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第1篇

關鍵詞：氧化溝 試驗 脫氮

氧化溝技術具有構筑物簡單和運行管理方便等優點，在污水處理工程中被廣泛采用。美國EPA對不同類型生物處理法的運行情況的調查結果表明，不同工藝出水BOD5小于20mg/L的時間占總運行時間百分數分別是：氧化溝90%；鼓風曝氣70%；生物濾池60%[1]。由此可見，氧化溝的處理效果比其它生物處理方法穩定。氧化溝的特點是低負荷運行，因此有機物可以有效去除而且對氨氮完成硝化。但傳統的氧化溝中由于溶解氧濃度較高而沒有反硝化發生，總氮(TN)去除率通常在30%～40%。實際上，氧化溝的循環運行方式非常適合于脫氮，它不需要為反硝化而增設回流系統，通過調節曝氣量使氧化溝內形成缺氧區和好氧區，可使脫氮效果明顯提高，總氮去除率大于90% [2]。因此，其基建和運行費用均低于其它生物脫氮工藝[3]。

本研究采用新型斜板沉淀池一體化氧化溝處理城市污水，工藝簡單，操作簡便，不需設污泥回流系統，曝氣轉刷是唯一的機械設備，設備利用率100%。由于污泥齡長，污泥呈高度礦化狀態，排出的剩余污泥較穩定，不需要消化，經濃縮后可直接脫水。研究中對該氧化溝的處理效果以及主要影響因素進行考察。

1　試驗條件與方法

本研究為實驗室小型試驗，試驗裝置如圖1所示。氧化溝全長1.6m，有效水深0.3m，有效容積41L。污水首先由高位水箱經轉子流量計流入氧化溝中，迅速與溝內的原有混合液混合，經多次循環后，與進水等量的混合液在沉淀池內固液分離，經出水堰排出。由于試驗模型較小，沒有適當規格的曝氣轉刷可以安裝，所以在氧化溝的一端轉彎處設一臺攪拌機，以推動混合液在溝內循環流動，攪拌漿的形式類似于曝氣轉椎，在平面圓盤上固定6片漿板。攪拌機的轉速在100～250轉/分鐘之間調節。為了調節氧化溝內溶解氧的濃度，在進水口前設置一充氧提升多用泵。試驗中采用底部設有特殊進水整流過渡區的斜板沉淀池作為溝內合建的沉淀池，沉淀池占氧化溝總體積6%。

試驗運行共歷時9個月，處理水量1.6～5.6L/h，相應的系統總水力停留時間為7-25小時。水溫隨季節變化，為10～27℃。在試驗期間，氧化溝的污泥齡大于20天，MLSS 2～2.8g/l，MLVSS 1.4～1.9g/l。COD負荷為0.183～0.327 kg/kgVSS×d，NH3-N負荷為0.019～0.033 kg/kgVSS×d。

試驗污水取自哈爾濱市的主要納污水體馬家溝河，污水水質如表1所示，為典型的城市污水。試驗運行期間每日監測的項目有：水溫、溶解氧、SV%、pH、CODcr、NH3-N、NO2--N和NO3--N。每周監測的項目有：SS、MLSS、MLVSS，并用顯微鏡觀察微生物生長情況。限于實驗條件，BOD5、TKN、TP只在試驗條件發生較大變化時進行監測。水質分析方法采用標準分析方法[4]。

表1 試驗污水水質 項目 范圍 項目 范圍 COD (mg/L) 258.9～407.5 NH3-N (mg/L) 18.2～30.5 BOD5 (mg/L) 100.3～144.8 NO2--N (mg/L) 0.02～0.2 SS (mg/L) 60～160 NO3--N (mg/L) 0.01～0.55 pH 6.0～7.2 TKN (mg/L) 23.8～41.2 TP(mg/L) 4.5～8.6 CODcr∶TKN 10∶1 2 結果與討論

