隨著我國城市化的發展，生活污水已成為重要的污染源之一。為了更好的處理生活污水的污染，越來越多的污水處理工藝得到了應用。氧化溝工藝是傳統活性污泥工藝的一種變形，它有別于普通活性污泥法的是其采用封閉循環式的池型，使污水和活性污泥的混合液在其中進行不斷的循環流動，兼有完全混合式和推流式的特點。氧化溝工藝具有出水水質好，運行穩定可靠，管理簡便的特點。若結合其他工藝單元（例如厭氧或缺氧）該技術可滿足不同出水水質要求。本文將通過分析某水廠的氧化溝工藝應用，得到了在氧化溝運行控制上對脫氮除磷最佳的一些控制參數，以便于更好地將此工藝應用于污水處理中。  

1水廠簡介  

 該水廠設計主要用于處理開發區工業企業的工業廢水及廠區生活污水。工程設計規模為2×104m3/d。  

1.1進水水質及工藝參數  

 設計運行參數:污泥濃度MLSS=3.4g/L～4.0g/L，污泥負荷F/M=0.08kgBOD5/（kgMLSS·d），回流比R=100%，厭氧DO≤0.2mg/L，缺氧DO≤0.5mg/L，好氧DO≥2.0mg/L。設計進、出水水質見表1。  

 該廠自2008年12月正式投產運行以來，對有機污染物的去除效果一直非常理想，總氮（TN）和總磷（TP）成為運行控制的重點。  

1.2工藝流程  

污水工藝流程圖見圖1。  

 本工藝中厭氧池設計尺寸較大，水力停留時間達到2h以上，厭氧池的體積足夠大，設計時認為部分硝酸鹽氮可在厭氧池中發生反硝化反應，降低厭氧池中硝酸鹽的濃度，消除部分硝酸鹽在厭氧池中對聚磷菌的抑制。回流中的聚磷菌有效釋磷，以便在氧化溝中過量吸磷，并將其轉化到污泥中得以去除。氧化溝曝氣區采用管狀微孔曝氣裝置，增加了氧的有效利用率，降低了能耗。設置連續較長的不曝氣區，形成較徹底的溶解氧濃度梯度，使反硝化反應順利進行，從而使脫氮更有效。  

2生物脫氮  

2.1硝化  

 由于硝化菌不能儲存多余的NH3-N，在一定的運行條件下，系統去除NH3-N的量是有限的，故在進水NH3-N濃度較高時，取NH3-N的去除量進行數據分析。  

根據硝化反應動力學方程:  

 影響硝化反應的主要因素有:溫度（T）、溶解氧（DO）、污泥濃度（MLSS）或泥齡（SRT）、進水氨氮濃度等。分析2009年12月～2010年2月的運行數據，進水氨氮和氨氮去除量見圖2。  

 分析圖2曲線，在DO基本保持恒定的情況下（0.8mg/L～1.4mg/L），雖然泥齡有所提高，但是氨氮的去除量還是隨溫度的下降而減少，因此可見溫度是影響硝化效果的主要因素，當溫度低于15℃時，硝化效率大大降低，這也與相關研究結論一致。  

水溫是隨季節而變的，在實際運行中主要通過泥齡和DO來控制系統脫氮。  

2.2反硝化  

 反硝化是指硝酸鹽氮（NO3-N）和亞硝酸鹽氮（NO2-N）在反硝化菌的作用下，被還原為氣態氮的過程。對2009年和2010年的運行數據進行統計，發現反硝化效率與進水有機物濃度（CODCr）存在明顯的正比關系，統計數據見圖4。根據圖4的統計數據可以得知，進水碳源是影響系統反硝化的限制性因素，碳源濃度（CODCr）越高，系統的反硝化效率越高。圖3中10月份到次年3月份進水COD濃度低是因為金融危機導致經濟開發區許多工廠減產甚至停工從而使進水污染物濃度下降導致的。  

