近年來，各地對污水排放提出瞭(le)更高要求，污水處理廠出水需要滿足一級A甚至更高标準。然而氧化溝在實際運行過程中，由於(yú)採用轉刷、轉碟、倒傘曝氣裝置進行表面充氧曝氣，易造成溝内污泥淤積、充氧效率低，且氧化溝體内沒有獨立的缺氧區域，導緻硝化效果不理想，脫氮效率不穩定。
很多早期建設氧化溝的工藝的污水處(chù)理廠(chǎng)，在現狀運行條件下的已經無法滿足一級A标準，亟需升級改造。
打破重來或者整體搬遷都會浪費(fèi)很大的人力物力，如何找到一種低成本、高效、快捷的改造技術顯得尤爲關(guān)鍵。
張雙高級(jí)工程師重慶(qìng)市三峽水務有限責任公司
本文介紹三峽庫區某污水處(chù)理廠(chǎng)的氧化溝脫氮工藝的低成本改造案例，和大家探讨一下如何在不停水、施工周期短、投資費用低的條件下，對污水廠(chǎng)實施臨時性改造。
01項目概況
該污水處(chù)理廠(chǎng)規劃總設計處(chù)理規模爲3.0×104 m3/d，服務面積爲9.32 km2，服務人口約14萬人，主要收集服務範圍内居民生活污水、少量類似生活污水水質的工業廢水以及初期雨水。
一期於(yú)2003年8月建成投運，建成處理規模爲2.0×104 m3/d，採(cǎi)用改良型氧化溝處理工藝。其中，廠内提升泵站、粗格栅、細格栅按3.0×104 m3/d一次建成，改良型氧化溝、二沉池、接觸消毒池按2.0×104 m3/d設計。出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放标準》（GB 18918—2002）的一級B 标準。污水處理廠尾水經管道排入長江，污泥經脫水後運輸至當地水泥廠焚燒處置。
工藝流程圖
02改造前氧化溝
氧化溝有2組，單組處理能力爲1.0×104 m3/d，池容爲6 336 m3，4條溝。單溝寬爲6.0 m，深度爲4.0 m，長(zhǎng)度爲70.0 m，水力停留時間爲15 h。單組氧化溝配備(bèi)3台倒傘式表曝設備(bèi)，單機裝機容量爲55 kW，充氧能力爲71~107 kg O2/h。每組氧化溝配備(bèi)2台潛水推流器，單機裝機容量爲4.0 kW。
改造前氧化溝平面圖
03水量出現超負荷
由於(yú)污水收集採用截留式合流制方式，2020年全年實際處理水量在0.68萬~3.45萬m3/d，進廠水量波動較大。全年平均日處理水量爲2.12萬m3/d，平均負荷率爲106%，該污水處理廠已處於(yú)超負荷運行狀态。據統計，2020年超負荷運行天數爲209 d。超負荷運行縮短瞭(le)污水在氧化溝和二沉池的停留時間，出水超标風險增大；同時，進水水量超過設計處理水量時，易造成配套管網溢流，增加瞭(le)水體環境污染的風險。
04部分指标無法穩定達(dá)一級(jí)A标準
污水廠(chǎng)各項出水指标均能達到一級B排放标準，如果參(cān)照一級A标準排放，TN、NH3-N、TP無法穩定達标。TP的去除可通過在曝氣池出口增加除磷劑用量保證出水TP達标。因此，TN、NH3-N的達标問題成爲升級的重點。
（1）NH3-N不達标問題——曝氣量不足在好氧環境下，硝化菌将NH3-N氧化成硝态氮。但是由於(yú)表曝設備充氧效率較低，在超負荷運行情況下，需要更大的曝氣量確(què)保微生物對污染物的分解。因此，NH3-N不達标主要是因爲曝氣量不足。
如每組氧化溝内3台倒傘式表曝設備(bèi)全開，增加曝氣量，在一定程度上可提高NH3-N的去除效果，但在實際運行過程中，表曝設備(bèi)全開縮短瞭(le)缺氧環境的停留時間，不能保證出水TN達标，同時曝氣過量會導緻污泥解絮和過度氧化，易造成其他出水指标波動。
