设备能够正常运行， 出水水质全面稳定达标，调试结果证明该工程是成功的。 二期工程生物除磷效果无疑达到国际先进水平，设计、建设、调 试、管理方面的经验值得总结。