张展
成都市新津水城水务投资责任有限公司
摘要：本文结合Orbal氧化沟基本构造、脱氮原理、工艺特点，分析了Orbal氧化沟工艺的常见问题，并给出了相关的处理应对办法，以期为污水处理工艺的改造起到一定的借鉴作用。
关键词：Orbal氧化沟 工艺特点 常见问题 处理应对
引言
随着社会经济的发展和城市化进程不断加快，城区建设和环境条件不断得到优化。城市给水量和污水排放量均呈现出逐年增加的趋势，环境污染问题开始逐渐显现。为了促进社会可持续发展，各大城市开始重视起污水治理。氧化沟是活性污泥法的一种改型，由于构造简单、耐冲击负荷能力强、运行费用低、处理效果好等方面的优势，在各大污水处理厂中得到了广泛应用。基于此，本文结合Orbal氧化沟基本构造、脱氮原理、工艺特点，分析了Orbal氧化沟工艺的常见问题，并给出了相关的处理应对办法，以期增强污水处理效果。
1、Orbal氧化沟工艺概况
1.1基本构造
对于Orbal氧化沟来说，其中的氧化沟可作为曝气池，进出的水流方向不会发生任何变化，设置有单独的二沉池子，设备的利用率高达百分之百，可以将其看做是连续工作分建式的氧化沟。三条同心椭圆形沟道共同组成了氧化沟，污水从外部逐渐进入到中间沟和内沟，可将每条沟道看作是混合反应器，为了做好充氧与推流搅拌，需将不同数量的转碟曝气机安装在各个沟道中。污水在不同沟道内连续循环多次后，借助于中心岛处的调节堰门直接流入二次沉淀池中。通常情况下，外沟道体积几乎超过了Orbal氧化沟体积的一半，为了增强外沟废水的氧化速率，应始终将溶解氧控制在0mg/L。中间沟道的体积将近是整个Orbal氧化沟的25%左右，为了进一步强化外沟处理后的废水，需将溶解氧控制在1mg/L左右。内沟道的体积将近是Orbal氧化沟整体的20%左右，为提升氨氮和有机物的去除率，应保证溶解氧在2mg/L左右。
1.2除氮原理
需要引起注意的是，在生物絮体外才能进行氮硝化，在好氧条件下，污水内的蛋白氮、有机氮会被转化成氨氮化合物，之后与硝化菌发生反应而转化为硝酸盐氮。若NO3 -N的浓度梯度较高，可将其渗入到絮体内部，因外沟与中沟道内溶解氧控制在0～1mg/L左右，在絮体中很难渗入到低溶解氧，此时的缺氧环境在微生物絮体内形成，在反硝化菌的作用下，在絮体内部直接进行了反硝化反应，硝酸盐氮以氮气的形成直接从污水内逸出。对于外沟道内流动的污水来说，当其水平流速在0.5m/s左右时，需要经过150~250圈后进入到中间沟道，在这个过程中，有氧与无氧区的交换次数高达上千次，增加了氨氮脱除效率。
1.3工艺特点
（1）Orbal氧化沟工艺流程较为简单，若中小规模污水处理厂选择此工艺，可以省略了污泥消化池与初沉池的设置。
（2）将Orbal氧化沟如同多反应器系统，可实现灵活进水。一旦进水负荷大幅度增加时，进水可从外沟道直接越出而进入到中间沟道，而污水内的活性污泥则保存在外沟道，对于系统的恢复较为有利，进一步提升了外沟道对冲击负荷的抵抗能力。
（3）Orbal氧化沟内的溶解氧呈现出梯度分布特征。内、中、外沟道的溶解氧量分别控制在 2m g/L、1m g/L和 0 m g/L左右，这种分布形式对于缺氧和厌氧环境的形成较为有利，有效增强了生物脱氮除磷效果。
（4）Orbal氧化沟的污泥性质稳定且产量不高。Orbal氧化沟中的污泥好氧稳定，且有较长的污泥龄，相较于其他氧化沟工艺，污泥产量相对较低，使得污水处理厂的运行成本费用减少。
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2、改良Orbal氧化沟工艺的常见问题
2.1运行状态难以控制，硝化反硝化不够稳定