 另外溫度和溶解氧也是影響系統反硝化的主要因素，其中溫度對反硝化的影響與其對硝化的影響一樣，在此就不做分析。DO對反硝化的影響見圖4。  

 圖5中曝氣區DO系數為月統計平均值，從反硝化效率與DO的關系曲線可以看出，6月份～7月份系統內DO控制比較高，系統反硝化效率不高。其余月份系統內DO控制相對較低，系統反硝化效率隨DO的降低而提高。所以，低溶解氧有利于反硝化。因此，運行中需要根據出水指標調控重點（NH3-N或TN）有針對的控制系統的DO。  

2.3TN的去除位置  

 本工藝中厭氧池設計時認為尺寸較大，厭氧池的體積足夠大，部分硝酸鹽被反硝化利用，以降低厭氧池中硝酸鹽的濃度。從厭氧池、氧化溝好氧區、氧化溝缺氧區末端、回流泵站取樣分析混合液中的硝酸鹽氮，分析了兩個月的數據，取平均值如表2所示。  

 從表2中可以看出，硝酸鹽氮主要在好氧區由硝化產生，在缺氧區反硝化去除，缺氧區去除率為66%，這表明，TN的去除主要集中在氧化溝缺氧區。二沉池也存在一定的反硝化，但量非常小，只有2.15%。回流泵站回流污泥到厭氧池按回流比稀釋后剛好符合表2數據的比例，所以，厭氧池基本沒有發生反硝化，而不是設計認為在厭氧池也有可能發生反硝化反應，去除大量硝態氮。分析原因是厭氧池因為厭氧環境不適合缺氧條件下才能發生的反硝化過程，因此，此結論也驗證及指導以后的設計工作。  

3生物除磷  

 生物除磷是利用聚磷菌一類的微生物，能夠過量地，在數量上超過其生理需要，從外部環境攝取磷，并將磷以聚合的形態貯藏在菌體內，形成高磷污泥，排出系統外，達到從污水中除磷的目的。除磷的影響因素有很多，比如溫度、進水COD的量、N:P比、排泥量（污泥齡）、回流比、污泥負荷等。污泥在沉淀池內容易產生磷的釋放現象，特別是當污泥在沉淀池內停留時間較長時更是如此，所以回流比也對除磷有影響。下面著重從進水COD、回流比等方面闡述一下對氧化溝除磷的影響。  

3.1進水COD  

 從圖5可以看出在保持回流比、污泥齡不變的情況下，觀察每天進水COD變化對TP去除效果的影響，發現厭氧段碳源COD濃度越高（100mg/L～300mg/L），放磷越充分，對TP的去除率越高；但當碳源COD濃度高達300mg/L時，發現磷的去除率反而降低，分析原因是進水有機物濃度高太多的有機物在氧化溝好氧段未完全去除，對好氧段對好氧吸磷產生抑制作用，TP的去除效率會下降，此時應加大曝氣量增加好氧段對有機物的去除效率。  

3.2回流比  

 在排泥量基本保持不變的情況下，通過改變回流比，測定總磷，分析10周的數據如圖7所示。可以看出，起初隨著回流比的增加TP的去除率也在增加，當回流比為80%時去除率達到最大；當回流比大于100%時，TP去除率迅速下降，超過100%后，TP去除率已經非常低，總磷迅速降低的原因是由于厭氧池回流污泥還有大量的硝態氮，當回流比太大后，大量的硝態氮會對厭氧除磷環境起到破壞作用，影響厭氧釋磷的進行，進而影響去除效果；當回流比太小時，由于沉淀池的停留時間過長，會在沉淀池出現釋磷現象，影響了磷的去除。因此，通過圖7得出，本廠除磷的最佳回流比為80%。  

結語  

 氧化溝工藝是目前城市污水處理技術中出水水質最好、操作最穩定、應用最多的工藝之一。雖然目前應用中還存在一些影響處理效果的因素，但隨著科學技術發展和社會的進步，該工藝必將得到進一步的提高，有望取得更佳的社會效益和經濟效益。

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