CN1054830C - 四沟交替工作式氧化沟污水处理方法 - Google Patents

四沟交替工作式氧化沟污水处理方法 Download PDF

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Abstract

一种四沟交替工作式氧化沟污水处理方法,属污水处理领域。本污水处理方法有四个氧化沟组成一污水处理装置,每一沟中都设有曝气设备,四个沟由公共池壁处开孔相通或分离的四沟由管道连接相通。本污水处理方法有两种运行方式,一种为去除有机物和氨氮的运行方式,另一种为生物脱氮的运行方式。去除有机物和氨氮的运行方式主要是Ⅰ、Ⅳ沟交替出水。生物脱氮的运行方式分为六个阶段进行,每一工作周期为8小时,每一阶段中各沟中的曝气设备运转状况不同,进水、出水的沟也不同。采用本污水处理方法可以提高曝气设备和氧化沟容积的利用率,可以全时反硝化,脱氮效率高,运行灵活。

Description

四沟交替工作式氧化沟污水处理方法
本发明涉及氧化沟污水处理方法,属污水处理领域。
交替工作式氧化沟是一种连续流活性污泥污水处理工艺,一般由二条沟或三条沟组成,每条沟均是一个连续流封闭式无终端的环形反应器,沟内都装有机械曝气设备,按一定周期开、停各氧化沟内的曝气设备以使各氧化沟交替改变其运行条件,如好氧、缺氧、沉淀等。在传统的活性污泥法中污水按空间顺序依次在各个反应器(区)中完成好氧、缺氧(厌氧)和沉淀、污泥回流等处理过程,但是在交替工作式氧化沟中,分别处于好氧、缺氧或沉淀等运行状态的各个氧化沟,是按规定的周期相互切换运行状态的。与此同时,采用在不同沟进水和不同的沟出水,来改变污水在各个氧化沟中的流向。
目前国内外常采用的为两条沟交替工作式氧化沟和三条沟交替工作式氧化沟。图1为两条沟交替工作式氧化沟示意图。由两个封闭沟组成。它们之间由一个孔或管道连通,串联运行交替作为曝气池和二次沉淀池。运行周期一般为8小时,图2为两条沟交替工作式氧化沟的运行方式。
第一阶段,延续3小时,污水进入第I沟,处理完的水从第II沟引出。第I沟曝气机高速运转,处于好氧状态,进行硝化作用和有机物的降解,第II沟作为二次沉淀池以下简称二沉池,处于沉淀状态,进行固液分离,上清液则可从第II沟引出。
第二阶段延续1小时,污水仍进入第I沟,出水仍从第II沟引出,第I沟内的曝气设备停止运转,处于静止状态,第II沟仍为二沉池。
第三阶段、第四阶段的时间分别与第一阶段、第二阶段相同,各沟的工作状态正好与第一阶段、第二阶段相反。
然后再重复上述各个阶段。
两条沟交替工作式氧化沟存在几个问题,第一,只能去除有机物和氨氮,不能将总氮去除,出水中硝酸氮含量较高,处理程度不够;第二,在整个周期内曝气设备的利用率仅为37.5%,设备浪费严重;第三,整个周期内总有一条沟(有时甚至二条沟)处于沉淀状态,造成沟的容积利用率太低,当处理水量较大时,占地面积大的弱点极为突出,工艺的经济性较差,只适于水量较小的污水厂使用。为此又开发了三条沟式氧化沟,即三条沟交替工作式氧化沟如图3所示。三沟式氧化沟由三条氧化沟组成,三条沟由公共池壁处开孔相连或由管道相互串联,处理能力比两沟式要大。三沟交替工作式氧化沟可以按只去除有机物和氨氮来运行,也可以按去除有机物和总氮来运行。图4为只去除有机物和氨氮的运行方式。
按图4的运行方式,三条沟中的第I、第III沟交替地用作曝气池和沉淀池,中间的第II沟则一直维持曝气,进水交替地进入三条沟,出水相应从第I、第III沟引出,运行周期为8小时,运行过程分为6个阶段。
