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五溝式氧化溝的設(shè)計及運行　

南通市污水處理廠工程的一期處理規(guī)模為2.5×104m3/d，以處理工業(yè)廢水為主(化纖、印染、制藥、皮革、釀造等廢水，所占比例在80%以上)。設(shè)計進水BOD5為350mg/L，SS為250mg/L，出水需達到《污水綜合排放標準》(GB8978—96)中的二級標準，處理工藝為創(chuàng)新的五溝式氧化溝，廠區(qū)總占地面積為6.75hm2。該工程自1994年6月建成投產(chǎn)以來一直滿負荷運行，處理效果良好。

1　五溝式氧化溝的設(shè)計及特點

1.1　五溝式氧化溝 在該廠的設(shè)計過程中，曾考慮采用三溝式氧化溝工藝。針對該廠設(shè)計進水BOD5達350mg/L的情況，通過計算發(fā)現(xiàn)三溝式氧化溝的容積偏大，特別是當邊溝作沉淀池時其水力停留時間達10h以上，造成了容積的浪費(容積利用率僅為55%)，同時其設(shè)備利用率也較低，故較高濃度的污水采用三溝式氧化溝工藝進行處理是不經(jīng)濟的。 由三溝式氧化溝的工作原理可知，其中間溝一直作為生化反應(yīng)池，如增加中間溝的容積即可增加容積及設(shè)備的利用率，從而降低工程造價。為此，提出了五溝式氧化溝的概念，即以等容積的五條環(huán)形溝并聯(lián)組成五溝式氧化溝，各溝之間以孔洞連通，兩邊溝交替作為沉淀池、生化池，中間三條溝作為生化池，配水井可交替向五條溝中的任一條溝配水，并通過控制轉(zhuǎn)刷的開、停以及高、低速運行來達到各溝中好氧、缺(厭)氧、沉淀等不同的運行狀態(tài)。1.2　五溝式氧化溝的設(shè)計 南通市污水廠(一期工程)采用1座五溝式氧化溝，主要設(shè)計參數(shù)：污泥負荷為0.08kgBOD5/(kgMLSS·d)，混合液濃度為4g/L。氧化溝總?cè)莘e為40866m3，每溝容積為8173m3，平面尺寸為102.75m×120.5m，有效水深為3.5m，溝寬為10m。配備25臺直徑為1m、有效長度為9m的雙速曝氣轉(zhuǎn)刷。1.3　運行模式及特點 五溝式氧化溝

的運行模式類似于三溝式氧化溝，其兩邊溝交替作為沉淀池和曝氣池，中間三溝(交替進水)作為缺氧池、好氧池。溝內(nèi)配備帶雙速電機的曝氣轉(zhuǎn)刷，其在高速運行時曝氣充氧，在低速運行時維持溝內(nèi)的混合液流動，為反硝化創(chuàng)造一個缺氧環(huán)境。該工程采用的工作周期為8h，運行方式分為6個階段。? 階段A(1.5h)：污水進入1號溝，由5號溝出水。1號溝轉(zhuǎn)刷低速運行，因處于缺氧狀態(tài)而進行反硝化；2、3、4號溝轉(zhuǎn)刷高速運行，進行有機物的降解和硝化。? 階段B(1.5 h)：污水進3號溝，仍由5號溝出水。3號溝轉(zhuǎn)刷低速運行，處于缺氧狀態(tài)而進行反硝化；1、2、4號溝轉(zhuǎn)刷高速運行。 階段C(1h)：污水進入2號溝，由5號溝出水。2號溝轉(zhuǎn)刷低速運行，3、4號溝轉(zhuǎn)刷高速運行；1號溝轉(zhuǎn)刷停開，處于出水過渡狀態(tài)。? 階段D(1.5 h)：污水進入5號溝，由1號溝出水。5號溝轉(zhuǎn)刷低速運行，處于缺氧狀態(tài)；2、3 、4號溝轉(zhuǎn)刷高速運行。? 階段E(1.5 h)：污水進入3號溝，仍由1號溝出水。3號溝轉(zhuǎn)刷低速運行，2、4、5號溝轉(zhuǎn)刷高速運行。? 階段F(1 h)：污水進4號溝，仍由1號溝出水。4號溝轉(zhuǎn)刷低速運行，2號、3號溝轉(zhuǎn)刷高速運行；5號溝轉(zhuǎn)刷停止運行，處于出水過渡狀態(tài)。?