（2）TN不達标問題——脫氮容積不足氧化溝未設置獨立的缺氧區，無法形成反硝化菌适宜的脫氮環境，導緻脫氮效果差。根據現場溶解氧濃度分析，氧化溝内實際運行的工藝流程爲“厭氧—好氧—缺氧”，氧化溝大部分區域爲好氧段，僅在氧化溝出水口之後形成小段缺氧段，缺氧段有效容積約960 m3，停留時間約2.3 h，脫氮容積嚴重不足。氧化溝的進水和外回流污泥經過厭氧區後直接進入好氧段，污水在好氧階段降解COD、BOD，同時發生硝化作用，然後再進入缺氧段，在缺氧段發生反硝化作用，此時污水中的碳源已經較少，滿足不瞭(le)反硝化作用對碳源的需求。即使通過投加碳源和工藝調控，TN均無法實現穩定達标，再加上該廠處於(yú)超負荷運行，污水在生化池的停留時間減小，TN的處理效率進一步降低。
05改造方案
鑒於該廠氧化溝無獨立缺氧區，在應對超負荷運行時，即使通過優化工藝控制方式也不能滿足TN和NH3-N同時達标排放。5年内該廠将面臨拆遷，如實施提标改造工程，建設周期長、投資成本高，後期拆遷後會造成資産浪費。同時，當地政府已制定相應方案對該廠多餘污水進行分流，但短期内超負荷運行情況不會得到解決。爲此，本著(zhe)改造周期短、投資省、運行成本低、管理難度小的原則，在充分利用原廠構建築物和設施，以及確保施工期間不影響污水處理廠正常運行的基礎上，選擇切實可行的改造方案。本次改造的重點爲新增缺氧池、在氧化溝内新增曝氣裝置，同時加大除磷劑用量並(bìng)優化運行參數，確保出水達标排放。
（1）新增缺氧池該廠二期預留用地現有約3 000 m3的廢水池，廢水池工藝尺寸：L×B×H=39.0 m×29.0 m×3.0 m，爲增大缺氧區停留時間，将該廢水池改造爲缺氧池，可增加3.6 h缺氧停留時間。同時，改造原有污泥泵房，将污泥泵房剩餘污泥混合液以自流方式進入缺氧池，高濃度污泥混合液在缺氧池中進行反硝化脫氮後，最終採(cǎi)用提升泵将脫氮後的混合液泵送至生化系統，補充生化系統污泥濃度。爲確(què)保混合液在缺氧池内均勻混合，防止沉澱，新增潛水推流器4個，單機裝機容量爲4.0 kW，提升泵2台，N=30 kW，H=15 m，Q=400 m3/h。
（2）新增曝氣裝置鑒於(yú)超負荷運行導緻充氧不足，影響出水NH3-N指标，拟在每組氧化溝3#表曝機所在溝渠内，安裝管式曝氣裝置，增加好氧段容積，增大系統充氧能力。每組氧化溝配備MS70型号薄膜管式微孔曝氣器30個，曝氣管間距爲1.0 m，羅茨鼓風機2台（每組氧化溝1台），N=22 kW，Q=13.23 m3/min。曝氣管安裝方法：将2塊角鋼用膨脹螺絲固定在氧化溝池壁作爲支架（2塊角鋼之間預留縫隙），曝氣管兩端採用DN15不鏽鋼管連接成U型管，U型管沿著(zhe)氧化溝池壁角鋼支架縫隙插入池底，這種曝氣管安裝方法可實現不停水安裝，具有安裝方便、維修便利等特點。
改造後氧化溝平面圖
06改造後運行效果
該廠通過新增缺氧池和曝氣裝置改造後，優化瞭(le)運行模式，氧化溝内開啓曝氣機2#、曝氣機3#和底部曝氣裝置進行曝氣，氧化溝内形成瞭(le)厭氧—缺氧—好氧的運行模式，同時針對進水水質水量波動情況，靈活調整曝氣機1#設備(bèi)的運行時間，保證好氧段末端溶解氧在2.0 mg/L以上以提高硝化效果。
污泥泵房的高濃度剩餘污泥流入缺氧池，反硝化進一步脫氮，脫氮後的污泥提升至氧化溝以補(bǔ)充生化池所需污泥，在保證處理效果和降低能耗的同時，回流污泥量控制在50%~80%。根據季節性變(biàn)化，将氧化溝污泥濃度控制在3 500~6 000 mg/L，控制泥齡爲18~22 d，冬季污泥活性較差，可适當提高活性污泥濃度和泥齡。
