超低负荷下氧化沟运行控制方式与活性污泥状态及数量的关系.doc

论文导读：其主要构筑物氧化沟单组长104米，宽40米，有效水深为3.5米，设有11台奥地利PVRAQVA的HOB100―9型带导流板曝气转刷。实际生产中MLSS通常控制在2000―4000mg/l，因此该厂2002年氧化沟污泥负荷F/M变化趋势见图2。由上图可知，污泥指数明显分为两个部分，第一部分称之为平滑部分，指数值基本在50以下。在该厂的日常生物相生物相镜检中，常年以累枝虫、轮虫、钟虫、独缩虫、楯纤虫为主。
关键词：氧化沟，污泥负荷，污泥指数，生物相

　　0. 概况
　　秦皇岛市北戴河西部污水处理厂(以下简称西厂)地处南戴河旅游风景区，工程设计规模为7万吨/日，主要设备自奥地利引进，2000年6月26日投入运行，对周边环境的改善效果显著。该厂采用了卡罗塞氧化沟处理工艺，其工艺流程如图1：

　　其主要构筑物氧化沟单组长104米，宽40米，有效水深为3.5米，设有11台奥地利PVRAQVA的 HOB100―9型带导流板曝气转刷。
　　该厂地处旅游区，来水量呈显著季节性变化，来水以生活污水为主（约占95%）。2002年度该厂主要进水指标平均值为： BOD5 74.95 mg/l、 CODcr147.34 mg/l、 SS 100.02 mg/l，比设计值要低30%―40%。除夏季来水量能达到设计量外，其余季节水量锐减，冬季最低时只有1万吨/日。实际生产中MLSS通常控制在2000―4000 mg/l，因此该厂2002年氧化沟污泥负荷F/M变化趋势见图2。

　　通常氧化沟的污泥负荷的变化范围为0.05―0.15 kg BOD5/kg MLSS•d。而西厂氧化沟的污泥负荷的变化范围为0.008―0.05 kg BOD5/kg MLSS•d，故可认为西厂是在超低负荷下运行。
　　为了节能降耗，提高污水厂的经济效益和社会效益，我们在保证出水达标的基础上对氧化沟运行控制方式进行了多种形式的探索，发现在超低负荷下氧化沟运行控制方式与活性污泥状态及数量存在密切的关系：
　　1. 污泥指数与运行控制
　　2002年4月至2003年3月北戴河西部污水处理厂的污泥指数曲线见图3。
　　由上图可知，污泥指数明显分为两个部分，第一部分称之为平滑部分，指数值基本在50以下；第二部分称之为波动部分，指数值基本在50―160之间。
　　1.1平滑部分的运行控制方式
　　平滑部分的运行时间是2002年4月至9月,这个区间的主要特点是剩余污泥根据工艺情况正常排放.由于来水中生活污水占95%以上,可生化性较好,故污泥沉降性能非常好.
　　1.1.1 在4月至5月期间,污水量从2万吨/日左右逐渐上升到3万多吨/日,此间西厂保持氧化沟单组运行,转刷采用远程点击控制,常开3―4台.
　　1.1.2 在6月至9月期间,由于污水量将迅速上升到设计值7万吨/日,故恢复氧化沟双组运行, 转刷开停利用溶解氧数值进行编程控制，
　　1.2 波动部分的运行控制方式
　　波动部分的运行时间是2002年10月至2003年3月,这个区间的主要特点是不排放剩余污泥。
　　由于此间正值北方冬季，来水量也减至1―3万吨/日，出于防冻考虑，污泥脱水设施停止运行。此间污泥指数波动所对应的运行控制方式如下：
　　1.2.1污泥指数上升期（见图4）
　　由于污水量锐减,再次改为氧化沟单组运行，转刷采用远程点击控制，常开4台，池底沉泥较少，从2002年11月1日起，由于污泥老化及负荷过低，污泥指数开始升高。
　　1.2.2 污泥指数维持期（见图5）

　　由于气温持续下降,为防结冰冻害,开启双组氧化沟，转刷采用远程点击控制，每组沟常开4台，沟底沉泥较少，污泥指数居高不下。
　　1.2.3污泥指数下降期（图6）

　　为控制丝状菌的繁殖,自12月11日起，采用两组氧化沟交替运行，运转状态设置为： 12月11日早1#氧化沟转刷全停，当日晚20：00远程点击开启2台转刷(考虑了防冻因素)；12月12日早8：00再开启1台转刷，同时关闭2#氧化沟所有转刷。论文发表。12月12日晚20：00开启2#沟2台转刷；次日早8：00再开启1台转刷，同时关闭1#氧化沟所有转刷。依此顺序类推。因为进水量远小于氧化沟池容，基本上不存在污水穿透现象，所以白天停运的氧化沟仍保持正常进水。
　　上述运行方式创造了类似于SBR工艺的环境，较好地抑制了丝状
　　菌的繁殖, 因此污泥指数呈现下降趋势。
　　1.2.4污泥指数回升期（图7）

