新型一體化氧化溝工藝的節(jié)能特點

1、新型一體化氧化溝工藝的節(jié)能特點 06-03-08 15:03:00 作者：鄧榮森 俞天明 王濤編輯：studa9ngns摘要：以成都城北污水處理廠為例，對合建式一體化氧化溝作了簡單介紹，從實際工程角度對其節(jié)能特點作了分析，指出其之所以節(jié)能主要在于實現(xiàn)了污泥自動回流、水力內(nèi)回流及優(yōu)化運行的管理方式。 關(guān)鍵詞：合建式一體化氧化溝 節(jié)能 污泥自動回流 水力內(nèi)回流 到2010年，我國城市污水治理率將從目前的不到10%提高到40%，這個任務(wù)非常艱巨，而資金緊缺則會是面臨的首要問題。因此，選擇并推廣一些適合中小城市、具有高效、節(jié)能、投入低而且可靠的污水處理新技術(shù)有著巨大的現(xiàn)實意義。近幾年發(fā)展較快的一體化氧

2、化溝技術(shù)對解決上述問題有針對性，其較多的經(jīng)濟(jì)和節(jié)能特點是該技術(shù)得以廣泛推廣的基礎(chǔ)。目前應(yīng)用該技術(shù)在國內(nèi)興建的污水處理廠已超過10余座，現(xiàn)以四川省示范工程成都城北污水處理廠為例，闡述該技術(shù)在節(jié)能方面的特點。1城北污水廠概況城北污水處理廠的工藝流程如圖1。該污水廠設(shè)計處理水量為1104m3/d，考慮N、P的去除，在氧化溝前段設(shè)置缺氧段和厭氧段，設(shè)計停留時間為15 h，其中缺氧段為2 h，厭氧段為1 h。氧化溝的總有效容積為5 953m3，有效水深為4.5 m，溝寬為10.5 m。設(shè)計污泥濃度MLSS=3000 mg/L，污泥負(fù)荷為0.1kgBOD5/(kgMLSSd)。該污水廠實現(xiàn)整套設(shè)備國產(chǎn)化，

3、主要設(shè)備包括：D1000mm，L9000 mm的轉(zhuǎn)刷2臺，配用電機的功率為45 kW；7.5 kW的水下推進(jìn)器2臺，設(shè)置于主溝，2.2 kW的1臺，設(shè)置于缺氧段，0.75 kW的2臺，缺氧段和厭氧段各1臺。經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)如下：投資為761.46 元/m3，運行費用為0.2 元/m3。設(shè)計進(jìn)水BOD為100150 mg/L，COD為200300 mg/L，SS為250 mg/L。設(shè)計出水水質(zhì)達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 89781996)的一級標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。表1污水廠進(jìn)、出水水質(zhì)mg/L項目CODBODSSNH3-NTN進(jìn)水77.957855153225411327.818 30.7進(jìn)水

4、平均值197.473.2123.12023.4出水26.046.09.220.63.021.00.82.33.112.4出水平均值33.615.413.11.56.9該廠出水TP指標(biāo)未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)(0.5mg/L)，主要是由于進(jìn)水有機物濃度 較低及運行調(diào)試期間未正常排泥所致。目前總磷去除率可達(dá)70%左右，若排泥正常則去除率更高。2節(jié)能特點及機理2.1固液分離和污泥無泵自動回流一體化氧化溝比常規(guī)活性污泥法具有節(jié)能優(yōu)勢，其首要特點在于用固液分離器取代了傳統(tǒng)的二沉池，并同時實現(xiàn)了污泥無泵自動回流。固液分離器的設(shè)計表面負(fù)荷一般為5065m3/(m2d)，該值是傳統(tǒng)二沉池設(shè)計的1.52倍。成都城北污水處理

5、廠的固液分離器采用側(cè)溝式和中心島式(尚未啟用)，在固液分離的 同時實現(xiàn)污泥自動回流，省卻了一道機械回流，從而大大降低了運行能耗。傳統(tǒng)的氧化溝法須設(shè)污泥回流系統(tǒng)，以MLSS=4000mg/L，SVI=150設(shè)計，就需100%的回流比，該回流比需設(shè)置NWL2408立式污泥泵2臺，運行功率為22 kW，電耗增加約0.053 (kWh)/m3。而實現(xiàn)污泥自動回流，則節(jié)能可達(dá)15%左右。固液分離及回流機理見圖2。主溝內(nèi)混合液在流經(jīng)組件進(jìn)入分離器內(nèi)部時，由于特殊的分離器組件結(jié)構(gòu)和水力條件，流動方向發(fā)生了多次變化，客觀上消耗了液流的能量，為固液分離打下了基礎(chǔ)。分離后的污泥通過絮凝，體積變得越來越大，在其沉降

