我用氧化溝實現了同步硝化反硝化！
一、基本情況
工業園區污水處理廠某氧化溝設計處理量7500m³/d，實際水量僅2000m³/d左右，工藝采用：高效水解酸化池+改良型奧貝爾氧化溝+深度處理。酸化池池容分別為2000m³；氧化溝外、中、內池容比：3.6:1.5:1；氧化溝池容約6500m³，設計進水水質與生活污水類似，設計出水一級A標。氧化溝結構詳見圖1。
圖中紅色部分為表曝機，共計6臺表曝機，其中外溝4臺，中溝、內溝共用兩臺。外溝加裝有4臺推流器，對外溝表曝機的開停可實現外溝缺氧、好氧的轉變。
因二沉池結構的缺陷，二沉池污泥回流需要開兩臺，每臺水泵的流量為：160m³/h。
因近期進水沖擊比較大，將深度處理的一部分出水回流至進水口來對進水進行稀釋，回流量約為2000m³/d。
二、操作說明
該廠在設計之初未考慮TN指標，氧化溝均采用表曝機曝氣與推流，在筆者的強烈要求下，在外溝加裝4臺推流器，原有表曝機未拆除。
因企業偷排嚴重，各項指標，氧化溝溶解氧下降較為明顯，故而這段時間內加開外溝表曝機，正常情況下加開2臺，嚴重時加開4臺。
由于外溝沒有在線溶氧儀，同時現場沒有便攜式溶氧儀，因此無法對外溝溶解氧進行監測。中溝的在線溶氧儀溶解氧保持在6.0以上（可能是在線溶氧儀的問題，或者是這個水必須是這個溶解氧。）出水各項指標方能滿足排放要求。
整個系統在此階段運行中未投加碳源。
污泥濃度在5.5-6.0g/L之間。SVI在135-145之間。
在運行過程中，硝化液回流泵未開，僅開兩臺污泥回流泵，回流比約為200%（相對于氧化溝每天4000m³的進水量。）
管網來水2000m³/d，出水回流至調節池2000m³/d，酸化池及氧化溝進水4000m³/d，出水口排放量2000m³/d。
三、十日數據變化曲線
說明：二沉池因懸浮物比較多，在經過深度處理后，出水COD在25-30之間徘徊。圖中橫坐標為日期，縱坐標為濃度（單位：mg/L）
上圖中的指標均為回流稀釋后的數據，實際進水指標應該為酸化1的數據乘以2。（由此可見近期企業偷排有多么的嚴重。）
額外的數據：
①氧化溝外溝氨氮在1-3之間變化，內中溝在1-2之間變化，內溝與二沉池氨氮相差不大。
②6日氧化溝外、中、內溝TN分別為：2.77、3.91、2.96。
四、分析
1、COD
在進水COD出現波動時，二沉池出水COD出現一定幅度的波動，該原因主要是因為沖擊負荷導致的二沉池出水帶泥，進而影響二沉池出水COD，在后端經過混凝沉淀及砂濾后，出水口COD在25-30之間徘徊。
2、氨氮
圖中未列出進水氨氮，在收到進水沖擊時，水解酸化池污泥會出現分解，導致酸化池的氨氮較進水口氨氮高出30-40%；
在氨氮出現波動，同時在氧化溝維持一定的溶解氧的情況下，生化出水氨氮幾乎沒有出現波動，說明出現沖擊負荷時，溶解氧的維持很重要。
外、中、內溝氨氮差值不大主要是因為氧化溝強大的稀釋能力造成的。
3、TN（著重分析）
酸化池1的氨氮和總氮差值較酸化2的差值較大，可能的原因是在酸化1內有機氮沒有完全氨化。第6天及第10天，酸化2氨氮與總氮差值較大，如果排除懸浮物對TN的影響，很可能的原因是上游企業排放的有機氮化合物在厭氧環境中很難進行氨化反應，但是根據出水TN判斷這部分有機氮化合物在好氧環境中可以進行好氧氨化。
