改良型Carrousel氧化沟工艺在市政污水处理厂中的应用

嘉园环保有限公司　林　莉

改良型Carrousel氧化沟工艺在市政污水处理厂中的应用

嘉园环保有限公司林莉

该文简要阐述了改良型Carrousel氧化沟工艺的工作原理及工艺改进，着重从脱氮除磷效果的角度，介绍了改良型Carrousel氧化沟工艺在市政污水处理厂中的实际应用。

改良型Carrousel氧化沟工艺 脱氮除磷 市政污水

目前，在福建省内各市、县级的市政污水处理厂中，除了接纳生活污水外，还需接纳处理达到《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）相应要求的工业污水，此类污水一般含氨氮和磷的成分比较高，因此，市政污水处理厂内的主体生化处理工艺需做相应的改进，以适应进厂污水在水质和水量上的变化，并且需具备较好的脱氮除磷功能，而改良型Carrousel氧化沟工艺主要加强了其脱氮除磷的作用，因此，对处理含有工业污水的市政污水厂尤其适用。

1　工作原理及工艺改进

1.1工作原理

为了取得更好的除磷脱氮效果，改良型Carrousel氧化沟在普通Carrousel氧化沟前增加了一个厌氧区和缺氧区。全部回流污泥和污水进入厌氧区，可将回流污泥中的残留硝酸氮在缺氧和碳源条件下完成反硝化，为以后的缺氧区创造缺氧条件。同时，厌氧区中的兼性细菌将可溶性BOD转化成VFA，聚磷菌获得VFA将其同化成PHB，所需能量来源于聚磷的水解并导致磷酸盐的释放。厌氧区出水进入内部安装有搅拌器的缺氧区，缺氧区内混合液既无分子氧，也无化合物氧（硝酸根），在此缺氧环境下，污水可提供足够的碳源，使聚磷菌能充分释磷。缺氧区后接普通Carrousel氧化沟系统，进一步完成去除BOD、脱氮和除磷。最后，混合液在氧化沟富氧区排出，在富氧环境下聚磷菌过量吸磷，将磷从水中转移到污泥中，随剩余污泥排出系统。这样即可同时去除BOD、COD，并达到脱氮除磷的目的。

1.2工艺改进

本文所述改良型Carrousel氧化沟主要根据进水氨氮和磷的水质指标，调整前置厌氧区和缺氧区的容积大小，并且对氧化沟内的设备配置进行改良。

若污水厂进水氨氮和磷的浓度较高，可适当加大厌氧区和缺氧区的容积，在保证氧化沟总容积不增大过多的前提下，调整好三个区域的容积比，同时，在进水碳源不足、碳氮比例较低的情况下，还需在缺氧区内增设投加碳源，以提高氧化沟的脱氮除磷效果。

在设备配置方面，通常在缺氧区回流渠的端口处装有一个可调节的活门，可采用内回流门，根据出水含氮量的要求，调节活门张开程度，可控制进入缺氧区的流量。缺氧和好氧区合建式氧化沟的关键在于对曝气设备充氧量的控制，必须保证进入回流渠处的混合液处于缺氧状态，为反硝化创造良好环境。因此，改良型Carrousel氧化沟采用潜水式回流泵来代替内回流门，利用其微扬程、大流量的工作特点，可有效保证回流的效果，并且可维持在低能耗运行。另外，在厌氧区内通常采用潜水搅拌器来混合和维持污泥悬浮。但在实际工程应用中，通常会碰到潜水搅拌器损坏率较高及污泥浓度较高时搅拌效果不明显的问题，因此推荐采用运行较稳定及搅拌效果较好的双曲面搅拌器，与传统的桨叶搅拌相比，具有结构简单、便于安装维护、混合均匀、效率高、能耗低、无死角等特点。