2.1有機物的去除

試驗工藝進出水中COD濃度及其去除效率如圖2所示。由圖可見，進水COD濃度為259～388 mg/L，出水COD濃度保持在18.1～42.7 mg/L，去除效率在90%以上。此外，試驗裝置出水BOD5濃度為16.7mg/L，去除效率為88.5%。出水SS低于35mg/L。

2.2生物脫氮

生物脫氮過程是在好氧條件下硝化菌將氨氮氧化為硝態氮（亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮），然后在缺氧條件下通過反硝化菌的作用將硝態氮轉化為氮氣從水中逸出。氧化溝具有高硝化效率，通過適當調節，在氧化溝內形成好氧段和缺氧段，可以完成脫氮過程[2]。圖3是本研究中不同缺氧段比例情況下總氮去除效率的試驗結果。由試驗結果可知，在本試驗條件下，當缺氧時段所占比例為40～60%時可達到最高的TN去除率，因此在實際運行中可控制好氧區和缺氧區各占氧化溝容積的一半。

在試驗中發現，當原水中氨氮濃度較高時，若只進行硝化反應，而無反硝化發生時，氧化溝內混合液的pH值下降，當堿度不足時將抑制硝化反應的進行。通過調節出現反硝化時段后，由于反硝化反應產生一定量的堿度，可使硝化效率提高。因此，在氧化溝內完成反硝化反應，對硝化反應具有促進作用。反硝化以有機物為碳源，利用硝態氮中的氧，在缺氧狀態下的去除BOD5和COD，可減少曝氣裝置的供氧量，從而節約能源。此外，經過反硝化，活性污泥能夠避免在沉淀池中因停留時間長或死角出現反硝化而使污泥塊狀上浮的現象，使沉淀效果更理想。

因此，在氧化溝內同步完成硝化和反硝化，可以起到一功多能的作用。工程應用中的氧化溝水流循環一周耗時約5-10分鐘，只要采用合理布置曝氣機臺數或調節曝氣轉刷淹沒深度即可實現缺氧區和好氧區同時存在。

2.3沖擊負荷對處理效果的影響

城市污水的水量水質隨季節變化幅度很大，尤其是合流制排水系統，在夏季時受到暴雨沖擊，水量可增加到3倍，污染物濃度降低一半。因此污水處理廠的工藝系統應具有一定的抗沖擊負荷能力。氧化溝系統負荷較低，對入流水濃度和水量的變化具有較大的承受能力，處理水質穩定。

表2為試驗運行期間，水質水量變化導致負荷變化對系統處理效率的影響的試驗結果。從表2可以看出，當進水流量增加到5.6L/h (正常流量的2倍)，COD濃度407.5 mg/L(正常濃度的1.5倍)，COD 污泥負荷為0.738 kg/kgVSS.d，出水COD濃度為62.5mg/L，去除效率仍然在84.7%。進水NH3-N 濃度為41.2mg/L，NH3-N 污泥負荷為0.075kg/kgVSS.d，出水NH3-N濃度 14.5mg/L，均低于國家的污水排放標準[5]。

第2篇

一、城鄉水務一體化管理的內涵與必要性

1.一體化管理的內涵

水務是指以水循環為機理、以水資源統一管理為核心的所有涉水事務。城市水務是以區域水資源可持續利用支持城市經濟、社會可持續發展為目標，為城市水資源開發、利用、治理、配置、節約和保護而進行的關于水資源規劃與建設、防洪、輸水、供水、用水、節水、污染防治、污水處理回用以至調水等活動的總稱。

2.一體化管理的必要性

第一，城市規模不斷擴大，城市化進程不斷加快，城市用水量不斷增加，并且對供水、用水的安全保障要求越來越高，這必然要求改變舊的、不合理的水管理模式，實行城鄉水務一體化管理新模式，以適應新形勢的要求。

第二，城鄉之間涉水事務關系日益密切，相互影響越來越明顯，城市用水大量從農村地區取水，城市污水許多未達標就通過河道系統排入農村地區，致使農村水環境嚴重污染，危害農民健康、影響農業生產生活。