改造前，氧化溝出口硝态氮和NH3-N的濃度分别爲8.68、2.69 mg/L。新增曝氣裝置提高系統的充氧能力後，氧化溝出水NH3-N大幅度降低，氧化溝出口NH3-N平均濃度爲0.78 mg/L。新增缺氧池後，污泥泵房的高濃度剩餘污泥流入缺氧池，由於(yú)污泥泵房的溶解氧較低，流入缺氧池後能形成良好的缺氧環境，在未額外投加碳源的缺氧環境下，高濃度的微生物利用内源反硝化進一步脫氮，缺氧池出口硝态氮濃度降低至0.8 mg/L，脫氮較徹底。脫氮後的污泥提升至氧化溝厭氧區，一方面，補充瞭(le)生化池中的污泥濃度；另一方面，饑餓狀态的污泥進入氧化溝後，能快速吸附進水中的污染物，提高瞭(le)污染物的處理效果。改造後的氧化溝出口硝态氮平均濃度爲7.28 mg/L，較改造前降幅爲16.13%。
改造後(hòu)，硝态氮和NH3-N濃度均有不同程度的降低，出水TN由原來(lái)的12.44 mg/L降低至9.66 mg/L。
改造前後(hòu)氧化溝(gōu)出口氮濃度圖
07改造效益
本次改造在充分利舊的基礎上，新增提升泵2台、羅茨風機2台、潛水推流器4台、MS70曝氣管60根、管道等，改造污泥泵房及外回流管道。改造總費用爲80.1萬元（其中，設備(bèi)及管道改造費用爲72.08萬元，其他費用爲8.02萬元），比整個工程提标改造可節約投資約1 400萬元，與同類改造項目相比節約投資593.46萬元。同時本次改造可在未停水條件下進行施工，施工周期短（約30 d），對廠内生産(chǎn)無影響。
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本文發(fā)表在《淨水技術》2020年第6期“城鎮給排水工程設計案例專欄”，掃描二維碼閱讀(dú)文章全文。
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陳(chén)貴生,張雙. 三峽庫區氧化溝(gōu)脫氮工藝的低成本改造[J]. 淨水技術,2020,39(9):29-33,157.CHEN G S, ZHANG S. Low cost reconstruction of denitrification process of oxidation ditch in three Gorges Reservoir area[J]. Water Purification Technology, 2020, 39(9):29-33,157.
作者：重慶(qìng)市三峽水務有限責任公司 張雙(shuāng)
濟甯通洋機電設備有限公司技術力量雄厚，技術人員由重型電機廠從事電機制造多年並(bìng)有著(zhe)優秀業績的老專家及技術爲主體的技術隊伍組成。與濟甯市及十二縣市區周邊地區的各大行企業有著(zhe)長期的合作關系，成立至今爲上百家企業提供優質的服務，在業内擁有較高的度，公司以誠實守信、優質的服務赢得瞭廣大客戶的良好口碑。我們的經營理念是：以優質服務爲向導；以誠信經營爲基本；以信譽爲企業生命；以創新爲企業靈魂。我們深知沒有客戶就沒有我們公司的存在，沒有客戶就沒有我們公司的發展。客戶是我們公司始終關注的焦點，客戶的滿意是我們永遠的追求。
立起主機，把另一側(cè)端蓋的定位銷打上，擰緊全部螺栓。在進風口倒入少量潤滑油，将皮帶輪固定於(yú)旋轉軸上，用手轉動皮帶輪的同時，用木錘或橡膠錘輕輕敲打端蓋加強筋部位，使轉子軸能靈活運動。抽幹回轉式鼓風機房内積水。回轉式鼓風機電機的處理方法：把電機從底座上拆下，打開電機的前後端蓋，取出轉子，把端蓋螺絲全部擰入定子兩端螺孔（防止定子立起時碰傷繞組）。把定子立起放在陽光下兩端各曝曬12小時，用兆歐表測量繞組與外殼的絕緣電阻不得低於(yú)20兆歐。如不行則繼續放在陽光下曝曬至達标。回轉式鼓風機主機處理方法：把回油管從底座處拔下，放掉主機及空氣室内的油和水，取下空氣濾清器，用手快速正向轉動風機帶輪10轉左右後，從進風口慢慢倒入機油（68号抗磨液壓油5公升）同時不斷正向轉動風機帶輪。