　　为了验证上述类似于SBR工艺的环境对污泥指数的影响,于2003年1月28日双组氧化沟正常运转，每沟开启3台转刷，池底局部有沉泥。污泥指数再次回升。
　　1.2.5污泥指数下降期（图8）

　　从2003年3月5日起，运行单组氧化沟，常开3台转刷，池底局部沉泥，并于当日起排放剩余污泥（停运组氧化沟的污泥已于数日前大部回流至运行的氧化沟），至3月17日污泥指数恢复正常。
　　2.主要出水指标变化

　　由9—11图可知，如运行控制得当，不同的运行控制方式，如排泥与否、单双组氧化沟运行等都能保证处理出水达标。虽然西厂全年运行控制中很多时间段让氧化沟池底出现沉泥现象，但由于氧化沟负荷过低，有效池容的减少，对整个运行工艺并无不良影响。且每年夏季进水量较大，转刷采用溶解氧编程控制，开启数量较多，池底原有沉泥也被搅起，不再存在沉泥现象。
　　3. 污泥数量关系对比
　　西厂从2002年4月至9月期间，共处理污水653.19万吨，去除BOD5 466.19吨。产含水率80%的泥饼3049吨,既产干污泥为3049×20%=609.8吨。污泥产率为 Y=609.8/466.19=1.31kgDS/kgBOD5。
　　西厂从2002年10月至2003年3月期间，共处理污水294.81万吨，去除BOD198.37吨。3月份产含水率80%的泥饼696.2吨,既产干污泥为696.2×20%=139.24吨。污泥产率为 Y=609.8/466.19=0.7 kgDS/kgBOD5。
　　以西厂夏季的污泥产率1.31 kgDS/kgBOD5计算,冬季产泥应为198.37×1.31=259.86吨。既为含水率80%的泥饼259.86/0.20=1299吨。比实际生产多产含水率80%的泥饼1299—696.2=602.8吨。
　　　　由于污泥处理所需的费用约占污水处理厂全部运行费用的40%～60%，因此，剩余污泥量的削减有着显著的社会效益和经济效益。
　　4.生物相的变化
　　在该厂的日常生物相生物相镜检中，常年以累枝虫、轮虫、钟虫、独缩虫、楯纤虫为主。为了解氧化沟池底沉泥的状况，我们特制了水下取样器。论文发表。经多点取样发现，在转刷开启数量较少，池底流速较低的情况下，以直道转刷下方沉泥最多，最高时可达0.5米。并且在污泥沉积较厚的地方取样发现，其生物相与上层污泥明显不同，大量的大型寡毛蚓类及少量线虫占据主导地位，其体形最长可达10厘米,此处MLSS= 69000mg/l。对于沉积较厚，接近0.5米的污泥堆,我们做了一个清洗实验，将其前后的转刷开启，使泥堆处的水流速大于0.3米/秒，一天后，该转刷下污泥堆荡然无存。 停运的氧化沟如不放空的话很难靠回流等方式将其中污泥排净，而残余的污泥过一段时间后，自然会因缺氧或厌氧而上浮。论文发表。但在实际中我们发现，残泥较厚的地方，如原直道转刷下方因有较多的大型寡毛蚓类及线虫，反而不易上浮，推测是这些大型生物的活动将污泥产生的气体及时释放出来的缘故。因大型后生动物的生命活动将耗费较多能量，从而导致污泥量的减少，故这也可能是西厂冬季运行污泥产量较少的原因之一。
　　5.结论
　　在超低负荷下氧化沟的运行控制中
　　5.1应根据情况及时进行工艺调整，减少氧化沟运行的组数及转刷开启的台数，以降低电耗。
　　5.2 根据来水情况，在氧化沟中创造出类似于SBR工艺的运行环境,可有效地防止污泥膨胀。延长泥龄，减少泥量。
　　5.3在负荷较低的情况下，对无水下推进器的氧化沟来说，为保证沟中水的流速, 往往导致DO较高，而允许氧化沟中部分污泥沉积，将更便于工艺调整。且可利用沉泥中的大型后生动物使污泥量得到进一步削减。