第三，水資源系統的內在聯系，也要求城鄉水資源進行一體化管理，以便更好地促進城鄉水資源的合理開發利用與水環境保護。

第四，城鄉水務一體化管理是合理優化水資源配置，提高水資源利用效率的體制保證。《水法》（2002 年）明確規定各級水行政主管部門負責行政區域內的水資源統一管理和監督工作。

二、城鄉水務一體化管理現狀分析

1.一體化管理現狀分析

我國水務管理體制改革起于1993年的深圳市水務改革，組建了水務局，主要負責全市的水源規劃、建設、防洪排澇、水土保持及城市制配水等工作，對全市水務系統進行行業管理。截至2002 年底，全國除北京、以外的29 個省、自治區和直轄市，成立水務局及由水利系統實施水務統一管理的單位共計1097個，占全國縣級以上行政區總數的46%。其中，黑龍江省已經在全省范圍內全部實現了城鄉水務一體化管理，河北省 98%以上的縣市實現了城鄉水務一體化管理，陜西、山西、江蘇、內蒙古、甘肅、云南、河南、青海等省、自治區有 50%左右的市縣實現了城鄉水務一體化管理。在全國 663 座建制市中，成立水務局或實施水務統一管理的達到 208個，占建制市總數的31.4%。

2.存在的主要問題

（1）管理體制方面。在全國成立的水務局及由水利系統實施水務統一管理的l097個單位中，其管理職能中l00%包含水資源管理職能，96%包含城市防洪職能，68%包含供水管理職能，37%包括排水管理職能，80%包含城市節水管理職能，28%包括污水處理管理職能，可以看出沒有真正實現涉水事務一體化管理或一體化管理的程度有待提高；且與城建系統、環保系統的分工協作關系沒有完全理順，系統內政企、政事不分的問題較為普遍。

（2）運行機制方面。合理的水價（包括自來水和再生水的水價，同時應考慮不同區域、不同層次的用戶權益來制定）形成機制尚未建立，多元化、市場化的投融資渠道尚未形成，水務現代企業運營機制改革滯后。

（3）政策法規方面。現有的行政法規不適應城鄉水務統一管理新體制的要求，水務管理技術標準體系有待建立和完善，尤其是有關鄉村方面的水務規劃與管理規范條例尚未建立，必須進行研究制定并付諸實踐。

（4）隊伍建設方面。城鄉水務一體化管理的思想觀念、人員結構和業務素質不能適應城鄉水務一體化管理新體制的要求等。

（5）信息化建設方面。城鄉水務統一管理信息系統尚未建立起來，不利于管理信息的處理與共享，難以使水務管理系統科學、高效的運作，尤其是鄉村地區的信息化建設更不完善，甚至空白。

三、城鄉水務一體化管理模式的構建

1.合理、完善的管理體制

改革現存的不合理的涉水管理體制，由一個部門對水質與水量負責，協調好上下機構、平行機構，明確各職能部門的責任與義務，加強協作，處理好部門間利益沖突，實現上下一致的城鄉水務一體化管理，實現水資源的科學、高效、優化配置、節約與保護等。

2.暢通、良好的運行機制

健全完善的市場準入機制、初始水權分配機制以及水務投融資機制，明確細則，促進城鄉水務一體化管理。放開城市水務市場，允許外資、民間資本、企業進入供排水、污水處理等市場。在農村建立以民營為主的小型水利工程管理體制，通過轉讓、拍賣、租賃、承包等方式進行產權改革。在城市推行水價聽證制度，完善合理水價形成機制等。組建用水者協會，實行民主管水，使廣大群眾對用水、管水、節水、水利工程建設增加理解，加大支持，提高公眾參與水務管理的積極性。

3.協調、合理的人員結構

加強各級各層次水務管理人才隊伍的培養，以及提高對水務新觀念的思想認識，使適應城鄉水務一體化管理的需要。業務素質高、觀念性強的水務管理人才以及其在水務系統的協調的分配，是水務一體化管理科學、高效運行的保證。