理论上来说，只有氧化沟外沟道的溶解氧控制在0mg/L左右，才能处于缺氧状态。相较于其他工艺的缺氧区不曝气特点，改良Orbal氧化沟工艺在进行缺氧反硝化的同时，还要通过充氧将氨氮转化成硝态氮，进而达到降解BOD的目的。因此，严格控制溶解氧极其重要，若溶解氧过低，会减缓BOD的降解速率，过高则会影响反硝化的正常开展。实际工程中都是通过单速和双速转碟实现曝气池的充氧，通过调节转碟速度来达到控制溶解氧的目的，这种方法很难对转碟进行控制，直接造成氧化沟外沟内难以形成缺氧好氧的环境，影响硝化反硝化的稳定性水平，去除总氮效率下降。
2.2同步脱氮除磷效果不理想
结合整个改良Orbal氧化沟工艺，空间上根本不存在宏观的厌氧环境。生物除磷的主要方式是在厌氧的条件和好氧条件下，通过释放和吸收超量的磷，排放污泥的过程中来除去污水中的磷。厌氧条件下释放磷的好坏直接对好氧情况下吸磷程度产生影响。而Orbal氧化沟中缺少大规模的厌氧段，直接影响了除磷效率。结合污泥龄，聚磷菌对污泥龄的要求是在3~5d内最为适宜，而Orbal氧化沟的污泥龄在10d左右，有的高达30d以上，增加了Orbal氧化沟除磷的难度。即使加大污泥的排出量可解决污泥磷含量不足的问题，但是污水的排放标准仍旧不达标。
2.3运行能耗偏高
通过对我国范围内的150多座氧化沟污水厂的数据进行统计分析，平均电耗约为（0.357 ±0.16）kW·h m3，处理污水的直接成本约为（0.548±0.35）元m3，污水处理厂的总运行成本约为（1.23±1.09）元m3，总运行成本包含设备折旧费、维修费和利润。结合这些数据，Orbal氧化沟的处理费用有一定优势，但是有很大部分污水处理厂的污水处理成本要比平均污水处理成本要高。
3、Orbal氧化沟工艺处理应对
3.1与 A2/O 工艺进行融合
为了提升污水脱氮除磷的效果，结合Orbal氧化沟不同沟道的溶解氧控制情况，可积极借鉴 A2/O 工艺的运行模式，也就是在系统内增加内回流装置，确保内沟的出水部分可以回流到外沟道内，使反硝化脱氮反应在缺氧和碳源充足的外沟道内进行，以降低出水的总氮含量。与此同时，可以选用中心岛作为厌氧释磷区，同时引入进水和二次池回流污泥，以达到充分释放污泥中磷的目的，增强除磷效率。对其进行改良后，出水水质有了明显增强，各项指标同相关排放标准相符。再加上运行中可以对内沟、中沟和外沟道内的水分进行按比分配，使得反硝化过程中有充足的碳源量。
3.2增加水下推流
因Orbal氧化沟的转碟具有推动和曝气作用，很难同时兼顾充氧与混合推动。对溶解氧含量进行控制会对整体氧化沟的脱氮效果产生影响。单独使用曝气转碟的氧化沟很难控制溶解氧含量，也就不能确保稳定微氧环境的形成，进而影响到最终的反硝化效果，降低了总氮去除率。将水下推流与曝气转碟进行结合，可实现各个沟道内溶解氧含量的控制，当溶解氧含量过高可将部分转碟关闭，结合水下推进器则能有效控制混合液流速，避免污泥沉降。
3.3采用微孔曝气技术
因Orbal氧化沟曝气转碟的充氧效率不高，增加了氧化沟的能耗。而借助于充氧效率高的微孔曝气设备可有效降低氧化沟系统能耗，再加上该设备的能耗低，搅拌力强，氧的利用率高等方面优点，将其与混合液推流进行结合，极易形成缺氧与好氧环境，增强了总氮去除效率。
参考文献：
[1]解东，胡锋平.氧化沟工艺在污水处理中的应用研究进展[J].江苏科技信息，2014，01：29-32.
[2]戴红玲，胡锋平，王涛，等.氧化沟工艺在污水处理中的应用与研究新进展[J].科技资讯，2015，32：145-146.
论文作者:张展
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/27
标签：沟道论文; 溶解氧论文; 污泥论文; 工艺论文; 污水处理论文; 污水论文; 曝气论文; 《中国西部科技》2019年第22期论文;