关于DE型双沟式氧化沟除磷脱氮的机理与计算

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[摘要]
DE型双沟式氧化沟，工艺流程简单，运行管理方便，出水水质好，处理过程稳定可靠。不仅能去除污水中的有机物，而且兼有生物脱氮和除磷功能，是较为理想的污水处理工艺。
: L1 S  L) o: ]8 ?; q! t, K  e) F本文详细介绍了DE型双沟式氧化沟生物除磷与脱氮的工作原理和设计计算要点。
1、DE型氧化沟生物脱氮除磷过程
利用DE型氧化沟进行生物脱氮和除磷是通过氧化沟本身特殊的运行方式，创造一定条件使硝化和反硝化作用在氧化沟中交替发生而完成的。氧化沟之前设置生物选择池，其作用一是抑制丝状菌的增长，防止污泥膨胀，改善污泥的沉淀性能；二是细菌在厌氧段，把磷从化合状态下释放出来，污水中BOD5浓度下降，而磷含量上升，随后在好氧段内细菌吸收在厌氧段释放出的磷和原污水中的磷，形成富含磷污泥，利用排除剩余污泥达到去除水中的磷。该池中配有搅拌器，以防止污泥沉积。污水经过厌氧-缺氧-好氧段达到脱氮、除磷的目的。DE型氧化沟生物脱氮除磷就是按照此原理进行设计和运行的。如图1所示:
  h* f8 O% L0 c" g' ]整个过程分为4个阶段。
阶段A：原污水与终沉池回流污泥均流入选择池，池中搅拌器使之充分混合，防止污泥沉淀，混合液经配水井流入沟Ⅰ。沟Ⅰ在前一段已进行了充分曝气和硝化作用，细菌已吸收大量的磷。在阶段A，沟Ⅰ中转刷低速运行，维持缺氧条件；沟Ⅰ中磷的浓度上升，并在缺氧条件下，进行反硝化过程，而沟Ⅱ转刷高速运行，进行充氧和硝化过程，细菌吸收污水中的磷，沟Ⅱ中磷的浓度下降，沟Ⅱ出水调节堰降低，处理后的水由沟Ⅱ流入终沉池。
阶段B：原污水与终沉池回流污泥混合、配水后还是进入沟Ⅰ，不过此时沟Ⅰ、沟Ⅱ转刷均高速运行充氧、曝气、进行硝化过程，进水中的磷和阶段A沟中释放的磷进入好氧条件的沟Ⅱ中，沟Ⅱ中混合液磷含量降低。B段运行时间取决于该段末了时沟中剩余氧量。水由沟Ⅱ流入终沉池。
阶段C：阶段C与阶段A相类似，沟Ⅰ和沟Ⅱ的工艺条件互换，功能刚好相反。此时反硝化作用在沟Ⅱ进行，而硝化作用则在沟Ⅰ进行。
' O9 l8 l' e4 }- [) K$ _  l* M: A( }阶段D：阶段D与阶段B相类似，阶段B和D是短暂运行充氧，使吸收磷的微生物和硝化菌有更多的工作时间。但沟Ⅰ和沟Ⅱ进出水情况相反。
2 l; w8 e" E! P4 t" U从上述运行过程来看，沟Ⅰ和沟Ⅱ交替出水，当沟中转刷低速运行时进行反硝化作用和磷的释放，高速运行时进行硝化作用和磷的吸收。通过适当的调节处理过程的不同阶段，则可以得到低浓度的磷和低浓度硝酸盐、氨氮的出水。典型的生物脱氮除磷持续时间为4～8h。
  ?  x' K+ i, a  w2、DE型氧化沟生物脱氮、除磷工艺设计
氧化沟的处理能力取决于污水温度和沟内活性生物固体（Vss）的浓度。工艺设计通常是依据进水中污染物负荷、污泥龄、污泥负荷F/M和污水温度等。设计污泥龄、F/M和水温三者之间有一定的函数关系，如表1所示。

污水温度、泥龄污泥负荷之间的关系表
表1

温度（℃） ' c! a9 U  K! G* F' d- d	5 ; G7 j; l8 \7 |( W1 i! S	10 * U" [4 U$ c2 M  Z5 Z$ d	15 - F4 j6 P) l, h, I	20 + U* P4 d" G7 `! L. h: N3 P
泥龄（d） 0 }% k: J* y1 S$ q/ E	20	12	8	4 3 |( S- A5 h  m* X' l
F/M[kgBOD5/（kgVss·d）] 9 N) N4 b8 ~* l; m1 o  m	0.06 * x  |+ A' {2 ^( x	0.10	0.15 3 e8 l# @) v6 V4 ?6 V/ F4 Q	0.20 $ o5 f9 L, C- u  [  D

DE型氧化沟设计F/M=0.05～0.1kgBOD5/（kgMLSS·d），相应的泥龄为12～30d，而MLSS浓度通常设计为3500～5500mg/l，其取值是依据污泥的沉淀性能和污泥在沟中贮存量。
生物脱氮与除磷的过程设计基本是一样的。好氧污泥龄是一个重要参数，如表1所示，泥龄是温度的函数，即温度高，泥龄短，反之则泥龄长。氧化沟中反硝化容积是按反硝化率设计，污水中有较高的C/N比率对于反硝化过程是有利的，实际设计中为达到氨氮去除率在90%以上，BOD5/TKN＞4是必要的。除磷过程设计参数均为经验数据。利用DE型氧化沟进行脱氮、除磷，必须在氧化沟前部设置一座厌氧池。通常厌氧池中水力停留时间为0.5～1.0hr左右。采用此工艺生物除磷，出水中磷浓度可达到排放标准。

7 v( U1 T( Y9 Q( |) W8 rDE型氧化沟工艺适用范围广，不仅适用于大型污水处理厂，也可用于中小型城镇或居住区污水处理厂。不仅适用于要求处理标准高的污水处理厂，也可用于处理标准不太高的二级处理厂。