奧伯爾氧化溝工藝在某污水處理廠的應用
山東某市是環渤海經濟帶上的一個重要工業城市，中心區各類污水排放量達到17×104 m3/d，其中工業污水約占70%。由于受化工廠、紙箱廠等重點污染源超標排放的影響，污水中BOD、COD、pH、SS、揮發性酚、油類及重金屬鉛、鎘、砷等污染物濃度都嚴重超標。根據這一水質特點，山東某市污水處理廠設計采用了奧伯爾(Orbal)氧化溝處理工藝。處理流程如圖1所示。
圖1 工藝流程圖
1 工程概況
1.1 設計規模
由中國市政工程某設計研究院主持設計的山東某市污水處理廠一期工程，流量為10×104 m3/d,最大設計流量5 417 m3/h，平均流量4 167 m3/h。
1.2 水質情況
污水處理廠進、出水水質見表1。
表1 進、出水水質 mg/L
1.3 主要工段設計參數
① 機械處理段
平流曝氣沉砂池2座，總停留時間4 min(高峰時)，水平流速0.1 m/s，有效水深2.67 m，單位曝氣量0.2 m3/(m3.h);初次沉淀池2座，圓形，直徑42 m，有效水深3.2 m，表面負荷2.1 m3/(m2.h)，水力停留時間為1.5 h，出水堰負荷10.8 m3/(m.h)。
② 生物處理段
厭氧生物選擇池：停留時間1 h(平均時流量)，有效容積V=4 200 m3，設計水深5 m。
奧伯爾氧化溝(兩組)：污泥齡9 d，污泥負荷0.123 kgBOD5/kgMLSS，容積負荷0.431 2 kgBOD5/(m3.d)，混合液濃度3.5 g/L，剩余污泥產率0.9 kg/(kgBOD5.d)，剩余污泥量12 150 kgDS/d，反硝化/硝化體積比25%，反硝化率75%;總池容31 420 m3，內、中、外三溝道的容積分配為17%、33%、50%，水力停留時間為8.02 h，總標準需氧量為1 408 kg/h，供氧分配比例為外溝、中溝、內溝52∶30∶18，溶解氧分配為外溝、中溝、內溝0∶1∶2 mg/L。
最終沉淀池(4座)：水力負荷0.93 m3/(m2.h)，有效水深4 m，水力停留時間3.2 h，出水堰負荷5.1 m3/(m.h)，回流污泥濃度7.0 g/L，污泥回流比100%。
③ 污泥處理段
濃縮池兩座：設計固體表面負荷50 kg/m3，停留時間2 d，濃縮后污泥濃度60 g/L。
污泥消化池：污泥消化時間20 d，中溫消化溫度35 ℃，消化池總有效容積15 600 m3，直徑22.3 m，總高度27.44 m，沼氣產率0.3 m3/kgVSS，沼氣產量5 377 m3/d，機械攪拌能力3 060 m3/h，消化池頂部設計氣壓值5.39 kPa。
2 工藝設計特色
① 由于污水處理廠進水中SS波動極大，在工藝小試過程中觀察到來水的SS最高時達到1 000 mg/L，已超過微生物可以接受的濃度，因此設計采用了初沉池來解決這個問題，避免了SS對生化處理過程的
② 氧化溝前設置生物選擇池，將進水和回流污泥(回流率100%)迅速混合，在對高底物濃度原污水進行均勻生物接種后，根據微生物選擇理論，處以饑餓狀態的主要微生物菌膠團在高底物濃度下，因具有較高的增殖速率而迅速達到較高的代謝活動，成為優勢微生物，并且在兼氧—厭氧狀態下迅速將易降解的溶解性有機質轉化為儲存于細胞中的有機物(如糖原、聚合羥基丁酸脂等)，并隨后將其轉化成負責形成粘聚性活性污泥絮體的細胞外物質(glycocalyx)，這樣在選擇池中迅速形成沉降性能良好的活性污泥絮體。反之，由于易引起污泥膨脹的絲狀菌的增殖速率在高底物濃度下較低，增殖受到抑制而發展成為劣勢微生物，起到了控制污泥膨脹的作用。不僅如此，由于選擇池中特有的兼氧—厭氧和高底物濃度環境，因而在工藝上有助于提高脫氮和除磷效果。
3 奧伯爾氧化溝特點
① 設備簡單，所采用的表面曝氣系統運行操作簡單，控制靈活，維護方便，工藝運行穩定。
② 特有的外、中、內溝道0-1-2溶解氧分布形式，能達到較高的脫氮效果，總氮去除率最高可達80%以上。
③ 也適用于工業廢水比例高的污水，抗高濃度污染物沖擊負荷性能強，解決了進水中污染物負荷、特別是pH值的波動對水處理工藝的影響。
④ 由于該污水廠進水系統現狀為合流制，故可以有效地抵抗暴雨流量的沖擊。
⑤ 設備投資省，對合理利用外貸資金，成套引進設備和技術有利。
⑥ 為有效地對二沉池進行排泥，采用了美國Envirex公司開發的Tow—brow吸泥機。該吸泥機結構簡單，排泥效果好，采用單一錐形平行于底板安裝的方形斷面吸泥管進行排泥，吸泥管迎水面一側開有從周邊到中心直徑由大變小的吸泥口，能根據池底泥層的厚度變化按比例排泥，防止了短流和排泥不均勻，排泥過程平緩迅速，吸泥管隨橋的轉動在池底旋轉吸入池底的污泥，而不擾動吸泥管上部的污泥，收集的污泥從預埋于池底中心的DN 700 mm排泥管排到池外，排泥量大小由連接在DN 700 mm管末端的套筒式排泥閥控制，簡單方便、運行穩定。整個吸泥橋排泥效率高、運行維護費用小，節約能耗、操作簡單易行。
⑦ 污泥消化加熱系統中采用了套管式泥水熱交換器，其套管采用了波紋管式內外管，不僅大大提高了熱交換效率，而且由于波紋管的特殊結構增加了管子抗壓強度，特別是在外管有壓、內管無壓時，避免了內管被壓癟。另外熱水和污泥在波紋管內特殊急劇的紊流狀態不僅提高了熱傳導效率，而且防止了泥垢和水垢在管壁上的沉積。這些提高了設備的運行安全性能。
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