上述各階段的時間設(shè)定及運行周期可根據(jù)實際情況進行適當調(diào)整。氧化溝的進、出水和轉(zhuǎn)刷的開停及其轉(zhuǎn)速的高低都通過PLC控制。為節(jié)省電耗按運行的實際需要充氧，在每條溝中都設(shè)有DO探頭，當某一溝中DO測定值大于其設(shè)定值時則該溝中的轉(zhuǎn)刷逐臺由高速變?yōu)榈退龠\行。? 由運行方式可見，五溝式氧化溝每條溝每天用于生物處理的時間：1、5號溝為9h，2、3、4號溝為24h。由此可得出五溝式氧化溝的容積利用率為0.75，比三溝式氧化溝的容積利用率(0.55)提高了20%，同樣設(shè)備利用率也提高了20%。另外，采用五溝式氧化溝與采用三溝式氧化溝相比，其池體體積、曝氣轉(zhuǎn)刷數(shù)可減少27

%，工程投資可減少20%～30%，經(jīng)濟效益顯著。另外，五溝式氧化溝能夠?qū)崿F(xiàn)全時反硝化，即五溝中總有一溝處于缺氧反硝化運行狀態(tài)。全時反硝化可達到更高的脫氮效率，減少耗氧量，并節(jié)省能耗。而三溝式氧化溝每天只有13.5h處于反硝化運行狀態(tài)。?

2　運行效果

該工程自1994年6月投產(chǎn)以來一直滿負荷運行。在運行的前幾年主要處理工業(yè)廢水，其進水BOD5、SS、COD高且變化幅度大，年平均進水水質(zhì)指標值超過設(shè)計值。后幾年，隨著城市污水管網(wǎng)的不斷完善則城市生活污水的接入量逐年增加，污水廠進廠水質(zhì)指標值逐 年下降(見表1)，進水水質(zhì)指標值超過設(shè)計值的天數(shù)逐年減少，進而年平均進水水質(zhì)指標值逐漸下降到設(shè)計值。

表1　每年進水水質(zhì)指標值超設(shè)計標準天數(shù) d

年份	BOD5(＞350mg/L)	SS(＞250mg/L)	COD(＞1000mg /L)
1994	160	64	61
1995	167	37	50
1996	138	33	19
1997	73	26	10
1998	91	34	25
1999	46	50	23
2000	20	52	9
2001	23	32	15

由表1可知，雖然進水水質(zhì)指標值高于設(shè)計值，且水質(zhì)變化幅度大(最高日進水BOD5是設(shè)計值的4倍)，但出水BOD5、SS、COD

仍能滿足排放要求，充分體現(xiàn)了氧化溝耐沖擊負荷、運行穩(wěn)定的特點。?

3 存在問題及分析

①進水污染物濃度高、變化幅度大，特別是進水呈酸性(常年進水的pH值為6.5左右，最低pH值為3～4)，嚴重影響生物處理系統(tǒng)的運行并降低了設(shè)備的使用壽命，如進廠管道就曾因腐蝕而塌陷。污染物濃度高、變化幅度大反映了排放廢水工廠的內(nèi)部預(yù)處理沒有達到要求。? ②有時出水中氨氮濃度仍偏高，氨氮去除率低，不能滿足現(xiàn)行的《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)中的二級標準要求。其原因主要有二，一是進水NH3-N濃度高(為100mg/L左右) 而pH值和堿度低(為200mg/L左右)。進水NH3-N與堿度的比值過低導(dǎo)致了NH3-N的硝化難以完成，從而不能完全發(fā)揮該工藝全時反硝化的特點；二是該工程全部采用了國產(chǎn)設(shè)備，其故障率高,因而影響了工藝的正常運行。針對上述問題，采取的對策是嚴格控制工業(yè)廢水的排放和提高設(shè)備的質(zhì)量。首先應(yīng)重點控制排水呈酸性的和排放含高濃度NH3-N廢水的企業(yè)，對前者嚴格要求其進行廠內(nèi)預(yù)處理至中性后方能排入城市排水管網(wǎng)，對后者要求其進行廠內(nèi)脫氮(可采用吹脫等經(jīng)濟的方法)；其次，對曝氣轉(zhuǎn)刷等關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)優(yōu)先選用國外產(chǎn)品。? ③一期工程的進水磷含量較低(1～3mg/L)，其大部分被微生物同化利用，出水磷含量可穩(wěn)定在0.5mg/L以下。但隨著城市生活污水接入量的增加則進水BOD5/P的比例有減小的趨勢，故僅依靠微生物的同化作用不能滿足出水磷的排放要求。五溝式氧化溝同三溝式氧化溝一樣，沒有一個絕對的厭氧段，因而生物除磷的能力有限。此外，在一期工程的運行過程中也發(fā)現(xiàn)，增加曝氣量會導(dǎo)致出現(xiàn)大量泡沫，其帶動污泥上浮而造成污泥流失。再者，五溝式氧化溝中的污泥濃度也分布不均，其邊溝污泥濃度為中間溝的1倍左右。上述問題需通過對五溝式氧化溝進行改進來加以解決。

4　結(jié)語

五溝式氧化溝耐沖擊負荷，出水

水質(zhì)穩(wěn)定。其容積利用率高達75%，因而可節(jié)省大量投資。五溝式氧化溝能實現(xiàn)全時反硝化脫氮，故可獲得更高的脫氮效率。但同時它也存在需進一步提高除磷效率、各溝中污泥濃度分布不均等問題，有待進一步完善。