Orbal氧化沟同时硝化_反硝化及生物除磷的机理研究
奥贝尔氧化沟去除总磷的效率
奥贝尔氧化沟去除总磷的效率在当今的水处理领域，奥贝尔氧化沟技术以其高效、稳定和可持续的特性，成为去除总磷的热门选择。
本文将深入探讨奥贝尔氧化沟在去除总磷方面的效率及其背后的原理。
奥贝尔氧化沟，又称为A2O工艺，是一种广泛应用于污水处理厂的生物处理技术。
其通过厌氧、缺氧、好氧三个环境的交替运行，实现对氮、磷的高效去除。
在好氧阶段，活性污泥中的聚磷菌吸收污水中的磷，并将其储存在细胞内。
随着污泥的排放，磷被有效地从系统中去除。
在众多实验和应用案例中，奥贝尔氧化沟在去除总磷方面的表现尤为突出。
其效率不仅受限于进水总磷的浓度，还与反应过程中的环境因素如温度、pH值以及污泥龄等密切相关。
在适宜的环境条件下，奥贝尔氧化沟的总磷去除率可稳定在90%以上，甚至达到95%。
那么，是什么让奥贝尔氧化沟在去除总磷方面具有如此高的效率呢？首先，其独特的好氧-缺氧-厌氧环境设计为各种微生物的生长提供了理想的条件。
在这样的环境中，不仅聚磷菌能够高效地吸收和储存磷，反硝化菌也能有效地将硝酸盐转化为氮气，从而降低了回流液中硝酸盐对除磷效果的影响。
其次，奥贝尔氧化沟中的混合液循环流动模式确保了污水与污泥的充分接触，有利于磷的转移和去除。
同时，该工艺通过合理的污泥龄和排泥量控制，实现了活性污泥中聚磷菌的有效富集，进一步提高了除磷效率。
此外，奥贝尔氧化沟还具有较强的抗冲击负荷能力。
即使在进水总磷浓度大幅波动的情况下，通过合理的运行调整，其仍能保持较高的除磷效率。
这种稳定性对于维护整个污水处理厂的正常运行至关重要。
然而，值得注意的是，奥贝尔氧化沟在实际运行过程中仍可能面临一些挑战。
例如，高盐度、高毒性或高氨氮浓度的污水可能对微生物活性产生不利影响，进而降低除磷效果。
因此，针对这些特定情况，需采取相应的预处理或优化措施以确保奥贝尔氧化沟的高效运行。
综上所述，奥贝尔氧化沟作为一种成熟的生物除磷技术，在合适的条件下展现出高效的除磷性能。
其独特的工艺设计和多变的运行条件使其在实际应用中具有广泛的适用性和灵活性。
氧化沟工艺介绍
氧化沟工艺的介绍摘要：近年来，在氧化沟中尝试使用各种综合曝气装置，即采用曝气器与水下混合器独立运行，将氧化沟中的水流循环混合作用与曝气传氧作用区分开来，使氧化沟中交替出现缺氧与好氧状态，已达到脱氮除磷目的，同时这种运行方式还能取得节能的效果。
据报道，这种综合曝气系统已在国外得到应用，在国内也可尝试并推广采用这种综合曝气设备。
1 氧化沟工艺概述1.1 氧化沟工艺基本原理和主要设计参数氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。
它是活性污泥法的一种变型。
因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”。
氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统。
以下为一般氧化沟法的主要设计参数：水力停留时间：10－40小时；污泥龄：一般大于20天；有机负荷：0.05－0.15kgBOD5/(kgMLSS.d)；容积负荷：0.2－0.4kgBOD5/(m3.d)；活性污泥浓度：2000－6000mg/l；沟内平均流速：0.3－0.5m/s1.2 氧化沟的技术特点：氧化沟利用连续环式反应池（Cintinuous Loop Reator,简称CLR）作生物反应池，混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气条件下使用。
氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。
氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。
氧化沟法由于具有较长的水力停留时间，较低的有机负荷和较长的污泥龄。
因此相比传统活性污泥法，可以省略调节池，初沉池，污泥消化池，有的还可以省略二沉池。
氧化沟能保证较好的处理效果，这主要是因为巧妙结合了CLR形式和曝气装置特定的定位布置，是式氧化沟具有独特水力学特征和工作特性：1) 氧化沟结合推流和完全混合的特点，有力于克服短流和提高缓冲能力，通常在氧化沟曝气区上游安排入流，在入流点的再上游点安排出流。
氧化沟的工艺特点及发展应用型式详解
氧化沟的工艺特点及发展应用型式详解1920年，在英国Sheffield建成了采用桨板曝气机充氧的沟渠形污水处理厂，但曝气效果不理想，被认为是现代氧化沟的雏形。
1954年，第1个氧化沟在荷兰海牙北部的沃绍本(Voorschoten)建造并试验成功，其基本特征是跑道型循环混合式曝气池。
该技术是由荷兰国立卫生研究所(TNO)的帕斯维尔(A˙Pasveer)教授发明的，故被命名为帕斯维尔(Pasveer)氧化沟。
从此开始有“氧化沟”这一专用术语。
此后，氧化沟经过广泛应用和不断发展，在污水处理中凸现出其独特的特点和优良的处理效果而博得世人青睐。
我国于20世纪80年代开始引进和研究这项技术，现已日益应用于城市污水以及石油废水、化工废水、造纸废水、印染废水和食品加工废水等工业废水处理之中。
1氧化沟工艺的特点氧化沟工艺是通过一种定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟封闭渠道内循环流动，具有特殊的水力学流态和独特的优点。
1.1具有推流式和完全混合式的特点，可有力地克服短流和提高缓冲能力由于混合液在反应池中循环流动，因此，在短期内(如一个循环)呈推流状态，而在长期内(如多次循环)又呈混合状态。
同时，污水在沟内的停留时间较长，这就要求沟内有较大的循环流量(一般是污水进水流量的数倍乃至数十倍)，进入沟内的污水立即被大量的循环液所混合稀释，因此氧化沟既可杜绝短流又可以提供很大的稀释倍数，从而提高缓冲能力，有很强的耐冲击负荷能力，对不易降解的有机物也有较好的处理能力。
1.2具有明显的溶解氧浓度梯度，有利于形成硝化—反硝化的生物处理条件混合液在曝气区内溶解氧浓度较高，然后在循环流动中逐步下降，到下游区溶解氧浓度很低，基本上处于缺氧状态，出现明显的溶解氧浓度梯度，从而形成硝化—反硝化条件，有利于氮的去除，同时还可以通过反硝化很好地补充硝化过程中消耗的碱度。
1.3功率密度不均匀分配有利于氧的传质、液体混合和污泥絮凝由于氧化沟曝气设备的不均匀设置，使氧化沟内存在2个能量区:一个是设有曝气装置的高能量区，一个是非曝气区的低能量区。
氧化沟中的同时硝化 反硝化(snd) 现
3 Carrousel 氧化沟中的同时硝化/ 反硝化现象 试验中 Carrousel 氧化沟有很长的污泥龄 ,
非常适合世代周期长的硝化细菌生长 ,同时由 于采用倒伞型叶轮来完成混合液在沟道内的循 环 ,会出现充氧受限制的区域 ,从而有利于反硝 化作用的发生. 进水 p H 值始终保持在 710 ,污 泥回 流 比 1 ∶1 , 系 统 中 的 污 泥 浓 度 ML SS 在 3000mg/ L 左右 ,污泥沉降比 ( SV) 70 %～85 % , CODCr的去除率始终在 95 %以上.
根据对实现同时硝化/ 反硝化系统的分析 表明 ,3 个主要的机理是造成 SND 的原因 :
(1) 反应器的混合形态 由于生物反应器 混合形态不均所形成的缺氧及/ 或厌氧段.