第一阶段,延续2.5小时。污水进入第I沟,出水自第III沟引出。第I、第II沟中的曝气设备开动,处于曝气状态即好氧状态,第I、第II沟中的有机物在好氧微生物作用下进行生物降解转化为二氧化碳和水,同时合成新的细胞物质,而进入第I、第II沟的氨氮在硝化细菌的作用下转化为亚硝酸氮和硝酸盐氮。第III沟为二沉池,进行固液分离,上清液从第III沟排出。
第二阶段,延续0.5小时。进水入第II沟,出水仍自第III沟引出。第I、第II沟的曝气设备仍处于开动状态,发生与第一阶段相同的生化作用,第III沟仍为二沉池。
第三阶段,延续1小时。这一阶段为固液分离的过渡段。进水入第II沟,出水仍自第III沟引出。第I沟转变为静止沉淀状态,曝气设备不开动,第II沟中的曝气设备高速运转,在好氧状态下运行,第III沟中的曝气设备停止运转,为二沉池。
第四阶段,延时2.5小时。进水入第III沟,出水自第I沟引出。第I沟和第III沟的工作状态正好与第一阶段相反,第II沟与第一阶段相同。
第五阶段,延时0.5小时。进水入第II沟,出水自第I沟引出,三条沟运行状态与第四阶段相同。
第六阶段,延续1.0小时。进水入第II沟,出水自第I沟引出,三条沟运行状态与第三阶段相同。
重复上述6个阶段运转。
图5是三沟交替式氧化沟用于去除有机物和总氮的运行方式,与前面的相比,只是增加了缺氧状态,工作周期仍为8小时,运行过程仍分为6个阶段。
第一阶段,延续2.5小时。污水进入第I沟,出水自第III沟引出。三条沟的工作状态分别为:第I沟处于缺氧状态,曝气设备低速运转,只维持水流流动进行反硝化和有机物的部分降解,反硝化即为在好氧状态下硝化得到的硝酸盐氮在反硝化细菌的作用下转化为氮气,达到无害化这样一个过程;第II沟处于好氧状态,曝气设备高速运转,进行有机物的进一步降解以及氨氮的硝化作用;第III沟为二沉池,进行固液分离,上清液从第III沟排出。
第二阶段,延续0.5小时。进水入第II沟,出水自第III沟引出。第I沟和第II沟的曝气设备高速运转,进行曝气,第I、第II沟均处于好氧状态,第III沟中曝气设备停止运转,为二沉池。
第三阶段,延续1.0小时。这阶段为固液分离的过渡阶段,进水仍入第II沟,出水仍自第III沟引出。第I沟转变为静止沉淀状态,曝气设备停止运转,第II沟在好氧状态下运行,曝气设备高速运转,进行曝气。第III沟中的曝气设备停止运转,为二沉池。
第四阶段,延续2.5小时。进水入第III沟,出水自I沟引出。第I沟和第III沟工作状态正好与第一阶段相反,第II沟则与第一阶段相同。
第五阶段,延续0.5小时。进水入第II沟,由第I沟出水,第II沟工作状态与第二阶段相同,第I沟和第III沟工作状态正好与第二阶段相反。
第六阶段,延续1.0小时。进水入第II沟,第I沟出水,第II沟工作状态与第三阶段相同,第I沟和第III沟的情况正好与第三阶段相同。此后重复上述6个阶段运转。
尽管三沟式氧化沟比二沟式前进了一步,主要表现在:处理水量增加;曝气设备利用率增加了;而且在功能上还能去除总氮;但还存在以下缺点:①曝气设备利用率才58.3%左右,还可进一步提高;②两条边沟交替作为二沉池,沉淀时间过长,达4小时左右,在生物处理中二沉池传统的停留时间为1.5-2.0小时,沉淀时间过长显然导致了曝气时间的缩短,实际上也就是曝气容积利用率不高,造成容积的浪费,在经济上和技术上是不合理的。③硝化区和反硝化区容积匹配不合理,理论上反硝化区所需容积远小于硝化区容积,而三沟式内反消化区容积与硝化区容积相同,减少了用于去除有机物和进行硝化作用的容积;④反硝化不彻底,在第二、第三阶段和第五、第六阶段,只经过硝化作用就出水了,水中硝酸氮含量会超标。而硝酸氮是一种致病物质,婴儿饮用后会患变性血色蛋白症,影响人们的正常生活和身体健康。
