改良型0rbal氧化溝工藝在仙游縣城區污水處理廠的應用

卓  雄

福州城建設計研究院  350001

1、項目概述

    仙游縣城區污水處理廠位于仙游縣木蘭溪下游南岸的下樓后林村，主要收集中心城區的鯉城街道和鯉南鎮全部、賴店鎮城區部分的污水，服務面積為492.96km2，采用分項指標和綜合指標預測法對城區的污水量進行了預測，結合城區的實際情況，一期設計規模為l×104 m3/d，二期設計規模為3×104 m3/d，占地面積為37.9畝。目前城區南面為老城區，主要排水體制為雨污合流，改造成完全分流制難度相當大，目前主要改造成截流式合流制；城區北面實行雨污分流，管道與道路同步建設，因此目前形成截流式合流制與分流制并存的排水體制。污水處理廠的建設將極大地改善木蘭溪的水環境及周邊環境現狀，保障仙游縣社會、經濟的可持續發展。

2、工藝簡介

    2.1污水處理工藝

    仙游縣城區污水處理廠處理工藝采用改良型Orbal氧化溝工藝，改良型Orbal氧化溝工藝是在三溝式0rbal氧化溝的基礎上進行的改進，工藝如圖-l所示在圓形溝道外部設置厭氧區和污泥回流區，圓形溝道外溝為缺氧區，中溝為好氧區，內溝為沉淀池，整個改良型Orbal氧化溝布置非常緊湊。改良型 Orbal氧化溝工藝具有工藝成熟穩妥、工藝流程簡單、剩余污泥穩定等優點，在出水水質、實現脫氮除磷、耐水質水量沖擊負荷、運行及維護、運行費用等方面均可滿足要求，技術經濟較明顯，具體體現在以下幾個方面。

    (1)將A20工藝組合進Orbal氧化溝，形成改良型0rbal氧化溝。在缺氧區之前增設厭氧區，污水與來自二沉池的回流污泥進入該池，主要目的是富磷污泥釋放和補充活性污泥，實現系統的除磷。在缺氧區(外溝)內存在缺氧和曝氣區域，通過氧化溝的溝內推流作用，自動完成混合液(硝化液)的回流，整個生物處理系統只有一個回流過程，即二沉池回流污泥至厭氧池，因此該氧化溝集傳統0rbal氧化溝的優點和A2/O工藝的特點和效能，節省了運行費用。

    (2)在氧化溝中間設置二沉池，省去中心島的無效占地，同時將污泥回流泵房合建于氧化溝，實現氧化溝、二沉池和污泥回流泵房的合建，極大地節省土建投資；另外一方面污泥回流泵采用潛水穿墻泵，減少了泵的提升揚程，節省了電耗。

    (3)二沉池合建于氧化溝內部，整個布置緊湊，占地少，管線簡單，管理集中方便。

    (4)氧化溝內設變頻曝氣轉碟和水下推流器相結合的形式，一方面可以根據實際的水質水量變化調整曝氣轉碟和推流器的運行，實現節能；另一方面可以防止污泥沉降，保證混合液的充分混合攪拌，徹底進行碳化、硝化反應。

    (5)具有較好的脫氮功能。在外溝道形成交替的好氧和大區域的缺氧環境，較高程度地發生“同時硝化反硝化”，即使在不設內回流的條件下，也能獲得較好的脫氮效果。

    (6)具有推流式和完全混合式兩種流態的優點。對于每個溝道內來講，混合液的流態基本為完全混合式，具有較強的抗沖擊負荷能力；對于三個溝道來講，溝道與溝道之間的流態為推流式，有著不同的溶解氧濃度和污泥負荷，兼有多溝道串聯的特性，有利于難降解有機物的去除，并可減少污泥膨脹現象的發生。

    2.2污泥處理與處置工藝

    根據近年來污泥處理技術發展現狀，對于以減少污泥體積為主的污泥處理目前常用的污泥處理工藝有以下二種：(1)污泥重力濃縮、機械脫水；(2)污泥機械濃縮脫水。

    生物除磷后的剩余污泥在濃縮池內長時間濃縮后，聚集在污泥中的磷會釋放到上清液中，這部分上清液需采用化學除磷后再回到污水廠前端重新處理。采用污泥機械濃縮脫水可以大大縮短污泥的停留時間，減少和避免污泥液中磷的釋放。同時從污泥處理技術發展方向及污泥處理設施對環境影響等方面考慮，采用污泥機械濃縮脫水，可以大大減小臭氣源的大氣接觸面積，減小對大氣的影響和污染。