(2) 活性污泥絮凝体 (微环境理论) 由于 氧扩散的限制 ,在微生物絮体内产生溶解氧梯 度. 絮体外层溶解氧较高为好氧生物层 ,内层氧
学参数取 ASM1 中的推荐值 ,并根据实际温度 对参数进行微调. 采用龙格库塔法求解由 4 个 反应器组成的微分方程组 ,从而得出模拟的出 水水质 ,结果如图 6～9 所示.
图 7 氨氮浓度变化曲线 Fig. 7 Variation of N H3 in each ditch
模拟得到的溶解氧 (见图 6) 位于上层和下 层溶解氧之间 ,变化趋势与二者相符. 图 7 中氨 氮由于稀释作用先下降 ,在沟道 1 、2 之间由于 有机氮水解速率超过硝化速率使氨氮上升 ,在 随后的沟道中由于硝化作用加强而下降趋于稳 定.
Abstract :Reactors of impellers and ditches in Carrousel oxidation ditch are t he best combination of push flow reactors and complete mixing reactors. According to t his a new mat hematical model based on Activated Sludge Model No. 1 was put forward. The simultaneous nitrification and denitrification of Carrousel oxidation ditch process was validated in t he laboratory ,which was dynamic simulated by t he new model. The results tally well wit h pilot2scale experiment data. Keywords: Carrousel Oxidation Ditch ; simultaneous nitrification and denitrification ; activated sludge Model No. 1 (ASM1) ;dynamic simulation
氧化沟工作原理及其工艺优点
污水处理综合训练 --氧化沟班级：环境13324班姓名：刘浩谊指导老师：付老师，张老师，王老师氧化沟工作原理及其工艺优点氧化沟(Oxidation Ditch，OD)污水处理工艺于2O世纪5O年代初期发展形成，属于延时曝气活性污泥法。
生物氧化沟兼有完全混合式、推流式和氧化塘的特点。
在技术上具有净化程度高、耐冲击、运行稳定可靠、操作简单、运行管理方便、维修简单、投资少、能耗低等特点。
1.发展历史1920年．英国首次建成氧化沟，采用桨板式曝气机，该处理厂被认为是现代氧化沟的先驱。
1925年，Kessener开始研制转刷曝气机。
1954年，Pasveer 将Kessener转刷用在荷兰Voorschoten的氧化沟中，该技术被命名为帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟，受当时曝气设备限制，上述曝气设备的氧化沟设计有效水深一般在1.5m以下。
为了弥补当时流行的转刷式氧化沟有效水较浅、占地面积大的技术弱点，上世纪60年代末DHV有限公司将立式低速表曝机应用于氧化沟，将设备安装于中心隔墙的末端，利用表曝机产生的径流作动力，推动氧化沟中的液体。
这一工艺被称为卡鲁塞尔(Carrouse1)氧化沟。
Huismen于1970年在南非开发了使用转盘曝气机的奥贝尔（Orbal)氧化沟。
近年来，随着控制仪表的发展，以及生物脱氮工艺的需要，转刷型氧化沟又发展成双沟和三沟交替式运行的氧化沟。