2　实际应用

2.1工程概况

福安市赛甘污水处理厂位于福安市甘棠镇南塘村徐厝溪，主要处理福安经济开发区和甘棠镇产生的污水，除了接纳镇区的生活污水，还包括福安经济开发区和甘棠镇规划工业区的工业污水，这两个区域主要布置电机制造、机电配套、船舶修造加工、食品包装和金属加工等工业，从区域现状引进项目情况来看，工业区内企业主要为低污染企业，但仍需保证脱氮除磷的处理效果。

福安市赛甘污水处理厂分近、远两期建设，近期建设规模2.0万m3/d，远期增建规模2.0万m3/d一组，总处理水量4.0万m3/d。尾水最终的受纳水体为赛江甘棠段。污水处理后尾水应达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B标准（见表1）。

表1　赛甘污水处理厂近期设计进出水水质及处理程度表

2.2工艺流程

福安市赛甘污水处理厂生化处理采用改良型Carrouse氧化沟工艺，消毒采用紫外线消毒工艺，污泥处理采用污泥浓缩池+带式压滤机工艺。主要生产构筑物包括厂区污水泵井、细格栅及旋流沉砂池、改良型Carrousel氧化沟、二沉池、紫外消毒池、巴氏计量槽、配水井及污泥泵井、污泥浓缩池、污泥脱水间及污泥堆棚等。污水及污泥处理工艺流程图如图1所示。

图1　污水及污泥处理工艺流程图

2.3具体设计

福安市赛甘污水处理厂的主体生化工艺采用改良型Carrousel氧化沟，单座设计规模为2.0万m3/d，近期设计1座，远期再设计相同规模的1座。其具体设计参数如下：设计水温：T=15℃；污泥负荷系数：F/M=0.09kgBOD5/（kgMLSS·d）；污泥产率系数：Y=0.55mgVSS/mgBOD5；污泥浓度：MLSS=4000mg/L；有效水深：4.0m；泥龄：30d；厌氧时间：1.5h，厌氧区有效容积：1250m3；前置缺氧时间：2.5h，前置缺氧区有效容积：2083m3；好氧时间：8.5h，好氧区有效容积：7083m3；整座氧化沟总有效容积：10416m3；总水力停留时间：12.5h。

厌氧区、缺氧区和好氧区分别隔开，厌氧区设置单沟，缺氧区设置两沟，好氧区由四个单沟组成，整个氧化沟平面尺寸90.8×30.2m，总高度4.5m。

在氧化沟厌氧区内设双曲面搅拌器3台，达到搅拌和推流的作用，规格为MH2000，叶轮直径2.0m，服务范围是6～14m，功率P=3.0kW，叶轮采用玻璃钢材质，轴采用不锈钢304。

在缺氧区和好氧区内分别设置2台和4台水下推流器，达到推流的作用，其中除好氧区靠近出水口的推进器规格为LFP4/4-2000-52，2.0m聚胺脂叶轮，功率P=4.0kW外，其余5台推进器规格均为LFP3/4-1800-52，1.8m聚胺脂叶轮，功率P=3.0kW。

在氧化沟好氧区内设立轴叶轮慢速表曝机2台，均变频控制，靠近氧化沟出水端配置1台表曝机，型号为：HS-3000，叶轮直径3000mm，功率P=75kW，充氧量157.50kgO2/h，旋转方向从上往下看为顺时针；靠近好氧区进水端配置1台表曝机，型号为HS-3000，叶轮直径3000mm，功率90kW，充氧量190.23kgO2/h，旋转方向从上往下看为顺时针。

为了提高氧化沟的除氮功能，提高氧化沟混合液回流比，取R=4，在氧化沟好氧区与缺氧区交界处配置2台潜水式硝化液回流泵，其中1台变频控制，规格为：流量Q=1600m3/h，扬程H=0.8m，功率P=7.5kW。