在羅茨鼓風機中採用節能馬達技術，能夠減少人工成本，實現自動控制，並(bìng)且達到節能的目的。預測控制預測控制是近年發展起來的新型計算機控制算法，預測控制是一種智能控制技術，採用持續優化和反饋校正的方式，能夠實現精確控制。在羅茨鼓風機中採用預測控制技術，採用智能化控制，對羅茨鼓風機的轉速以及負載進行調節，從而實現節能。採用預測控制的方式，能夠對羅茨鼓風機的運行進行有效的控制，實現精確的控制，對於(yú)羅茨鼓風機的節能具有重要的意義。
由於(yú)預測控制具有适應複雜生産過程控制的特點，所以預測控制具有強大的生命力。可以預言，随著(zhe)預測控制在理論和應用兩方面的不斷發展和完善，它必将在工業生産過程中發揮出越來越大的作用，展現出廣闊的應用的前景。羅茨風機主要是由機殼、葉輪、牆闆以及進出口消聲器構成，其中機殼主要是作爲支撐與固定的作用，牆闆是用來連接機殼與葉輪的作用，支撐葉輪的旋轉，而葉輪主要是羅茨風機的旋轉部分，具有噪聲小、運轉平穩的特點，而其中消聲器用於(yú)降低羅茨風機的噪音。
羅茨風機是容積式風機的一種，主要是採用漸開線的方式進行轉動，並(bìng)且風機中的三個葉片完全相同，旋轉的過程中能夠保持一定的極小間隙，從而導緻進氣口呈現真空狀态，葉片與牆闆、機殼形成一個密封腔，能夠形成連續工作。隻要涉及到風機都會牽涉到壓力參數，羅茨風機與其他種類風機有所區别，羅茨風機的壓力參數爲克服管道的阻力，也就是行業中常說的背壓，這個壓力參數是選型中的主要參數，在選型時盡量能夠提供準確(què)的所需壓力參數。
由於羅茨泵是一種無内壓縮的真空泵，通常壓縮比很低，故高、中真空泵需要前級泵。羅茨泵的極限真空除取決於泵本身結構和制造精度外，還取決於前級泵的極限真空。爲瞭(le)提高泵的極限真空度，可将羅茨泵串聯使用。羅茨泵的工作原理與羅茨鼓風機相似。由於轉子的不斷旋轉，被抽氣體從進氣口到轉子與泵殼之間的空間v0内，再經排氣口排出。由於吸氣後v0空間是全封閉狀态，所以，在泵腔内氣體沒有壓縮和膨脹。但當轉子頂部轉過排氣口邊緣，v0空間與排氣側相通時，由於排氣側氣體壓強較高，則有一部分氣體返沖到空間v0中去，使氣體壓強突然增高。當轉子繼續轉動時，氣體排出泵外。綜上所述，其工作原理並(bìng)不簡單，但是對其工作原理做進一步瞭(le)解分重要。
因而可以高速化，不需要内部潤滑，而且結構簡單，運轉平穩，性能穩定，适應多種用途，已運用於廣泛的領域。簡單的說就是：同等功率下，離心風機風量大、壓力低，羅茨鼓風機壓力高、風量小。氧化羅茨風機設在氧化風機房内，其作用是爲吸收塔漿池中的漿液提供充足的氧化空氣。通過矛狀空氣噴管手動切換閥進行隔斷。隔斷時噴管可以通過開啓沖洗水管的手動切換閥進行沖洗。氧化風機採用羅茨風機，每台包括潤滑系統、進出口、進氣室、進口風道（包括過濾器），吸收塔内分配系統及其與風機之間的風道、管道、閥門、發蘭和配件、電機、聯軸節、電機和風機的共用基礎底座、就地控制櫃、冷卻器等。三葉羅茨風機是一種定排量回轉式風機，靠安裝在機殼上的兩根平行軸上的兩個“8”字形的轉子對氣體的作用而氣體。
