三溝式氧化溝的活性污泥特性
三溝式氧化溝工藝類似于延時(shí)曝氣活性污泥法，與傳統(tǒng)活性污泥法比較，它的最大特點(diǎn)是工藝流程簡單，無需單設(shè)初沉池和污泥回流裝置(曝氣池和二沉池合建)，同時(shí)由于氧化溝設(shè)計(jì)采用了較長的泥齡，污泥基本得到好氧穩(wěn)定、也無需另設(shè)消化池。
邯鄲市東污水處理廠是我國首家采用三溝式氧化溝工藝的城市污水處理廠，自1990年11月正式投產(chǎn)以來，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到并優(yōu)于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。本文分析了大量運(yùn)行記錄和化驗(yàn)數(shù)據(jù)，并做了大量的現(xiàn)場測試工作，將氧化溝活性污泥在運(yùn)行期間的特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，以此為三溝式氧化溝的研究推廣積累經(jīng)驗(yàn)，加速對國外引進(jìn)技術(shù)的消化、吸收和創(chuàng)新。
1 運(yùn)行狀況
該廠設(shè)計(jì)三溝的MLSS分別為4.3-3.4-4.3(kgMLSS/m3)，則三溝平均污泥濃度為4.0 kgMLSS/m3。實(shí)際運(yùn)行中溝內(nèi)平均污泥濃度較高，在6.5 kgMLSS/m3左右，MLVSS/MLSS值在0.5～0.6之間。
本文根據(jù)該廠1995、1996年實(shí)際運(yùn)行情況的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，詳見表1。
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由表1可見，與設(shè)計(jì)值比較氧化溝中污泥濃度偏高，尤其是邊溝與中溝的比值更高。根據(jù)該廠工藝運(yùn)行中進(jìn)水情況分析，在一個(gè)運(yùn)行周期8 h內(nèi)，邊溝通過溝間隔墻下部的回流窗向中溝進(jìn)泥(指混合液)的時(shí)間為1.75 h，而中溝向邊溝進(jìn)泥時(shí)間為4 h(見圖1)。經(jīng)推算，若干周期后，中溝污泥濃度明顯低于兩條邊溝，使三條溝的污泥濃度比例與設(shè)計(jì)值偏差較大。同時(shí)，由于該廠氧化溝剩余污泥的排除方式為中溝排泥，而中溝污泥濃度偏低，如按原設(shè)計(jì)的排泥時(shí)間排泥，則每日排泥量相對較少，這也造成了中溝與邊溝污泥濃度比例失衡和氧化溝內(nèi)整體污泥濃度偏高的狀況。
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另外，從表1可以發(fā)現(xiàn)氧化溝中活性污泥SVI值偏低。因?yàn)檠趸瘻蠈儆谘訒r(shí)曝氣，池容較大，經(jīng)沉砂池的污水中可沉性懸浮固體濃度為45 mg/L，其中70%以上為無機(jī)物；同時(shí)為了提供在反硝化過程中所需要的足夠碳源，該廠在氧化溝之前不設(shè)初沉池，于是大量非活性無機(jī)懸浮顆粒進(jìn)入氧化溝，成為活性污泥的絮體中心，使混合液中活性污泥顆粒變得粗大密實(shí)，SVI值因此偏低。同時(shí)，大量無機(jī)顆粒的進(jìn)入，也是氧化溝中整體活性污泥濃度偏高的原因之一。
2 微生物的特點(diǎn)
該廠三溝式氧化溝泥齡較長，設(shè)計(jì)為26 d。運(yùn)行負(fù)荷較低，如1996年平均氧化溝污泥負(fù)荷為0.055 kgBOD5/(kgMLSS·d)。水力停留時(shí)間較長，設(shè)計(jì)為14.6 h，因此溝中的細(xì)菌多處于內(nèi)源呼吸期，運(yùn)行正常時(shí)大量微生物主要是游泳型或固著型纖毛蟲以及輪蟲等一些后生動物，而鞭毛蟲等低等原生動物則很少。
由于該廠不設(shè)初沉池，城市下水道中種類豐富的微生物直接進(jìn)入氧化溝，在具有接種功能的同時(shí)，可以使活性污泥中的微生物最大限度地適應(yīng)原水環(huán)境，故進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的凈化能力和運(yùn)行穩(wěn)定性，并使微生物種類和數(shù)量大幅度提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自建廠以來所觀察到的微生物種類計(jì)56種，其中日常出現(xiàn)的優(yōu)勢種類有12種(見表2)。