6、過程中，不斷受到從主溝進(jìn)入到分離器內(nèi)的液流向上的沖擊，形成污泥反沖。當(dāng)這一沖擊作用與污泥的重力持平時，污泥便懸浮在分離器中，保持動態(tài)靜止，形成一懸浮污泥層。當(dāng)混合液由下而上通過懸浮層時，混合液中的污泥便被懸浮污泥“網(wǎng)捕”下來，這就比傳統(tǒng)二沉池單靠靜沉作用多了一重作用。在分離器底部，混合液受到組件下側(cè)板的反力作用，該力可分解組件下側(cè)板流動的兩束流上向流和下向流，因流速差的存在形成壓力差，該壓力差就直接導(dǎo)致了污泥自動回流。成 都城北污水廠一年多的運行情況表明，只要保證固液分離器底部的推動力并及時排泥，就能 保證穩(wěn)定的分離及回流效果。2.2水力內(nèi)回流合建式一體化氧化溝其節(jié)能之處不僅在于曝氣/沉淀一體

7、化，實現(xiàn)了污泥無泵自動回流(見圖3中的a)，還在于直接將缺氧區(qū)和好氧區(qū)共壁合建實現(xiàn)了水力內(nèi)回流。該設(shè)計的獨到之處在于硝化液是通過好氧區(qū)的循環(huán)流動直接流至缺氧區(qū)，與厭氧池中的出水混合后進(jìn)行反硝化反應(yīng)的，這樣就再次省卻了一道機械內(nèi)回流，并充分利用了一體化氧化溝的能量分區(qū)及水 力分布特點(見圖3中的b)。固液分離器和轉(zhuǎn)刷分別位于氧化溝的兩側(cè)，氧化溝在本質(zhì)上屬于延時曝氣，污泥負(fù)荷很低，曝氣池內(nèi)氧利用率高，使好氧段溶解氧濃度只要達(dá)到1.52.0 mg/L就能較好地去除BOD 及進(jìn)行硝化反應(yīng)。而在分離器底部及缺氧區(qū)內(nèi)回流進(jìn)口處為好氧段的溶解氧最低處，經(jīng)測定只有0.6 mg/L左右，實際上已經(jīng)處于缺氧階段(

8、可稱為預(yù)缺氧段)，并進(jìn)行著小規(guī)模的反硝化反應(yīng)。其回流比的大小對缺氧區(qū)溶解氧濃度影響不大，而氧化溝的完全混合加循環(huán)推流 的獨特水力特征，保證了在不用外加能量的情況下保持300%600%的回流比。而一般A2/O 法為取得良好的脫氮效果，通常要求有200%500%的高回流比。以設(shè)計r=200%，Q= 1104m3/d的機械內(nèi)回流系統(tǒng)為例，需設(shè)置WQ801245潛污泵1臺，運行功率為45 kW，意味著電耗增加0.108 (kWh)/m3，而且高回流比往往會使缺氧段溶解氧濃度升高而影響脫氮效果。相比之下，一體化氧化溝的內(nèi)回流就具有節(jié)省能耗及控制簡單兩方面的優(yōu)勢 ，僅水力內(nèi)回流就可節(jié)能近30%。當(dāng)原水流經(jīng)厭氧池后，可快速降解有機物濃度大大增加，其出水與水力內(nèi)回流的硝化液混合(經(jīng)測定在混合處的COD/TN7.2)，即充足的碳源、理想的DO條件及高回流比的硝化液使反硝化反應(yīng)進(jìn)行得非常徹底。反應(yīng)的結(jié)果是NO3-作為電子受體代替溶解氧 去除大量的有機物質(zhì)，使整個系統(tǒng)耗氧量可節(jié)省近1/3，從而進(jìn)一步降低了運行費用。此外，缺氧段反硝化反應(yīng)的順利進(jìn)行，也為厭氧池磷的釋放打下了基礎(chǔ)