家用冷風機家用冷風機又稱家用環保空調蒸發式冷風風扇。 沒有壓縮機，不添加氟利昂，制冷劑是水，是環保的節能型空調。 在這個結構中， 瑞典的高科技專利産品使用循環泵連續汲取水箱内的水，利用水流均勻地散布在蒸發過濾層上，室外的熱空氣進入蒸發冷卻介質，與水進行充分的熱交換，通過蒸發冷卻介質，蒸發冷卻介質，實現理想的冷卻，利用水蒸發的吸熱，通過低噪音風扇将冷卻過的冷清淨的空氣壓送至室内，冷卻介質濕幕（特殊材質的蜂窩狀過濾層）。在瑞典的高科技專利産品中，室外的熱空氣進入蒸發冷卻介質，室外的熱空氣進入蒸發冷卻介質，室外的熱空氣進入蒸發冷卻介質，室外的熱空氣進入蒸發冷卻介質，室外的熱空氣進入蒸發冷卻介質，室外的熱空氣進入蒸發冷卻介質，室外的熱空氣進入蒸發冷卻介質，室外的熱空氣進入蒸發冷卻介質，室外的熱空氣進入蒸發冷卻介質，室外的熱空氣進入蒸發冷卻介質。 （）蝸殼外形尺寸的選擇：蝸殼外形尺寸應盡可能小。對高比轉數風機，可採用縮短的蝸形，對低比轉數風機一般選用标準蝸形。有時爲瞭縮小蝸殼尺寸，可選用蝸殼出口速度大於風機進口速度方案，此時採用出口擴壓器以其靜壓值。連接相鄰功率單元的輸出端串聯實現具有可變電壓和頻率變換的高電壓的直接輸出以供給高電壓電動機。它是電壓級逆變器的輸出相電壓的波形。
安裝前，應檢查是否呼吸機損壞或因變形，包裝和運輸，並在其後被适當地維修隻能安裝。安裝時，要注意檢查相關部件是否有松動或沒有，葉片與風管之間的間隙應均勻，無碰撞。
連接空氣出口管道的重量不應由風扇導管承擔，並應在安裝過程中添加額外的支持。
在軸流風扇的入口端安裝一個空氣收集器和安裝保護金屬絲網。
風扇的基應與基礎平面自然連接，養殖場
什麽？ 風口的配置有利於通過送風氣流引導周圍的空氣，風口的中心距側壁的距離。 不能太小。
生活水處理臭氧發生器
並且螺栓不應被強制連接，以防止基部變形。安裝時，使用一個電平校正的基礎上，加墊保持其水平位置，然後擰緊地腳螺栓。
軸流風扇不允許被吊起並使用。安裝完成後，進行試運行。當不使用呼吸機很長一段時間，然後再次使用時，首先檢查連接部位是否牢固，並試運行後，就可以正式使用。
風機已正式運行後，每年檢查螺絲是否有松動，以及是否電線皮膚受損一次，並修複他們根據自己的具體條件。
平時要注意風扇是否正常運行，達到正常轉速時
振動是否增加，並及時檢查並修複它。
使用平墊圈和彈簧墊圈擰緊螺絲。
使用橡膠緩沖承受高壓風扇的重量。
對於一些場合，需要噪聲，就可以添加設備，以減少噪聲（通常，約四周），消音器安裝在空氣入口管或出口管的端部。
對於某些場合對噪聲要求高，消音器海綿的層可以根據機器本身的條件，滿足現場的噪音的要求來添加。
當使用消音泡沫沉默的聲音，注意高壓風機和櫃，高壓風機的通風散熱，並採用橡膠緩沖之間的距離要承擔高的重量壓風機。
高壓風扇的入口管和出口管應通過軟管以隔離振動連接。
不同的材料和離心風機分離的要求需要不同的車型，滾動軸承内外圈之間出現摩擦
歐洲/中東/非洲地區:由於海上風扇設備容量的增加，直接吹風機市場的擴大
生活水處理臭氧發生器
所以選擇離心式風扇的合适的材料。模型和參數被確定後，根據不同的材料在不同的環境中的耐蝕性，材料，性能價格比等諸多因素的物理性質是一體的。
離心式風扇的機械設計，和優異的風扇設計結構可以延長設備的使用壽命。對於結構設計，該設計的缺陷，很容易加速腐蝕是應力集中趨勢和縫隙環境。有時雖然金屬浸漬溶液，腐蝕速率小，但該間隙形成由於内部溶液的化學和電化學狀态已改變，嚴重間隙腐蝕會引起。
爲瞭控制腐蝕，不妨試一試風機下述的方法
有必要在腐蝕環境隔離。表面處理方法通常用在離心風機，如凸緣鍍鋅及鍍鉻設計中使用。這些方法是真正在許多環境中，但對於旋轉部件，有應該注意的一個現象。材料和塗層是兩種材料，以及它們的線性膨脹系數不同，這将産生不同量的變形時，旋轉部件發生彈性變形，從而導緻大量的微裂紋，如果這種現象存在，它會加速腐蝕的形成。因此，旋轉部件的表面保護方法，應謹慎使用。離心式風扇是一種相對複雜的機器，主要由空氣入口，阻尼器，葉輪，電機，主軸軸承，和出口的。将鼓風機進出口管道中的閘閥關閉
