改良型Carrousel氧化沟在污水处理中的应用

文_赵军 周其胤，2

1.安徽美自然环境科技有限公司 2.合肥工业大学资源与环境工程学院

饶阳县第二污水处理厂主要处理县开发区范围内的生活污水及达到《污水排入城镇下水道水质指标》（CJ343-2010）标准的工业废水。此类污水一般CODCr、氨氮和磷等浓度偏高。同时，饶阳县第二污水处理厂可用地块面积较小。为保障出水水质达标排放，主体生化处理工艺需改进，以适应进水水质和厂区实际面积，并且需具备良好的脱氮除磷功能。

1 改良型Carrousel氧化沟

1.1 改良型Carrousel氧化沟的工艺原理

为了取得较好的脱氮除磷效果，改良型Carrousel 氧化沟在普通Carrousel 氧化沟前增加了厌氧池，二沉池污泥回流进入厌氧池。厌氧池出水进入改良型Carrousel氧化沟，改良型Carrousel氧化沟是在“跑道型”氧化沟的基础上进行的改进，其由外、中、内3 个同心圆形沟渠组成，如图1 所示。改良型Carrousel 氧化沟与二沉池为“同心圆”，二沉池位于Carrousel 氧化沟的中心。污水由外沟进入中沟再进入内沟，污水在各沟内循环后有机物逐步被降解，最后经中心岛的可调堰门流出，至二沉池。

二沉池出水经深度处理后，再经过消毒后可达标排放。深度处理采用美自然专利技术“生活污水的保温生物介质氧化处理方法”。

图1 氧化沟结构示意图

1.2 改良型Carrousel氧化沟的工艺特点

与传统的氧化沟相比，改良型Carrousel 氧化沟有以下特点：

①为避免污泥膨胀和强化生物脱氮除磷，在Carrousel 氧化沟之前增设了厌氧池。

②改良型Carrousel 氧化沟技术流程简单，氧化沟和二沉池采用同心圆方式，池壁共用，减少了占地和基建费用。

③改良型Carrousel 氧化沟采用可提升微孔曝气器，曝气效率高，分单元安装，容易更换、控制，运行稳定，节能效益显著。

2 污水处理中的应用

Carrousel 氧化沟工艺应用范围广，目前我国已有几百座Carrousel 氧化沟均在正常运行。本文以饶阳县第二污水处理厂为例，验证Carrousel 氧化沟工艺处理城镇污水的效果。

2.1 工程概况

饶阳县第二污水处理厂分两期建设，一期1.5 万m3/d，二期3.0 万m3/d。一期服务人口18000 人。污水处理后尾水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准（见表1），最终排入滏阳河。

表1 设计进水和出水主要指标

2.2 工艺流程

采用“厌氧+改良型Carrousel 氧化沟+TBO 系统（T-保温，B-生物，O-曝气）+紫外线消毒”工艺，污泥处理采用“污泥浓缩池+机械压榨”工艺。主要生产构筑物包括粗格栅及提升泵房、细格栅及旋流沉砂池、厌氧池、改良型Carrousel 氧化沟、二沉池、TBO 系统、紫外消毒池、配水井、污泥浓缩池及污泥脱水机房等。污水及污泥处理工艺流程图如图2 所示。

图2 污水及污泥处理工艺流程图

2.3 主要池体工艺设计

改良型Carrousel 氧化沟，单座规模1.5 万m3/d，近期设计1 座。具体参数如下：总水力停留时间15.0h，整座氧化沟总容积15000m3，总高5.0m，分为两个独立的封闭式环形沟渠，每个环形沟渠分为内沟，中沟和外沟，有效容积分别为2900m3、2450m3和2150m3。污泥产率系数Y=0.55mgVSS/BOD5，浓度MLSS ＝4.0g/L，泥龄20d，回流污泥比50%～100%。氧化沟内内置6 台潜水推进器，分别设置于内中外三沟转弯连接处，连续运作。曝气方式采用可提升微孔曝气器，设有4 台罗茨风机（3 用1 备）。

二沉池采用中心进水周边出水辐流式沉淀池，平均表面负荷1m3/(m2·h)，回流比50%～100%。

TBO 系统，分为15 个单独的系统，单个系统占地面积100m2。池深1.0m，内布有以煅烧褐铁矿、中粗砂为主的生态填料，内部布水采用布水管布水的方式。TBO 系统根据污水处理厂进水水量进行间断运行。

2.4 分析项目和方法

进水和出水具体分析项目采用《水和废水监测分析方法（第四版增补版）》中的方法进行分析CODCr、NH3-N、TN、TP 和SS。

3 运行效果

饶阳县第二污水处理厂已运行1年多时间，虽然进水量尚未达到设计规模，但进水水质，CODCr最高达到800mg/L，最低200mg/L。氨氮、TN 和TP 的浓度较高。经处理后尾水稳定达标排放，2020 年1～5月份，出水CODCr平均为28.2mg/L，NH3-N平均为3.27mg/L，TN 平均为11.7mg/L，TP 平均为0.38mg/L。改良型Carrousel 氧化沟发挥了很好的脱氮除磷作用。

衡量一个污水处理厂是否先进的主要指标一般有占地、电耗、运行成本和处理效果。本项目在运行成本和效果方面具有明显的优势（见表2）。

表2 工程主要技术经济指标

4 氧化沟工艺脱氮除磷机理分析

氧化沟脱氮方式主要分为硝化和反硝化阶段。在好氧环境下，氨化细菌将有机物降解释放出NH4+-N，为亚硝化提供基质，NH4+-N 在亚硝化菌的作用下被氧化成NO2－-N，NO2－-N再氧化成NO3－-N。在缺氧状态下反硝化细菌将NO3－-N 还原为N2排出，达到脱氮的效果。

氧化沟除磷方式主要分为生物除磷和化学除磷。生物除磷主要是好氧条件下聚磷菌大量吸收厌氧阶段释放的磷，形成富磷污泥，达到除磷目的。化学除磷主要是通过添加合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）与硫酸亚铁来实现。

5 结语

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 氧化沟工艺具有很大的优势。因此，改良型Carrousel 氧化沟在市政污水处理工艺中具有推广应用价值。