本发明的目的是提供一种可以全时实现反硝化运行,曝气设备和曝气池利用率较高,运行灵活,可以根据水量、水质情况调整运行沟数的氧化沟污水处理方法。
本发明的目的是这样实现的:四沟交替工作式氧化沟由4条个氧化沟组成一污水处理装置,如图6所示每条沟中都设有曝气设备,四条沟由公共池壁处开孔相通,或分离的四条沟由管道连接相通。有两种基本运行方式,一种为只去除有机物和氨氮的运行方式,一种为生物脱氮的运行方式。
①只去除有机物和氮氮的运行方式:即只要求氧化沟完成去除有机物和氨氮的功能,而不要求其去除总氮,这种运行方式较为简单,只要二条边沟第I、第IV沟交替出水就行。运行方式如图7所示,工作周期也为8小时,运行过程也可分6个阶段。
第一阶段,延时1.5-2.5小时,污水进入第I沟由第IV沟出水。第I、第II、第III沟中的曝气设备开动处于高速运转,这三条沟均处于好氧状态,保证有机物的降解和硝化作用的完成。第IV沟内曝气设备停止运转,处于沉淀静止状态。
第二阶段,延时0.5-1.5小时,污水进第II沟,仍由第IV沟出水,各沟的曝气设备运转状态与第一阶段相同。
第三阶段,延时1小时,污水仍入第II沟,仍由第IV沟出水,第II、第III沟运行状态与前二个阶段相同,第I沟内曝气设备停止运转,处于固液分离的过渡阶段,第IV沟内曝气设备停止运转。
第四阶段,延时1.5-2.5小时,污水进入第IV沟,出水则从第I沟引出,第II、第III、第IV沟曝气设备高速运转,第I沟中曝气设备停止运转,处于沉淀状态。
第五阶段,延时0.5-1.5小时,污水进第III沟,出水自第I沟引出,第I、第II、第III、第IV沟运行状态与第四阶段相同。
第六阶段,延时1小时,进水仍入第III沟,出水自第I沟引出,第II、第III沟中曝气设备高速运转,处于曝气状态,第IV沟曝气设备停止运转,处于静止沉淀过渡状态,第I沟中曝气设备停止运转,处于沉淀状态。
再重复上述六个阶段,连续循环运转。
②脱氮运行方式,如图8所示。运行过程仍可分6个阶段,工作周期仍为8小时。各阶段的工作过程如下:第一阶段,延时1.5-2.5小时,污水进第I沟,由第IV沟出水。第I沟中的曝气设备低速运转,仅维持沟中混合液的流动。此时,第I沟处于缺氧状态完成反硝化过程,第I沟中的混合液经沟间的连接孔进入第II、第III沟,最后进入第IV沟经沉淀后出水。第II、第III沟中的曝气设备高速运转,处于好氧状态,保证有机物的降解和硝化作用的完成。第IV沟内曝气设备停止运转。在第一阶段,整个系统构成了一个完整的缺氧—好氧即A/O污水生物脱氮处理系统。
第二阶段,延时0.5-1.5小时,污水进第II沟,仍由第IV沟出水,第II沟中曝气设备低速运转,处于缺氧状态,进行反硝化过程,第I、第III沟曝气设备高速运转,处于曝气状态。第IV沟内曝气设备停止运转。该阶段仍是一个完整的缺氧—好氧即A/O系统。
第三阶段,延时1小时,污水进第II沟,仍由第IV沟出水,与第二阶段相比,只是第I沟内的曝气设备停止运转,使第I沟内的活性污泥沉淀下来,此时第I沟处于出水过渡阶段。第II沟中的曝气设备低速运转,第III沟中的曝气设备高速运转。第IV沟中的曝气设备停止运转,处于沉淀状态。该阶段仍是一个完整的缺氧—好氧即A/O系统。
第四阶段,延时1.5-2.5小时,污水进第IV沟,由第I沟出水。第I沟中的曝气设备停止运转,第IV沟中的曝气设备低速运转,仅维持沟中混合液的流动。第II、第III沟中的曝气设备高速运转。
第五阶段,延时0.5-1.5小时,进水入第III沟,由第I沟出水,第III沟曝气设备低速运转处于缺氧状态,第II、第IV沟曝气设备高速运转,处于好氧状态。第I沟曝气设备停止运转,处于沉淀状态。