2.分类氧化沟的分类大致有两种形式：其一是根据不同的发明者和专利情况，可分为以下几种有代表性的类型：卡鲁塞尔氧化沟；交替工作式氧化沟；奥贝尔氧化沟；一体化氧化沟；其他类型的氧化沟，其中包括射流曝气（JAC)系统、u一型化沟和采用微孔曝气的逆流氧化沟等等。
第二种是根据氧化沟的构造及运行特征可分为以下3种类型：连续式氧化沟：交替式氧化沟；半交替式氧化沟。
其中连续式氧化沟又可分为合建式（船式、侧沟或一体氧化沟)和分建式（Pasveer型、Carrousel型、Orbal型氧化沟)两种；交替式氧化沟的代表类型主要是A型、D型、T型三种；半交替式代表类型主要是DE型氧化沟。
奥贝尔ORBAL氧化沟技术概述
一，奥贝尔ORBAL氧化沟技术概述奥贝尔氧化沟通常由三个同心的沟道组成，平面上为圆形或椭圆形。
沟道之间采用隔墙分开，隔墙下部设有必要面积的通水窗口。
沟道断面形状多为矩形或梯形。
隔墙一般使用100-150毫米厚的现浇钢筋混凝土构造。
各沟道宽度由工艺设计确定，一般不大于9米。
有效水深以4-4.3米为宜。
污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，在各沟道循环达数百到数十次。
最后经中心岛的可调堰门流出，至二次沉淀池。
在各沟道横跨安装有不同数量水平转碟曝气机，进行供氧兼有较强的推流搅伴作用。
三个廊道的溶解氧分别控制为0-0.3mg/L、0.5-1.5mg/L、2-3mg/L，通知控制曝气强度，是外圈廊道的供氧速率与渠道内好氧速率相近，保证混合液的硝化反应，同时因为溶解氧浓度低。
反硝化菌可以利用硝酸盐座位电子手提进行硝化反应。
氮素在外圈的反应过程是一个同步硝化反硝化过程。
1 典型的ORBAL氧化沟工艺ORBAL氧化沟是一种很有特色的氧化沟工艺，是美国USFilter Envirex公司开发并拥有的工艺技术，该工艺非常适用于污水常规二级生物处理，在去除污水中的碳源污染的同时，还能进行生物脱氮与生物除磷。
ORBAL氧化沟是由若干同心沟道组成多沟道氧化沟系统，沟道平面呈圆形或椭圆形，具有完全混合式及推流式反应池系统的特征，耐冲击负荷能力强，易于适应多种进水情况和出水要求的变化，具有很强的灵活性。
ORBAL氧化沟与标准单沟道氧化沟相比，需氧量可节省20%-35%，从而大大降低了能耗，节约了运行成本。
该工艺操作控制简单，维护管理方便，通常情况下只需定期为曝气机轴承添加润滑剂即可。
典型的奥贝尔氧化沟有三个同心沟道。
三个沟道由于进水负荷和供氧量的不同，溶解氧浓度形成明显的梯度分布:外沟溶解氧一般接近于0mg/L，中沟溶解氧平均为1mg/L，内沟溶解氧平均为2mg/L，从而在三个沟道内形成了恒定的缺氧区和好氧区，为生物硝化和反硝化提供了条件，达到生物脱氮的目的。
影响同步硝化反硝化的因素
影响同步硝化反硝化的因素鲍艳卫，张雁秋中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州（221008）E-mail：ffbyw@摘要：同步硝化反硝化(Simultanous Nitrificati0n and Denitrification. 简称SND)是硝化和反硝化两个阶段在同一构筑物内同时实现的过程。
结合国内外的研究分析了同步硝化反硝化的影响因素，以实现同步硝化反硝化的途径，为今后SND的脱氮提供依据。
关键词：同步硝化反硝化；脱氮机理；影响因素随着城市化和工业化程度的不断提高以及化肥和农药的广泛使用，氮磷营养物质引起的水体富营养化问题日益突出。
大量的有机物和氮磷营养物进入江河湖海，使水环境污染和水体富营养化日益严重。
控制氮、磷的排入是防止水体富营养化的有效途径。