    考慮到本工程規模較小，污水處理工藝采用Orbal氧化溝工藝，該處理工藝產生的污泥穩定性強，不需再進行穩定化處理。同時國內許多已建的污水處理廠，采用生物脫氮除磷工藝，產生的污泥直接脫水，其效果(主要指泥餅含水率)與經消化后脫水相近，證明得到好氧穩定的污泥，直接濃縮脫水是可行的。由于該種方式總體效果較好，目前已在中小型城市污水處理廠得到廣泛應用。因此采用機械濃縮脫水一體機對污泥進行脫水。

    在脫水后污泥處置方面，污泥焚燒法工程投資大、運行費用高，污泥堆肥存在場地限制和銷售出路等問題。從仙游縣城的實際情況，污泥最終處置采用衛生填埋的方式是一種簡便易行、投資省、運行費用低的方法。

3、工藝設計

    3.1設計水量與水質

    (1)設計水量設計規模：一期設計規模1×104m3/d，變化系數為l.58；二期設計規模3×104m3/d，變化系數為l.45。

    (2)設計進、出水水質在參考國內其他城市各污水處理廠的設計及實測進水水質以及城市典型水質，并結合仙游縣城區的實際排放水質，確定本工程污水處理廠的進水水質如表一1。根據《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GBl8918)，木蘭溪水體屬地表水Ⅲ類功能水域，污水處理廠處理出水執行一級8標準。

    3.2工藝流程

    仙游縣城區污水處理廠_建設工程采用改良型Orbal氧化溝污水處理工藝，尾水采用紫外線消毒工藝，污泥采用機械濃縮一體機脫水后運至填埋場填埋。

    (2)生物處理系統  自旋流沉砂池出來的污水經計量后進入改良型Orbal氧化溝的厭氧池、缺氧池和好氧池及沉淀池，出水采用紫外線消毒后達標排放至木蘭溪。

    處理廠的核心部分為生物處理系統，其由厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池以及污泥回流區構成的改良型一體化Orbal氧化溝是處理廠的主體部分，厭氧池中，積聚在污泥團中的磷被釋放出來，但由于好氧狀態下的富磷吸收現象，使釋放出的磷將在好氧池中重新被污泥吸收，通過排除剩余污泥就可以達到除磷的目的。厭氧池內設水下推流器。

    厭氧池出來的污水和好氧池內回流的污水在缺氧區得到均勻混合，由于混合液呈缺氧狀態，發生反硝化反應，污水中的大部分氮得以去除。

    好氧池的主要目的是完成未降解有機物的進一步碳化和氨氮的硝化以及好氧吸磷。

    缺氧池和好氧池各設變頻曝氣轉碟和水下推流器4組，并設溶解氧儀控制曝氣轉碟和水下推流器的運行，實現優化控制節能。

    污泥回流區通過液位差和軸流穿墻泵實現沉淀池污泥向厭氧區的回流。沉淀池采用周邊進水周邊出水的輻流式沉淀池，設中心轉動單管刮、吸泥機。

    (3)污泥處理剩余污泥由污泥泵抽至儲泥池，再轉送至脫水機房。在脫水機房，由2臺螺桿泵將剩余污泥與絮凝劑混合并送人帶式濃縮脫水一體機，脫水后污泥含固率可達到20％以上，脫水后污泥就近運至垃圾填埋場填埋。

    3.3工藝描述

    (1)預處理污水通過DNl000進水管導入粗格柵池，通過進水泵房提升后進入細格柵池，再進入旋流沉砂池。

    粗格柵池內安裝2臺回轉式粗格柵，污水中的較大雜物，如樹枝、塑料袋等在此處去除，能起到保護后續設備的作用。機械格柵根據粗格柵前后的液位差由PLC自動控制清污動作。

    進水泵房內一期安裝3臺潛污泵，2大1小，以應對污水處理廠建設初期水量達不到設計規模的狀況，二期增設l臺大泵，大小泵控制利于調節水泵處于最佳的工況，實現節能和保護設備的雙重效果。

    細格柵池內安裝2臺旋轉式細格柵，污水中較細的雜物在此得以去除，細格柵同樣根據前后液位差由PLC自動控制清污動作。

    污水沿切線方向進入旋流沉砂池，旋流沉砂池通過機械攪拌產生水力渦流，使砂和有機物分離以達到除砂的目的，氣提式抽砂與砂水分離器聯動工作，使污水中的砂粒分離出來。預處理階段產生的雜物、砂粒等，可以定期運至垃圾填埋場處置。