夏季利用冷風機降低豬圈溫度的情況很多，但是在冷風機的溫度範圍内的送風距離的降低和濕窗簾的水要求等使用冷風機時需要注意的地方很多。
生活水處理臭氧發生器
的離心式風扇是在不同的狀态不同。何況不同的離心風機。那麽，什麽是離心風機的分類。
的離心式風扇，根據壓力和功能分類
呼吸機，呼吸機的排氣壓力相對較小，不超過米，
鼓風機，鼓風機的排氣壓力稍大，不超過米，
壓縮機，所述壓縮機的排出壓力高於-。
根據工作原理的離心風機分類
離心式風扇是進入所述風扇軸向的葉輪和主要在徑向方向流動的氣流。這種類型的風扇，根據離心作用的原理制成，其産品包括離心式鼓風機和離心式壓縮機。
軸流風扇在軸向上進入風扇的氣流，並且在葉輪上的圓柱形表面的軸向方向大緻流動。這種風扇包括軸流風扇，軸流鼓風機和軸流式壓縮機。
旋轉風扇的工作原理是由轉子的旋轉改變所述空氣室的容積。常見品種有羅茨鼓風機的旋轉式壓縮機。
的離心式風扇傳動部件的磨損是一種常見的問題的設備，包括排氣風扇的軸承位置的磨損和鼓風機軸的軸承位置。鑒於離心風機上述的故障，傳統維護方法包括堆焊，熱噴塗，刷塗電等，但也有一定的問題。靜壓罐是空氣供應系統所必需的部件，通過降低動壓和增加靜壓來穩定氣流，減少氣流的振動，實現理想的空氣供應。 如冷卻幹燥用的離心風機真空用的高壓風機等
氧化溝工藝具有運行成本低、管理方便、污水處理流程簡單、抗沖擊負荷強等優點，應用廣泛，在城鎮處理廠中占比約20%。
近年來，各地對污水排放提出瞭(le)更高要求，污水處理廠出水需要滿足一級A甚至更高标準。然而氧化溝在實際運行過程中，由於(yú)採用轉刷、轉碟、倒傘曝氣裝置進行表面充氧曝氣，易造成溝内污泥淤積、充氧效率低，且氧化溝體内沒有獨立的缺氧區域，導緻硝化效果不理想，脫氮效率不穩定。
很多早期建設氧化溝的工藝的污水處(chù)理廠(chǎng)，在現狀運行條件下的已經無法滿足一級A标準，亟需升級改造。
打破重來或者整體搬遷都會浪費(fèi)很大的人力物力，如何找到一種低成本、高效、快捷的改造技術顯得尤爲關(guān)鍵。
張雙
高級工程師
重慶市三峽水務有限責任公司
本文介紹三峽庫區某污水處(chù)理廠(chǎng)的氧化溝脫氮工藝的低成本改造案例，和大家探讨一下如何在不停水、施工周期短、投資費用低的條件下，對污水廠(chǎng)實施臨時性改造。
01
項目概況
該污水處理廠規劃總設計處理規模爲3.0×10 4 m 3/d ，服務面積爲9.32 km2，服務人口約14萬人，主要收集服務範圍内居民生活污水、少量類似生活污水水質的工業廢水以及初期雨水。
一期於2003年8月建成投運，建成處理規模爲2.0×10 4 m 3/d ，採用改良型氧化溝處理工藝。其中，廠内提升泵站、粗格栅、細格栅按 3.0×104 m3/d一次建成，改良型氧化溝、二沉池、接觸消毒池按 2.0×104 m3/d設計。出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放标準》（GB 18918—2002）的 一級B 标準。污水處理廠尾水經管道排入長江，污泥經脫水後運輸至當地水泥廠焚燒處置。
工藝流程圖
02
改造前氧化溝
氧化溝有2組，單組處理能力爲1.0× 104 m3/d，池容爲6 336 m3，4條溝。單溝寬爲6.0 m，深度爲4.0 m，長度爲70.0 m，水力停留時間爲15 h。單組氧化溝配備3台倒傘式表曝設備，單機裝機容量爲55 kW，充氧能力爲71~107 kg O 2/h 。每組氧化溝配備2台潛水推流器，單機裝機容量爲4.0 kW。
改造前氧化溝平面圖
03
水量出現超負荷