4.公平、健全的法律法規

法律法規是基礎，依法行政、依法治水是保障。修改現行不合理的法律法規及相關規范，在法律存在空白的地方，積極研究制定并推行相關管理規范與條例，確保利益相關者的權益不受損害。從政策法規上加大對鄉村的傾向，著力破除城鄉二元結構，更好地從實質上而不是形式上實現城鄉水務一體化管理。

5.科學、高效的信息化管理平臺

第3篇

關鍵詞：一體化氧化溝 立體循環 城市污水 生物脫氮

1 工藝特點

立體循環一體化氧化溝由曝氣轉刷、上下兩層溝道及沉淀區組成，其特點是：

① 化溝的上層為好氧區，下層為缺氧區，混合液在上下循環過程中完成降解有機 物和生物脫氮過程；

② 氧區在底層不與大氣接觸，缺氧環境形成快。與常規氧化溝相比，采取上下兩層溝道立體循環方式減少占地面積約50%；

③ 淀區與氧化溝合建(建在氧化溝的一端)，沉淀的污泥可自動回流到氧化溝內，無需污泥回流設備，節省了投資和能耗，并對氧化溝內混合液的流態無任何影響；

④ 構緊湊，運行操作簡便。

立體循環一體化氧化溝結構形式如圖1所示。

該裝置由有機玻璃制成，總有效容積為33L。

2 試驗條件與方法

原水取自城市污水檢查井。試驗期間的水質見表1。在試驗過程中，裝置內混合液的溫度隨季節而變化，基本維持在11～28℃。

表1　原水水質 項目 范圍 平均值 pH 6.84～8.1 7.2 SS(mg/L) 55～651 152 COD(mg/L) 289～1 147 628 BOD5(mg/L) 119～470 257 NH3-N(mg/L) 45～67 59.1 TN(mg/L) 65～87 79.4 BOD5/TN 　 3.2

在試驗系統內混合液的循環流動由轉刷推動。轉刷的功能一是充氧，二是使混合液循環流動，底部不發生污泥沉積。根據設計要求，當轉刷淹沒深度確定后調節轉刷轉動速度可以保證溝內DO濃度及水流速度的要求。試驗期間氧化溝上層溝道的DO≥2mg/L，下層溝道保持缺氧狀態。混合液的循環流速平均為0.25m/s，未出現污泥沉積現象。

試驗初期進水量為0.33L/h，逐漸增至6L/h，污泥濃度由0.9g/L逐漸增至5.0g/L。在穩定運行期間污泥濃度保持在2.0～4.9 g/L，污泥負荷為0.08～0.14kgBOD5/(kgVSS·d)。

每天監測溫度、進水流量、DO和pH值，進出水中的SS、COD、NH3-N、NO3-N、NO2-N、TN等項目每周測2次，分析方法采用標準方法。

pH值用PHS-3C型pH計測定；DO用YSI52型DO儀測定；NO3-N和NO2-N等采用離子色譜分析儀測定；COD和BOD5分別用CTL-12型化學需氧量快速測試儀和BODTrakTM型生化需氧量測定儀測定。

3 結果與討論

3.1 對有機物的去除

穩定運行期間系統對COD的去除效果見圖2(系統SRT=30 d，HRT=10 h)。

由圖2可看出，系統的COD去除率達到95%。當進水COD＜1000mg/L時出水COD＜50mg/L。

系統對BOD5的去除效果見圖3。

由圖3可見，系統對BOD5的去除率＞98%。運行期間進水COD和BOD5平均值 分別為628mg/L和257mg/L，出水分別為37mg/L和5mg/L。由此可見，系統對有機物具有較高的去除效率。

