深井曝气工艺处理市政污水的运行研究

张玉魁 康慧敏 孙金猛 许隽波

（北京郎新明环保科技有限公司 北京 100000）

引言

目前，国内城市污水处理厂主要采用生物膜法、活性污泥法等处理市政污水，常见的工艺有生物接触氧化、A2/0、倒置A2/O、氧化沟、CASS等，这些工艺都能取得较好的处理效果，但也存在着不同程度的缺陷，如占地面积大、投资成本高、抗冲击负荷能力弱等。深井曝气废水处理技术是利用潜置于地下的竖向反应器对污水进行超深水好氧生物处理，是由20世纪70年代中期英国ICI公司开发研究成功后，不断完善和发展的一种新的好氧生物处理废水技术,具有氧利用率高、占地面积小、耐冲击负荷能力强等优点。目前在国内，深井曝气工艺已经在印染生产废水、啤酒废水等废水处理中取得了广泛的应用[1,2]，并取得了较好的处理效果。

1 工程概括

黄岛污水处理厂二期设计规模4×104m3/d，进水主要由部分工业废水与生活污水组成，设计进、出水水质见表1：

表1 设计进、出水水质

2工艺设计

2.1 工艺流程说明

污水处理工艺流程见图1：

图1 工艺流程图

污水经粗格栅、细格栅、曝气沉砂池及初沉池等进行预处理后，进入生化段进行生化处理，以去除大部分COD、BOD、NH3-N、TN及TP等污染物，然后进入砂滤池对SS及TP进行进一步处理，处理后再经消毒后即可达标排放。初沉池污泥及悬浮澄清池的剩余污泥一起排入污泥均质池，再通过脱水机压成泥饼后外运至污泥处置单位。

预处理段、砂滤池及消毒都是采用的常规方法，这里只对深井曝气反应系统进行详细介绍。

2.2 生物处理部分—深井曝气反应系统

深井曝气反应系统是整个处理系统的核心部分，主要包含顶部池、缺氧反硝化池、深井氧化反应区和悬浮澄清池，如图2所示：

图2 深井曝气反应系统

（1）顶部池

顶部池直接与上升管和内筒相连，水平除气板安装在池底以上1m的位置，混合液从曝气井顶部上升管流出经除气板后循环至内筒，除气板可以防止混合液在池内循环时造成的短流并提高气体的分离效率。

（2）缺氧反硝化池

缺氧反硝化池是将曝气深井内硝化产生的硝态氮进行反硝化的场所。由脱氧单元、反硝化单元1和反硝化单元2组成，每口深井含两组缺氧池。硝化液由深井内筒流出后与进水混合进入脱氧单元，以脱除混合液中含有的气泡，保证反硝化所需的缺氧环境。脱氧后污水经上流-下流挡板配置进入反硝化脱氧单元1和2中进行反硝化。

（3）深井氧化反应区

深井反应器共3座，单井尺寸为3.2m×92m。内筒直径1.505m，为底部开口，深约77m，内设预氧化区、混合区和深度氧化区。预氧化区位于深井上部，包括内筒下降区及内筒和井筒之间形成的环形空间上升区，主要对污水进行预氧化去除污水中的大部分有机物；混合区位于井深度为3/4的位置，主要由混合控制器控制曝气井内的复循环液体的速度，将靠近内筒底部的内筒和上升管之间的区域封闭，控制内筒里水流的速度并保持在设定的范围内以提高水流在上升区域内的停留时间，同时使空气与混合液更好的融合以保持适当的生物性能；深度氧化区位于深井底部，此区域内的高溶解氧对污水进行深度处理，从而保证出水水质。

（4）悬浮澄清池

经过处理的污水通过深提取管和浅提取管以适当的比例进入到悬浮澄清池中，每口深井对应4组悬浮澄清池，其表面负荷为1.03m3/m2·h。污水进入悬浮澄清池后，污水中所含的过饱和气体因压力的减小，以细小的气泡形态释放并附着于污泥絮体上，使污泥能浮于水面，然后通过上刮板将浓缩后的污泥刮回至污泥槽，小部分下沉的污泥通过下刮板也及时刮回污泥槽，刮回的污泥与进水一期回流至深井。

3 深井曝气工艺处理效果

水厂投入运行后，出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准，一年内水厂进出水COD、NH3-N情况见图3、图4。

图3 进出水COD情况

图4 进出水NH3-N情况

从图3和图4中可以看出，运行过程中出水COD及NH3-N一直比较稳定，当进水COD及NH3-N偶尔出现严重超标情况时，出水无明显波动，抗冲击负荷能力较强。TP、TN、SS及BOD5等水质指标在不定期抽检及第三方检测中也都能稳定达标。

4 深井曝气工艺运行注意事项

（1）深提取管中提取流速保持在1.5m/s以上，以保持混合液中的溶解气体，避免溶解气体因上升过程中压力减小从水中逃逸出来，从而降低悬浮澄清池的分离效果。

（2）根据顶部池与缺氧反硝化池间的液位差及反硝化所需的内回流比调整阀门的开启度，控制合适的内回流量。

5 深井曝气工艺运行优缺点

深井曝气工艺与常规活性污泥法相比，实际运行过程中具有以下优点：

（1）启动时间短，常规好氧生化处理工艺调试时间一般在1～2个月，深井曝气工艺只需3～7天。

（2）污泥量少，深井曝气法污泥产量比普通活性污泥法减少20%。

（3）受气温变化影响小，由于深井垂直置于地下，池中的水温受气候影响很小，在全年时间里能维持稳定的处理效率。

（4）无丝状菌造成的污泥膨胀问题，深井曝气改变了丝状菌的形态，不会发生丝状菌造成的污泥膨胀，便于污泥的固液分离。

（5）耐水力和有机冲击负荷能力强，深井曝气属于完全混合型流态，在污水入口处与几十倍的回流水瞬时混合稀释并以较高的流速流动，同时高压条件下氧在水中的溶解度和穿透能力都大幅增加，大大增强了微生物的活性，强化了对污水中COD的降解能力。

深井曝气工艺运行中存在的主要缺点是启动程序比较繁琐，对操作人员要求较高；并且运行过程中内回流比、深提取管内流速都是通过控制阀门开启度实现的，需要操作人员具备较高的理论知识和操作经验。

结语

从黄岛污水处理厂运行情况来看，深井曝气工艺具有启动时间短、产泥量少、抗冲击负荷能力强、无污泥膨胀问题及受外界气温影响小等优点，运行稳定，对于用地紧张及室外气温低的北方地区，具有较广阔的应用前景。

参考文献

[1]梅荣武，沈浙萍，韦彦斐．水解酸化-深井曝气-脱气-二沉池工艺处理印染废水工程实例 [J]．环境工程，2011，29(6)：12-15．

[2]杜新宪．深井曝气工艺在啤酒生产废水处理中的应用[J]．新疆环境保护，2009，31(1):09-12．