由於污水收集採用截留式合流制方式，2020年全年實際處理水量在0.68萬~3.45萬m3/d，進廠水量波動較大。全年平均日處理水量爲2.12萬 m3/d，平均負荷率爲106%，該污水處理廠已處於超負荷運行狀态。據統計，2020年超負荷運行天數爲209 d。 超負荷運行縮短瞭污水在氧化溝和二沉池的停留時間，出水超标風險增大；同時，進水水量超過設計處理水量時，易造成配套管網溢流，增加瞭水體環境污染的風險。
04
部分指标無法穩定達一級A标準
污水廠各項出水指标均能達到一級B排放标準，如果參照一級A标準排放，TN、NH 3-N 、TP無法穩定達标。TP的去除可通過在曝氣池出口增加除磷劑用量保證出水TP達标。因此，TN、 NH3-N的達标問題成爲升級的重點。
（1） NH3-N不達标問題——曝氣量不足
在好氧環境下，硝化菌将 NH3-N氧化成硝态氮。但是由於表曝設備充氧效率較低，在超負荷運行情況下，需要更大的曝氣量確保微生物對污染物的分解。因此， NH3-N不達标主要是因爲曝氣量不足。
如每組氧化溝内3台倒傘式表曝設備全開，增加曝氣量，在一定程度上可提高 NH3-N的去除效果，但在實際運行過程中，表曝設備全開縮短瞭缺氧環境的停留時間，不能保證出水TN達标，同時曝氣過量會導緻污泥解絮和過度氧化，易造成其他出水指标波動。
（2）TN不達标問題——脫氮容積不足
氧化溝未設置獨立的缺氧區，無法形成反硝化菌适宜的脫氮環境，導緻脫氮效果差。根據現場溶解氧濃度分析，氧化溝内實際運行的工藝流程爲“厭氧—好氧—缺氧”，氧化溝大部分區域爲好氧段，僅在氧化溝出水口之後形成小段缺氧段，缺氧段有效容積約960 m3，停留時間約2.3 h，脫氮容積嚴重不足。氧化溝的進水和外回流污泥經過厭氧區後直接進入好氧段，污水在好氧階段降解COD、BOD，同時發生硝化作用，然後再進入缺氧段，在缺氧段發生反硝化作用，此時污水中的碳源已經較少，滿足不瞭反硝化作用對碳源的需求。即使通過投加碳源和工藝調控，TN均無法實現穩定達标，再加上該廠處於超負荷運行，污水在生化池的停留時間減小，TN的處理效率進一步降低。
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改造方案
鑒於該廠氧化溝無獨立缺氧區，在應對超負荷運行時，即使通過優化工藝控制方式也不能滿足TN和 NH3-N同時達标排放。5年内該廠将面臨拆遷，如實施提标改造工程，建設周期長、投資成本高，後期拆遷後會造成資産浪費。同時，當地政府已制定相應方案對該廠多餘污水進行分流，但短期内超負荷運行情況不會得到解決。爲此，本著改造周期短、投資省、運行成本低、管理難度小的原則，在充分利用原廠構建築物和設施，以及確保施工期間不影響污水處理廠正常運行的基礎上，選擇切實可行的改造方案。 本次改造的重點爲新增缺氧池、在氧化溝内新增曝氣裝置，同時加大除磷劑用量並優化運行參數，確保出水達标排放。
（1）新增缺氧池
該廠二期預留用地現有約3 000 m3的廢水池，廢水池工藝尺寸：L×B×H=39.0 m×29.0 m×3.0 m，爲增大缺氧區停留時間，将該廢水池改造爲缺氧池，可增加3.6 h缺氧停留時間。同時，改造原有污泥泵房，将污泥泵房剩餘污泥混合液以自流方式進入缺氧池，高濃度污泥混合液在缺氧池中進行反硝化脫氮後，最終採用提升泵将脫氮後的混合液泵送至生化系統，補充生化系統污泥濃度。爲確保混合液在缺氧池内均勻混合，防止沉澱，新增潛水推流器4個，單機裝機容量爲4.0 kW，提升泵2台，N=30 kW，H=15 m，Q=400 m3/h。
（2）新增曝氣裝置