無論總氮如何變化，二沉池出水TN在較為合理的范圍內波動。在以上數據的分析期間內，氧化溝外、中、內溝均處于好氧環境（唯一的遺憾是沒有外溝溶解氧的檢測數據），且氧化溝外、中、內溝的TN差值不大，且與二沉池出水的TN基本相同，筆者感覺應該是在外溝出現了同步硝化反硝化的原因造成的。
本廠同步硝化反硝化反應的機理分別從宏觀環境及圍觀環境進行分析（以下分析僅為筆者推斷，不合理之處往各位指正）。
宏觀環境：因為在外溝，兩臺表曝機之間有一定的距離，且本廠的氧化溝池深較深（有效水深在5.5m），氧化溝上半部分屬于好氧區域，下半部分屬于缺氧區于；表曝機前屬于缺氧區域，表曝機后屬于好氧區域。從而使氧化溝在不同的空間 上的溶解氧不均勻，且不同時間點上的溶解氧也不同。
微觀環境：由于氧擴散的限制，在微生物絮體內外產生溶解氧梯度，即：微生物絮體表面溶解氧濃度高，以好氧菌及硝化菌為主，深入絮體內部，氧傳遞受阻及外部氧的大量消耗，產生缺氧區，反硝化菌占優，從而形成有利于同步硝化反硝化的微環境。另外在這段期間內，微生物絮體也發生了一定的變化，以前為密實性的，現在較為蓬松，在一定程度上也影響了菌膠團的微環境。
筆者認為：氧化溝的宏觀環境是發生同步硝化反硝化的主要因素。同時來水中較為充足的碳源，更進一步促使該反應的進行。在進水比較穩定，各企業無偷排的期間內氧化溝負荷較低，外溝沒有增開表曝機使其處于一個缺氧環境，使氧化溝變為AO工藝，無法發現是否有同步硝化反硝化現象。
五、結論
氧化溝因其獨特的曝氣方式（指的是表曝機），以及本廠較深的池體，使其可以滿足同步硝化反硝化的宏觀環境。
同步硝化反硝化可以在很少的回流下，使總氮降低到一定程度，可以節省硝化液回流泵的能耗。
六、針對負荷沖擊的措施
以下均是本廠在遇到負荷沖擊時采取的主要措施，不一定適用于每個廠，但是對本廠是絕對有效：
1、增加出水回流，對原水進行稀釋，一方面降低污染物濃度（降低高濃度沖擊的影響），另一方面降低原水中毒性物質的濃度（避免出現高濃度毒性物質對生化系統的影響）；
2、增強水解酸化的效果（筆者已將本廠的水解酸化池做了變動，可以強化水解酸化反應），主要是在一定程度上解毒以及提高可生化性；
3、減少排泥甚至不排泥，維持較高的污泥濃度，待沖擊之后再進行排泥；
4、在氧化溝內投加粉末活性炭（原理具體可參照PACT工藝），主要是吸附難降解有機物提高難降解有機物的停留時間，從而保證出水COD的正常，一般情況下，高濃度沖擊，原水中的難降解有機物較多，很容易導致出水COD超標；
5、維持較高的溶解氧；
6、在調節池及管網允許的前提下，減少進水量；
7、在沖擊特別嚴重的情況下，增開污泥回流及硝化液回流，降低進水對外溝的沖擊。
七、題外話
氧化溝與AAO工藝抗沖擊能力的比較
筆者發現在氧化溝遇到沖擊時，過度的較為平緩，但是AAO工藝在遇到沖擊時，很容易出現問題，原因：氧化溝一般為三溝或四溝結構，AAO一般為多個池子串聯（一般多于5個，且厭氧池容積較小，一般停留時間不超過2h），氧化溝單溝較AAO單池容積大，在同等回流量的情況下對原水的稀釋能力就強，不容易形成較大的沖擊。
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