第六阶段,延时1小时,进水仍入第III沟,由第I沟出水,第I、第IV沟中曝气设备停止运转,第II沟中曝气设备高速运转,第III沟中曝气设备低速运转。
重复上述阶段,连续运转。
以上各阶段的时间可根据实际情况进行适当调整。
说明附图如下:图1为两沟交替工作式氧化沟示意图。
图2为两沟交替工作式氧化沟的运行方式示意图。
图3为三沟交替工作式氧化沟示意图。
图4为三沟交替工作式氧化沟的去除有机物和氨氮的运行方式示意图。
图5为三沟交替工作式氧化沟生物脱氮运行方式示意图。
图6为本发明四沟交替工作式氧化沟示意图。
图7为本发明四沟交替工作式氧化沟去除有机物和氨氮的运行方式示意图。
图8为本发明四沟交替工作式氧化沟生物脱氮运行方式示意图。
结合附图说明
实施例如下:四沟交替工作式氧化沟由4条氧化沟组成一污水处理装置,如图6所示每条沟中都设有曝气设备,四条沟由公共池壁处开孔相通,或分离的四沟由管道连接相通。有两种基本运行方式,一种为只去除有机物和氨氮的运行方式,一种为生物脱氮的运行方式。
①只去除有机物和氨氮的运行方式:即只要求氧化沟完成去除有机物和氨氮的功能,而不要求其去除总氮,这种运行方式较为简单,只要二条边沟第I、第IV沟交替出水就行。运行方式如图7所示,工作周期也为8小时,运行过程也可分6个阶段。
第一阶段,延时1.5小时,污水进入第I沟由第IV沟出水。第I、第II、第III沟中的曝气设备开动处于高速运转,这三条沟均处于好氧状态,保证有机物的降解和硝化作用的完成。第IV沟内曝气设备停止运转,处于沉淀静止状态。
第二阶段,延时1.5小时,污水进第II沟,仍由第IV沟出水,各沟的曝气设备运转状态与第一阶段相同。
第三阶段,延时1小时,污水仍入第II沟,仍由第IV沟出水,第II、第III沟运行状态与前二个阶段相同,第I沟内曝气设备停止运转,处于固液分离的过渡阶段,第IV沟内曝气设备停止运转。
第四阶段,延时1.5小时,污水进入第IV沟,出水则从和I沟引出,第II、第III、第IV沟曝气设备高速运转,第I沟中曝气设备停止运转,处于沉淀状态。
第五阶段,延时1.5小时,污水进第III沟,出水自第I沟引出,第I、第II、第III、第IV沟运行状态与第四阶段相同。
第六阶段,延时1小时,进水仍入第III沟,出水自第I沟引出,第II、第III沟中曝气设备高速运转,处于曝气状态,第IV沟曝气设备停止运转,处于静止沉淀过渡状态,第I沟中曝气设备停止运转,处于沉淀状态。
再重复上述六个阶段,连续循环运转。
②脱氮运行方式,如图8所示。运行过程仍可分6个阶段,工作周期仍为8小时。各阶段的工作过程如下:第一阶段,延时1.5小时,污水进第I沟,由第IV沟出水。第I沟中的曝气设备低速运转,仅维持沟中混合液的流动。此时,第I沟处于缺氧状态完成反硝化过程,第I沟中的混合液经沟间的连接孔进入第II、第III沟,最后进入第IV沟经沉淀后出水。第II、第III沟中的曝气设备高速运转,处于好氧状态,保证有机物的降解和硝化作用的完成。第IV沟内曝气设备停止运转。在第一阶段,整个系统构成了一个完整的缺氧—好氧即A/O污水生物脱氮处理系统。
第二阶段,延时1.5小时,污水进第II沟,仍由第IV沟出水,第II沟中曝气设备低速运转,处于缺氧状态,进行反硝化过程,第I、第III沟曝气设备高速运转,处于曝气状态。第IV沟内曝气设备停止运转。该阶段仍是一个完整的缺氧—好氧即A/O系统。