因此水环境污染和水体富营养化问题的日益突出迫使越来越多的国家和地区制定严格的氨氮和磷的排放标准，要达到这些排放标准，许多废水处理设施需要考虑脱氮除磷问题，脱氮是当今水污染控制领域研究的热点和难点之一。
近几年来，废水生物脱氮技术更是取得了突破性进展，通过对脱氮微生物的生物的深入研究，提出了一些新工艺，其中的同步硝化反硝化工艺成为当今研究的热点之一。
1. 同步硝化反硝化现象传统的生物脱氮是由两个阶段完成的，即好氧条件下的硝化阶段和厌氧条件下的反硝化反应。
这两种反应一般是作为两个独立的阶段分别在不同反应器中或者用时间和空间上的好氧和厌氧条件来运行。
对于生物脱氮过程中出现了一些超出人们传统认识的现象，在实际运行中发现好氧硝化池中常有30﹪的总氮损失[1]，不少研究者进行了大量的实验研究，证明了同步硝化/反硝化现象（Simultaneous Nitrification and Denitrification，简称SND）[2-4]，尤其是有氧条件下的反硝化现象确实存在与各种不同的生物处理系统，如氧化沟[5]、生物转盘[5,6]、SBR[7]等生物处理系统中，在有氧条件下均发生了反硝化反应。
反硝化除磷工艺原理以及研究进展
反硝化除磷工艺原理以及研究进展反硝化除磷工艺一直以来都是污水处理领域研究的热点，随着环保意识的不断提高，工艺的研究、改进和应用也在不断推进。
在这篇文章中，我们将重点介绍反硝化除磷工艺的原理、发展历程以及目前的研究进展，并对其未来的应用前景进行展望。
1. 反硝化除磷工艺的原理反硝化除磷工艺是一种利用硝化-反硝化的生物反应过程去除污水中氮、磷元素的工艺。
其原理是，通过污水里的有机物质，使污水中的有机物质被氨氧化成以NH4+为主要形态的氮化物，然后将NH4+通过硝化由细菌氧化成NO3-。
而在后续的反硝化过程中，反硝化细菌利用NO3-作为电子受体，将NO3- 还原成N2气体，同时磷元素被沉淀在活性污泥中。
2. 反硝化除磷工艺的发展历程反硝化除磷工艺的研究可追溯至上世纪60年代，当时相关研究人员在对生活污水处理过程中，意外发现生物膜反应器在净化污水时可同时达到除磷和除氮的效果，同时出水中还具有较低的有机物含量。
然而，由于当时的反硝化除磷工艺并不完善，存在的问题较多，因此直到上世纪80年代，才逐渐发展出采用前置浸出法去除COD，此后通过反硝化除磷，再加上碳源补加进一步提高除磷效果的新工艺。
随着上述工艺不断完善，反硝化除磷工艺逐步成为了当今污水处理领域中广泛应用的一种成熟工艺方法。
3. 反硝化除磷工艺的研究进展自反硝化除磷工艺被提出以来，相关领域的研究工作已经取得了许多进展，其中包括：(1) 研究采用新型碳质填料增强反硝化除磷工艺的效果新型碳质填料具有高比表面积、孔径分布均匀、生物可附着性好等特点，对于提高反硝化除磷工艺的效果具有良好的应用前景。
研究中发现，采用新型碳质填料结合生物反应器培养啮齿动物阶段污泥，反应器内的Pb2+、Cu2+等重金属离子含量分别下降了50%、74%。
(2) 研究通过温度的调节来影响反硝化除磷的效率研究发现，适当降低反硝化除磷工艺中反硝化反应的温度可以提高反应效率。
此外，在反应器中采用沼气将一些固体废弃物转化为高含量的磷酸盐，可增强反硝化除磷的效果，而不改变反应器的能源消耗情况。
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4
WW TP ①
U SA
1110
980 好氧污泥消化
Lake Geneva Lake Geneva ,
WWTP
WI ,USA
6 600
1
1513
132 重力浓缩 ,好氧污泥消化
注 ① 出水经过滤
113 工艺模拟技术 采用 国 际 水 协 ( IAWQ ) 活 性 污 泥 1 号 模 型