在氧化沟出水配制电动可调出水堰门，堰门宽5m，可调高度0.5m，功率P=0.55kW。

氧化沟好氧区内还配置1台DO测定仪，测量范围为0～15.0mg/L，以及1台MLSS测定仪，测量范围为0～8000.0 mg/L。

在水量少、水质指标低时可只开启一台表曝机和一台推进器，以防止混合液沉淀，又达到节能的目的，使运行管理更为灵活。另外，表曝机上均配制变频器，可通过PLC控制系统根据好氧区中溶解氧浓度来调整电机转速，达到减小用电量的目的。水下推流器则需连续运行，防止污泥沉淀，使沟中污水按指定方向流动。

具体构造及设备布置详见图2。

图2　氧化沟具体布置图

2.4运行效果

福安市赛甘污水处理厂已建成并运行1年多时间，虽然进水量尚未达到设计规模，并且进水水质中COD和BOD浓度较低，但是氨氮、TN和TP的浓度却较高，在碳氮比偏低的情况下，没有设置其他脱氮除磷的措施，出水可以稳定达标排放，因此可以说明，改良型Carrousel氧化沟在其中发挥了一定的脱氮除磷作用。具体运行数据见表2。

时间 水量（t/d） 进出水 CODCr（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）NH3-N（mg/L）TN（mg/L）TP（mg/L） pH进水 144 50.6 99 24.3 35.9 3.31 7.28 2014年1月 2637.4出水 25.4 2.4 6 2.98 10.5 0.46 6.87进水 150 53 100 25.7 37 3.37 7.22 2014年2月 2864 出水 25.3 2.4 6 3.42 11.1 0.36 6.8进水 152 54.2 100 25.7 37 3.41 7.26 2014年3月 3516.3 出水 25.2 2.4 6 3.27 10.9 0.38 6.8进水 170 60.8 100 23 34.4 3.12 7.3 2014年4月 3178.6 出水 29.4 2.3 6 2.98 10.5 0.34 6.83进水 179.4 62.3 98 21.7 28.4 2.92 7.39 2014年5月 7711.8 出水 25.2 2.9 8 2.91 15 0.54 7.2进水 166 56.2 91 18.02 26.3 2.70 7.34 2014年6月 10298 出水 29.3 2.8 16 3.22 11.6 0.41 7.22进水 158.6 55.3 87 18.57 29.9 2.76 7.35 2014年7月 9509.8 出水 28.9 2.8 17 3.5 10.8 0.4 7.29进水 155.4 54.3 95 19.34 28.7 2.83 7.32 2014年8月 11537.1 出水 26 2.6 17 2.87 10.8 0.38 7.25进水 150.5 51.9 111 18.96 29.6 2.83 7.29 2014年9月 12019.1 出水 23 2.5 18 2.45 10.5 0.33 7.19进水 181.6 63.7 118 22.4 36 2.04 7.34 2014年10月 9200.7 出水 23.2 2.6 17 3.15 12.1 0.37 7.24进水 136 42.3 119 17.5 29.1 2.17 7.37 2014年11月 9914.1 出水 26.2 2.6 16 3.69 16 0.43 7.34进水 146 54.6 123 19.4 26.9 2.22 7.41 2014年12月 9896 出水 28.4 2.5 16 3.88 16.4 0.48 7.26

3　结论

综上所述，改良型Carrousel氧化沟工艺可根据设计进水水质调整厌氧区和缺氧区的容积大小，并对各区的设备配置做相应的调整，提升了其脱氮除磷的处理效果，面对工业污水在市政污水厂内比重的日益增大，采用脱氮除磷处理效果更好的改良型Carrousel氧化沟工艺具有一定优势。

［1］ 北京市市政工程设计研究总院.给水排水设计手册（第5册，城镇排水）［M］. 北京：中国建筑工业出版社，2004.

［2］ 高延耀. 水污染控制工程（下册）［M］.北京：高等教育出版社，1989.

［3］ 张自杰. 排水工程（下册）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2000.

［4］ 催玉川. 城市污水厂处理设施设计计算［M］. 北京：化学工业出版社，2011.

［5］ 邓荣森. 氧化沟污水处理理论与技术［M］. 北京：化学工业出版社，2010.