鑒於超負荷運行導緻充氧不足，影響出水 NH3-N指标，拟在每組氧化溝3#表曝機所在溝渠内，安裝管式曝氣裝置，增加好氧段容積，增大系統充氧能力。每組氧化溝配備MS70型号薄膜管式微孔曝氣器30個，曝氣管間距爲1.0 m，羅茨鼓風機2台（每組氧化溝1台），N=22 kW，Q=13.23 m3/min。曝氣管安裝方法：将2塊角鋼用膨脹螺絲固定在氧化溝池壁作爲支架（2塊角鋼之間預留縫隙），曝氣管兩端採用DN15不鏽鋼管連接成U型管，U型管沿著氧化溝池壁角鋼支架縫隙插入池底，這種曝氣管安裝方法可實現不停水安裝，具有安裝方便、維修便利等特點。
改造後氧化溝平面圖
06
改造後運行效果
該廠通過新增缺氧池和曝氣裝置改造後，優化瞭(le)運行模式，氧化溝内開啓曝氣機2#、曝氣機3#和底部曝氣裝置進行曝氣，氧化溝内形成瞭(le)厭氧—缺氧—好氧的運行模式，同時針對進水水質水量波動情況，靈活調整曝氣機1#設備(bèi)的運行時間，保證好氧段末端溶解氧在2.0 mg/L以上以提高硝化效果。
污泥泵房的高濃度剩餘污泥流入缺氧池，反硝化進一步脫氮，脫氮後的污泥提升至氧化溝以補(bǔ)充生化池所需污泥，在保證處理效果和降低能耗的同時，回流污泥量控制在50%~80%。根據季節性變(biàn)化，将氧化溝污泥濃度控制在3 500~6 000 mg/L，控制泥齡爲18~22 d，冬季污泥活性較差，可适當提高活性污泥濃度和泥齡。
改造前，氧化溝出口硝态氮和 NH3-N的濃度分别爲8.68、2.69 mg/L。新增曝氣裝置提高系統的充氧能力後，氧化溝出水 NH3-N大幅度降低，氧化溝出口 NH3-N平均濃度爲0.78 mg/L。新增缺氧池後，污泥泵房的高濃度剩餘污泥流入缺氧池，由於污泥泵房的溶解氧較低，流入缺氧池後能形成良好的缺氧環境，在未額外投加碳源的缺氧環境下，高濃度的微生物利用内源反硝化進一步脫氮，缺氧池出口硝态氮濃度降低至0.8 mg/L，脫氮較徹底。脫氮後的污泥提升至氧化溝厭氧區，一方面，補充瞭生化池中的污泥濃度；另一方面，饑餓狀态的污泥進入氧化溝後，能快速吸附進水中的污染物，提高瞭污染物的處理效果。改造後的氧化溝出口硝态氮平均濃度爲7.28 mg/L，較改造前降幅爲16.13%。
改造後(hòu)，硝态氮和NH3-N濃度均有不同程度的降低，出水TN由原來(lái)的12.44 mg/L降低至9.66 mg/L。
改造前後(hòu)氧化溝(gōu)出口氮濃度圖
07
改造效益
本次改造在充分利舊的基礎上，新增提升泵2台、羅茨風機2台、潛水推流器4台、MS70曝氣管60根、管道等，改造污泥泵房及外回流管道。改造總費用爲80.1萬元（其中，設備(bèi)及管道改造費用爲72.08萬元，其他費用爲8.02萬元），比整個工程提标改造可節約投資約1 400萬元，與同類改造項目相比節約投資593.46萬元。同時本次改造可在未停水條件下進行施工，施工周期短（約30 d），對廠内生産(chǎn)無影響。
更多信息
本文發表在《淨水技術》2020年第6期 “城鎮給排水工程設計案例專欄
引用格式
陳貴生,張雙. 三峽庫區氧化溝脫氮工藝的低成本改造[J]. 淨水技術,2020,39(9):29-33,157.
CHEN G S, ZHANG S. Low cost reconstruction of denitrification process of oxidation ditch in three Gorges Reservoir area[J]. Water Purification Technology, 2020, 39(9):29-33,157.
作者：重慶(qìng)市三峽水務有限責任公司 張雙(shuāng)
編輯：朱瓊宇
排版：西貝
校對：黎翔
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