3.2 對氮的去除

系統對氨氮的去除效果如圖4所示。在運行期間系統內氨氮負荷為0.011～0.02kg/(kgVSS·d)，BOD5負荷為0.08～0.12 kg/(kgVSS·d)。由圖4可知，進水NH3-N濃度為45～67mg/L，出水中NH3-N平均濃度為1mg/L，對NH3-N去除率達99%。由此可見，該系統同樣 具有常規氧化溝的良好硝化效果。

由于氧化溝的下層溝道處于缺氧狀態，因此可發生反硝化，試驗裝置出水中NO3-N平均濃度為6.5mg/L，同時還發現下層溝道內有氮氣泡出現。

對TN的去除效果見圖5。

在穩定運行情況下，進水TN濃度為70～80mg/L，出水TN濃度為7mg/L左右，對TN的去除率＞90%。

3.3 對出水SS濃度的控制

試驗系統出水的SS濃度與進水SS濃度、泥齡、沉淀區的沉淀時間及分離效果等因素有關。運行期間裝置進、出水中SS濃度的變化見圖6(SRT為10～30d)。

由圖6可見，裝置出水中SS濃度隨進水SS濃度的變化而波動，但系統對SS去除率保持在90%以上。

沉淀區沉淀時間對出水SS濃度影響較大。當進水SS濃度＜150mg/L、沉淀時間＞0.6h時，出水SS濃度＜15mg/L。在試驗中發現，當進水SS濃度為650mg/L、沉淀時間為1.1h，出水SS濃度為48mg/L；將沉淀時間延長至1.5h，出水SS濃度為36mg/L。由此可見，當進水中SS濃度較高時需將沉淀時間適當延長。

在試驗期間沒有出現污泥膨脹現象，氧化溝內SVI值為50～260mL/g，進水SS為150mg/L左右，出水SS＜15mg/L。

4 影響因素分析

4.1　HRT的影響

HRT是影響氧化溝去除有機污染物的主要因素之一。當進水COD濃度為480mg/L左右、水溫為23℃、HRT＜5h時，對COD去除率＜75%；隨著HRT的延長，出水COD濃度迅速降低，去除效率明顯提高。當HRT＞6h時，出水COD濃度＜50mg/L，去除率＞90%；但HRT＞10h后，去除率無明顯提高。

當進水COD濃度增加時，氧化溝的HRT應相應增加以保證獲得較高的COD去除率。此外，在試驗條件下當COD具有較高的去除率時，對TN的去除率始終保持在90%以 上。

4.2 溫度的影響

在試驗系統內溫度對COD去除效果的影響如圖7所示。

由圖7可知，水溫為12～15℃時COD去除率約為89%；水溫＞15℃時COD去除率＞90%。

溫度對TN去除率的影響較明顯，當總氮負荷≤0.08kg/(kgMLVSS·d)、BOD5負荷為0.08～0.14kgBOD/(kgMLVSS·d)、溫度為11～13℃時，對TN的去除率為75%左右；隨溫度升高，對TN的去除率明顯增加，溫度＞15℃時對TN的去除率＞90%。這是因為氧化溝中形成缺氧狀態時溫度對反硝化的影響是非常明顯的。

5 結論

立體循環一體化氧化溝能夠有效地去除污水中的有機污染物，對COD去除率達到95%，相應的BOD5去除率為98%。同時，由于在下層溝道形成缺氧區，有利于生物脫氮。在H RT為10h、SRT為30d時，對NH3-N的去除率達到99%、對TN的去除率＞90%，因此采用立體循環一體化氧化溝處理城市污水是可行的。

立體氧化溝的優點是：①由于活性污泥混合液呈立體循環，故在同等處理能力下較常規氧化溝節省占地面積約50%；②實現了污泥自動回流，沉淀分離器置于立體氧化溝的一端，不改變主溝混合液的流態，不造成能量損失，因而更加節能；③整個系統結構緊湊、占地少、投資少、操作方便，是適合現階段我國中小城鎮及城市小區污水處理需要的新工藝。

參考文獻

［1］ Mandt G，Bell A.袁懋梓譯.污水處理的氧化溝技術［M］.北京：中國建筑工業出版社，19 88.