第三阶段,延时1小时,污水进第II沟,仍由第IV沟出水,与第二阶段相比,只是第I沟内的曝气设备停止运转,使第I沟内的活性污泥沉淀下来,此时第I沟处于出水过渡阶段。第II沟中的曝气设备低速运转,第III沟中的曝气设备高速运转。第IV沟中的曝气设备停止运转,处于沉淀状态。该阶段仍是一个完整的缺氧—好氧即A/O系统。
第四阶段,延时1.5小时,污水进第IV沟,由第I沟出水。第I沟中的曝气设备停止运转,第IV沟中的曝气设备低速运转,仅维持沟中混合液的流动。第II、第III沟中的曝气设备高速运转。
第五阶段,延时1.5小时,进水入第III沟,由第I沟出水,第III沟曝气设备低速运转处于缺氧状态,第II、第IV沟曝气设备高速运转,处于好氧状态。第I沟曝气设备停止运转,处于沉淀状态。
第六阶段,延时1小时,进水仍入第III沟,由第I沟出水,第I、第IV沟中曝气设备停止运转,第II沟中曝气设备高速运转,第III沟中曝气设备低速运转。
重复上述阶段,连续运转。
四沟式氧化沟,相对于三沟式而言,在下列方面有改进:①提高了曝气机的利用率,可达到68.75%,增加了10%以上,设备利用率的提高,也就是投资效益的增加;②从运行方式上看,四沟交替工作式氧化沟能够实现全时反硝化,即四条沟中总有一条沟处于反硝化状态。全时反硝化的结果可望达到更高的生物脱氮效率,使得排放至自然水体的含氮量降低到一定的水平。而水中氮含量过高会引起水体的富营养化,继而产生严重的环境问题,亚硝酸氮具有三致作用(致畸、致癌、致突变),硝酸氮会发生血液病。而三沟式氧化沟,一天24小时中,只有13.5小时处于反硝化运行状态;③运行灵活,可根据水量、水质情况调整运行的沟数,一般城市污水厂在刚投入运行时(有时甚至数年),由于污水收集系统不完善,很少能达到设汁的水量水质。这样就发生“大马拉小车”的现象,造成资源和能源的浪费。而四沟式氧化沟可以适应水量、水质的变化情况,灵活调节,即只用四条沟中的二条沟、三条沟,按二沟、三沟运行就能满足出水要求。④降低了氧化沟作为沉淀池的沉淀时间,增加了曝气池的容积利用率,从而降低单位水量的处理费用;⑤使得反硝化与硝化区所需容积的匹配更为合理。

Claims (1)

1.一种四沟交替工作式氧化沟污水处理方法,由四条氧化沟组成一污水处理装置,每一条沟中都设有曝气设备,四条沟由公共池壁处开孔相通,或分离的四条沟由管道连接相通,其特征在于,生物脱氮的运行方式为:一个工作周期为8小时可以分成6个阶段;各阶段的工作过程如下:第一阶段延时1.5-2.5小时,污水进第I沟,由第IV沟出水,第I沟中的曝气设备低速运转,第II、第III沟中的曝气设备高速运转,第IV沟内的曝气设备停止运转;第二阶段延时0.5-1.5小时,污水进第II沟由第IV沟出水,第I、第III沟中的曝气设备高速运转,第II沟中的曝气设备低速运转,第IV沟中的曝气设备停止运转;第三阶段,延时1小时,污水进第II沟,由第IV沟出水,第I沟中的曝气设备停止运转,第II沟中的曝气设备低速运转,第III沟中的曝气设备高速运转,第IV沟中的曝气设备停止运转;第四阶段延时1.5-2.5小时,污水进第IV沟,由第I沟出水,第I沟中的曝气设备停止运转,第II、第III沟中的曝气设备高速运转,第IV沟中的曝气设备低速运转;第五阶段,延时0.5-1.5小时,污水进入第III沟,由第I沟出水,第I沟曝气设备停止运转,第II、第IV沟中曝气设备高速运转,第III沟中的曝气设备低速运转;第六阶段,延时1小时,污水进入第III沟,由第I沟出水,第I、第IV沟中的曝气设备停止运转,第II沟中的曝气设备高速运转,第III沟中的曝气设备低速运转;再重复上述6个阶段,连续循环运转。
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