Carrousel氧化沟在六安市城区污水处理中的应用
摘 要:为改善城区水环境质量,六安市建造了第一座污水处理厂——城北污水处理厂,它采用改良型Carrousel氧化沟工艺。结合工程实例,阐述了改良型Carrousel氧化沟技术原理、工程特点及工艺流程,分析了该技术在六安市城区试运行效果及其产生的效益。实践表明:六安市城区污水经改良型Carrousel氧化沟技术处理后,主要污染物CODcr、BOD5、SS及NH3-N平均去除率分别为78.4%、83.3%、84.5%、58.4%,出水达到城镇污水处理厂二级排放标准,工艺运行较稳定,处理效果良好,具有显著的环境、经济和社会效益。
关键词:Carrousel氧化沟技术;污水处理;脱氮除磷
据分析,生活污水中含有大量的N、P、SS、BOD、COD等污染物[1],对城市流域环境危害极大。目前六安市城区每天约产生6万吨的生活污水,绝大多数生活污水未经处理便直接排入淠河,同时城区还产生大量的工业废水,仅2004年城区污水排放总量就高达4500万吨。城区污水对六安市淠河流域水环境影响非常突出,因此加强城区污水的处理已迫在眉睫。2005年以来,城区部分污水经改良型Carrousel氧化沟技术进行集中处理,不仅污水得到了净化,使城区水环境大为改观,而且对淠河乃至淮河的水污染治理具有重要的现实意义。
1 改良型Carrousel氧化沟处理系统
1.1 工程概况
六安市城北污水处理厂位于市区北端,顺应城区东南高西北低的地势而建。设计近期规模80000m3/d,采用改良型Carrousel氧化沟工艺。其设计进水水质为:CODcr=370mg/L,BOD5=180mg/L,SS=210mg/L,NH3-N=35mg/L,处理后的污水排至苏大雁流入淠河,最终汇入淮河。污水处理厂污水排放执行国家二级标准,即:CODcr≤100mg/L,BOD5≤30mg/L,SS≤30mg/L,NH3-N≤30mg/L(水温≤12℃时),NH3-N≤25mg/L(水温>12℃时)。
1.2 技术原理与工程特点
1.2.1 技术原理
氧化沟技术是20世纪中叶发展起来的一项污水处理技术[2],由于其自身的优势,已逐渐成为污水处理厂的技术主流。经过几十年的发展和工艺改进,目前在我国污水处理工程中应用技术相对成熟、处理效果较好的氧化沟主要有卡鲁塞尔型、奥贝尔型、一体化氧化沟、T型及DE型氧化沟五种[3]。1967年,DHV公司发明了第一代Carrousel氧化沟系统,实践证明,Carrousel氧化沟技术是二级污水处理技术中最可靠的技术之一[4]46。六安市氧化沟技术采用改良型Carrousel工艺。在厌氧池中,污水在兼性厌氧发酵菌的作用下,将部分大分子有机物转化成小分子的挥发性脂肪酸(VFA),聚磷菌吸收这些小分子有机物合成聚B-羟基丁酸(PHB)并将体内存贮的聚磷酸盐以PO3-4-P的形式释放出来。在氧化沟中,好氧、缺氧交替出现,具有硝化、生物除磷和反硝化条件。在缺氧区,反硝化菌通过反硝化作用,将NO3-N、NO2-N转化成N2逸出;同时一部分聚磷菌分解细胞内的PHB,产生的能量进行磷的吸收和聚磷的合成,从而达到脱氮和部分脱碳除磷的目的。在好氧区,硝化细菌通过生物硝化作用将水中的NH3-N及有机氮氨化合成的氨氮,转化成硝酸盐,同时降解大部分的BOD;聚磷菌将污水中的溶解性磷超量吸收至体内,以聚磷酸盐的形式贮存起来,最后随污泥而排放,从而达到除磷的目的[4-6]47。废水和活性污泥以及各种微生物在沟渠中作不停地循环流动,完成对废水的氧化、硝化与反硝化处理。
1.2.2 工程特点
该污水处理工程采用改良型的Carrousel氧化沟工艺,具有以下特点:①由于具备厌氧——缺氧——好氧条件,因此它不仅具有降低CODcr、BOD5、SS功能外,还具有脱氮除磷功能;②在氧化沟中含大量的循环混合液,使进水达到快速混合稀释,对污水的水质水量具有较强的抗冲击负荷能力,出水水质较稳定;③氧化沟不需专门设置一套内循环反硝化系统,它自身的循环混合液量可满足反硝化的需要,降低了能耗和运行费用;④氧化沟法泥龄较长,剩余污泥泥量少且稳定。
1.3 工艺流程