    3.4工藝高程設計

    根據排放水體20年一遇洪水位43．50m(黃海高程)，確定全廠構筑物基準點控制水位——污水處理工藝流程末端構筑物——紫外線消毒池出水水位標高為44.25m，由此推算其余各個構筑物的水位標高，全廠總水頭損失為3.30m。

    3.5主要處理構筑物設計參數

    (1)改良型(一體化)Orbal氧化溝改良型(一體化)氧化溝一期設l組，設計規模l萬m3/d。改良型(一體化)奧貝爾氧化溝，由厭氧區、奧貝爾氧化溝、二沉池以及污泥回流區組成，是污水處理廠的核心部分。

    ①厭氧區

    厭氧區水力停留時間1.Oh，有效水深4.0m，有效容積833m3。為了使厭氧區內污泥處于懸浮狀態，不致于產生沉積而影響處理效果，池內設潛水攪拌機2臺，單臺功率4.0 kW。

    ②Orbal氧化溝污泥負荷：Fwv=0.072kgBOD5/kgMLSSd，污泥濃度： MLSS=4000m9/L MLVSS/MLSS=0.75，有效容積：4494 m3，水力停留時間：HRT=11.17h，泥齡：SRT=14d，外溝需氧量：SOR=1733k902/d，內溝需氧量：SOR=1930k902/d，外溝寬8外=5.0m，內溝寬8內=5.0m。氧化溝設二軸式轉盤曝氣機4組，軸長5+5m，單軸電機功率N=22/30kW(雙速電機)。出水采用電動出水調節堰門，功率N=0.55kw。

    ③二沉池

    二沉池的作用是泥水分離，使混合液澄清、污泥濃縮并將分離的污泥回流到生物處理段。采用周邊進水、周邊出水輻流  式沉淀池。池內徑：D=26m，表面負荷：q=0．98 m3／m2 h，有  效水深：h=4.0m。沉淀池內設l臺中心傳動的單管吸泥機，吸泥機橋架上還附帶有刮除表面浮渣的刮板。

    ④污泥回流區

    污泥回流區作為二沉池排泥中轉的場所。污泥回流區設  有回流污泥泵及剩余污泥泵，用于回流污泥至厭氧區，提升剩  余污泥至儲泥池。最大回流比：l00％，最大回流污泥量。417m3/h，剩余污泥干重：l284kgDs/d，含水率：99.2％，剩余污泥體積：l60m3/d。

    污泥回流區設回流泵設2臺，l用1備，每臺泵Q=417m3/h，H=1.4m，N=7.5kw。剩余污泥泵設2臺，l用1備，每臺泵Q=40m3/h，H=6m，N=3kw。

    (2)污泥濃縮脫水機房

    土建按3.0萬m3/d規模設計建設，設備按l.0萬m3/d規模配備安裝。

    一期配備帶寬l.0m帶式濃縮脫水一體機1套，功率N=  0.75+1．5kW，配備污泥螺桿泵、加藥泵、沖洗泵以及絮凝劑投  配裝置1套。帶式濃縮脫水一體機與沉淀池排泥、剩余污泥泵及儲泥池協調運行。

    剩余污泥干重：1284 kgDs/d，進泥含水率：99.2％，需濃縮脫水污泥量：l60m3/d，出泥含固率：20％，脫水后污泥量：6.4in3／d(1.0萬m3／d)。

4、評述

    對于如仙游縣城區污水處理廠這樣的小城鎮污水處理工程建設，應根據其所處的自然環境條件、經濟狀況、技術水平以及污水水質、排放要求，因地制宜地、科學合理地確定排水體制、處理規模及其處理工藝，避免照搬大中城市污水處理工藝及參數。

    改良型Orbal氧化溝工藝具有以下特點：(1)去除有機物效率高，脫氮除磷效果好；(2)抗沖擊負荷能力強；(3)不設初沉池或不設初沉池及二沉池，設施簡單；(4)基建費用低，且規模越小，優勢越明顯；(5)設備可完全國產化，設備投資省。因此，改良型Orbal氧化溝在小城鎮污水處理廠工藝中具有推廣應用價值。

參考文獻

[1]鄧榮森．氧化溝污水處理理論與技術[M]．北京：化學工業出版社，2006

[2]上海市建設和交通委員會主編．室外排水設計規范(GB50014—2006)[M]．北京：中國計劃出版社，2006

[3]北京市政工程設計研究總院主編．給水排水設計手冊第5冊·城鎮排水[M]．北京：中國建筑工業出版社，2003

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)