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以上優(yōu)勢種類數(shù)量占總量的97%左右，出現(xiàn)率在95%以上。原生動物中以纖毛蟲占優(yōu)勢，又以游泳型纖毛蟲類出現(xiàn)的數(shù)量最大，有柄纖毛蟲次之，隨后依次是表殼蟲和輪蟲。
3 泥齡對氧化溝系統(tǒng)的影響
設(shè)計(jì)中該廠三溝式氧化溝穩(wěn)定污泥齡為26 d，其中參與工藝反應(yīng)的活性污泥占三條溝污泥總量的55%。實(shí)際運(yùn)行中隨排泥量的變化，不同時(shí)期泥齡有所不同。不同時(shí)期的泥齡對氧化溝系統(tǒng)的脫氮及COD去除情況見圖2。
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由圖2可以看出，隨泥齡的增加，NH3-N的去除率隨之提高，說明活性污泥齡越長，進(jìn)入氧化溝中的食料相對越少，系統(tǒng)在低負(fù)荷下運(yùn)行，硝化作用比較完全。COD在分析的泥齡范圍內(nèi)(18～95 d)并無明顯變化。
但是，TN去除率并非隨泥齡的增長而始終提高，當(dāng)泥齡長到一定值(87 d左右)后，TN去除率開始下降，因?yàn)榇藭r(shí)污泥的活性降低，脫氮效率隨之下降。另外，污泥停留時(shí)間越長，必然使氧化溝中污泥總量增多，活性污泥混合液的需氧量因此增加，使水處理能耗提高。
如果氧化溝系統(tǒng)泥齡太短，由于硝化菌的世代周期為10 d左右，當(dāng)泥齡＜10 d時(shí)，溝中就不適合硝化菌的繁殖與生存，致使硝化作用不夠完全，脫氮量減少。所以控制適當(dāng)?shù)哪帻g，對氧化溝系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。
4 污泥脫水性能
該廠三溝式氧化溝剩余污泥處理流程為：氧化溝→剩余污泥泵站→濃縮池→均質(zhì)池→脫水機(jī)房→污泥外運(yùn)。由于氧化溝泥齡長、負(fù)荷低，污泥基本得到好氧穩(wěn)定，故不需設(shè)污泥消化池。該廠采用帶式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，剩余污泥脫水性能的好壞直接影響泥餅的含水率，過高的含水率將造成污泥體積較大，堆放、運(yùn)輸不便。因此，脫水性能是污水處理運(yùn)行中的一項(xiàng)較為重要的指標(biāo)。對三溝式氧化溝污泥比阻和經(jīng)帶機(jī)壓濾后的泥餅含水率隨絮凝劑(PAM)投配比變化情況的測定和分析見圖3。
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一般認(rèn)為，比阻在1.0×1012cm/g以上為難過濾污泥；比阻在(0.4～1.0)×1012cm/g為中等難過濾污泥；比阻＜0.4×1012cm/g的為易過濾污泥。
由于三溝式氧化溝具有污泥好氧穩(wěn)定的特點(diǎn)，因此從圖中可看出未加絮凝劑的污泥比阻也較低，屬于中等難過濾污泥，投加0.05%PAM即可成為易過濾污泥。常規(guī)活性污泥法的污泥比阻為(2.74～2.94)×1013cm/g，由此可看出三溝式氧化溝剩余污泥脫水性能非常好。
絮凝劑投加量和污泥絮凝性能的好壞，直接影響脫水機(jī)的出泥效果。絮凝劑投加量少，不能產(chǎn)生良好的絮凝體；投加量大，不但成本增高，且污泥的粉性增大，易使兩層濾布粘結(jié)，降低回收率。因此，使用帶式壓濾機(jī)脫水時(shí)，必須找到最佳的絮凝劑投加量。
從圖3可見，當(dāng)進(jìn)泥含固率不變(4%)，絮凝劑投配比(藥劑濃度)在0.1%以下時(shí)，出泥含水率很高，不成形；在0.1%～0.2%時(shí)，泥餅含水率為82%～76%，出泥成餅率高；在0.2%～0.3%時(shí)，泥餅含水率變化不大，出泥成本高。所以，選擇0.1%～0.2%作為實(shí)際絮凝劑投配比。
5 結(jié)論
① 氧化溝作為生物處理法中的一種工藝類型，在運(yùn)行過程中，活性污泥性能的好壞將直接影響到氧化溝系統(tǒng)的運(yùn)行效果。
② 三溝式氧化溝活性污泥較普通活性污泥法具有MLSS值高，SVI值低，泥齡長等特點(diǎn)。
③ 三溝式氧化溝剩余污泥處置簡單，脫水性能好，絮凝劑投加量低。
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