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污水首先经过粗细格栅去除悬浮物后流入沉砂池,沉砂池采用圆型旋转流式,用于除去污水中比重较大的无机颗粒。经预处理的污水进入厌氧池,与从二沉池返回的生化污泥混合,此阶段溶解氧和氧化态氮均接近零,除磷菌体将体内的聚磷酸盐水解,释放出正磷酸盐和能量,有利于下一步充分吸磷。污水经厌氧池后流入氧化沟,利用微生物菌群降低和去除污水中的污染物质(见图1)。本氧化沟2座,总容积51300m3,水力停留时间15.4h。由于氧化沟容积大,运行水力停留时间长,对水温、水质、水量的变动有较强的适应性[7]。二沉池采用中心进水、周边出水的辐流式沉淀池,主要对生化处理后的混合液进行固液分离。污泥泵房主要将活性污泥回流至生化处理系统,维持生化系统浓度,保证其生化反应能力,并将剩余污泥提升至污泥浓缩水间。本工艺采用浓缩——脱水处理工艺降低污泥含水率。首先采用转筛过滤器污泥浓缩机进行浓缩脱水,然后采用卧螺式离心脱水机进一步脱水,这样,大大降低污泥含水率和减少污泥体积,便于污泥外运。
2 运行效果分析
该污水处理厂自2005年进入试运行阶段以来,对污水中各污染物有着良好地去除作用,工程经调试后,8～9月市环境保护局进行随机水质监测(见表1)。由于“十五”期间,六安市城区水域主要为有机类、三氮类污染,因此选CODcr、BOD5、SS和NH3-N为主要污染物,对其去除效果进行分析(见图2～图3)。
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由图2和图3可知,进水CODcr浓度为249～362mg/L,经过改良型Carrousel氧化沟工艺处理后,可降解至70mg/L以下,平均去除率为78.4%;进水BOD5浓度为150～191mg/L,经处理后,可降解至30mg/L以下,平均去除率为83.3%;进水NH3-N浓度为43.5～70mg/L,经处理后,出水在25mg/L以下,平均去除率为58.4%;进水SS浓度为159～210mg/L,经处理后,出水在40.3mg/L以下,平均去除率为84.5%。由此可见,污水厂进水水质波动较大,出水水质比较稳定。污水厂出水水质基本达到城镇污水处理厂国家二级排放标准,对CODcr、BOD5、SS和NH3-N都有着良好的去除效果,但仍需进一步进行优化控制的相关研究,提高处理效果。
3 效益分析
3.1 环境效益与社会效益
污水处理工程建设对于改善城市生态环境,保障人民身体健康具有极其重要意义,其环境效益将日益明显。六安市城区污水通过该处理厂处理
后,各种污染物负荷大幅度降低,其中CODcr消减7300t/a,BOD5消减4380t/a,SS消减5256t/a,NH3-N消减292t/a,由于削减了大量的污染物质,可有效地改善淠河乃至淮河流域的水环境质量。污水厂的出水作为农灌和部分工业用水,可有效地节约水资源,并且可改善六安市城市的投资环境,促进经济效益、社会效益、环境效益同步发展,促进城市的可持续发展。
3.2 经济效益
六安城北污水处理工程能产生一定的直接经济效益和间接经济效益。其表现如下:①污水处理厂的出水可用于农业灌溉,污泥中含有丰富的氮磷钾等肥份,经过适当处理后,污泥可作高效的农肥,泥饼并可作养鱼的饲料;②使水源免受污染,降低给水处理费用和基建费用;③使水质改善,避免水产品、畜产品、粮食作物减产,保证农牧渔业的生产发展;④提高工业用水水质,并可减少企业污水处理费用,减轻企业负担,为企业扩大再生产创造条件。
4 结论
(1)通过试运行期间水质监测结果可得出:六安市城区污水经改良型Carrousel氧化沟技术处理后,CODcr平均去除率约为78.4%,BOD5约为83.3%,SS约84.5%,NH3-N约为58.4%。出水达到城镇污水处理厂国家二级排放标准,工艺运行较稳定,处理效果良好,但仍需进一步进行优化控制的相关研究与改进,提高处理效果。
(2)六安城区污水经城北污水处理厂处理后,可产生显著的环境、经济和社会效益。
(3)由于目前六安市排水管网不健全,且多为雨污合流,城北污水处理厂的进水水质不稳定,日处理量仅为4万吨,尚未能满负荷运行而发挥更大的作用。
参考文献:
[1] 牛春荣.东营市城市生活污水处理系统的研究[J].西南民族大学学报,2003,29(6):80-83.
[2] 岳昕.居住小区生活污水处理的工程实践[J].生态科学,2003(5):168-170.
[3] 苗洪波.几种氧化沟工艺的比较分析[J].四川化工,2004(6):42-45.
[4] 陈学群.Carrousel氧化沟技术发展研究[J].煤矿环境保护.2002(4):46-49.
[5] 赵书华.改良型Carrousel2000氧化沟工艺的优化控制[J].江苏环境科技,2004(3):15-16.
[6] 刘长荣.Carrousel氧化沟的脱氮除磷工艺设计[J].中国给水排水,2002(1):67-69.
[7] 田雅琼.矿区生活污水采用氧化沟处理技术的实践
[J] 煤炭工程,2003(8):18-19.
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