(ASM Ⅰ) 对 Orbal 工艺运行特点进行了分析 。它 是以一段污泥模拟程序 ( SSSP) 实施的 ,并以 pro2D 为工具对其水质特点及污水厂进行模拟 。ASM Ⅰ 主要用来确定在什么程序上同时硝化/ 反硝化可在 此工艺中以一个总的模式被接受 ,并进行特性分析 。
表 2 对几个污水厂的运行进行了研究。这些厂
的硝酸盐氮转到沟道 1 进行反硝化 。应用这些操作 方式 ,脱氮效率可达 90 %以上[6～8 ] 。
大部分在美国东部 ,主要接受生活及商业废水 ,也有 少数接受部分工业废水 。设计处理能力为 6 600～
Orbal 工艺也可以分段进料的氧化方式 ,将原污 45 400 m3/ d (多由 1 或 2 个 Orbal 工艺池组成) ,水
此外 ,发生在菌胶团内部的溶解氧浓度梯度目 前也已被公众认同 ,从而使实现 BN R 所必须的缺氧 及/ 或厌氧段可在菌胶团内部形成 。因此 ,SBN R 也 可在这种非正式的 、没有形成明显区别的缺氧及/ 或 厌氧段内被观察到[6～8 ] 。事实上 , 根据这个机理 , 目前已对有关达到脱氮的 SBN R 工艺的运行效果 建立了数学模型 ,并进行了分析 。
设计能力 (m3/ d) 11 400
22 700
9 500
15 100
反应池数 设计 HR T
(座)
( h)
2
2216
1
1415
1
1910
1
1410
转碟数 (个) 356
270
308
336
污泥处理 好氧污泥消化 ,带式压滤机污泥脱水
Sweet wat er
Gwi nnet t
Creek
County , GA , 45 400
与此同时 ,在那些没有很明显的缺氧及厌氧段 的活性污泥工艺中 ,人们曾多次观察到脱氮除磷现 象 ,在曝气系统中也曾多次观察到氮的消失[2 ] ,这 些现象被称为同时硝化/ 反硝化 。另外 ,人们在同一 个曝气池中也观察到生物除磷现象[3、4 ] (其中并没 有正式的厌氧段存在) 。正如表 1 所列 ,同时去除营 养 (氮及/ 或磷) 即 SBN R 系统提供了今后降低投资 并简化生物除营养 (BN R) 技术的可行性 。然而 ,对 于 SBN R 的机理至今还没有很深入地认识与了解 , 它不仅仅是一个设计与运行的简单问题 。如果能对 其应用机理很好地进行分析 ,则 SBN R 的推广应用 范围将更广泛 ,使其能在现有处理设施中更易被采
关键词 生物处理 生物除磷 硝化/ 反硝化 同时生物去除营养 氧化沟
活性污泥法是一种废水生物处理工艺 ,它也可 设计成除营养即脱氮除磷的构形 ,通过混合使非曝 气段形成缺氧及厌氧环境而达到上述目的 。Grady 、 Daigger 及 Lim[1 ]定义了其发生在各段中的功能及 获得不同除营养程度的必要条件 。采用这些明确定 义的缺氧及厌氧段工艺已发展了 20 年 ,至今仍在污 水处理中广为应用 。
中国给水排水 1999 Vol. 15 CHINA WA TER & WASTEWA TER No . 3
论述与研究
Orbal 氧化沟同时硝化/ 反硝化及 生物除磷的机理研究
G. T. Daigger H. X. Littleton (门晓欣)
(CH2M HILL ,U SA)
用。
表 1 SBNR 的优缺点
优 点
缺 点
①不需加导流板去形成缺氧及/ 或厌氧段
②不需单独设置缺氧及/ 或厌氧 段装置
③不需要液内循环
④可以在现有设施中实施 ,不需 另设构筑物
①运行操作机理还没 有很好地被认识 , 因而不知如何推广 应用
②工艺控制可能会更 复杂
根据对实现 SBN R 系统的分析表明 ,三个主要 机理是造成发生 SBN R 的原因 :
2 结果与讨论
211 污水厂的运行效果
点进行了总结 。这些厂的实际水力负荷只为设计能 力的 36 %～ 89 % , 而实际有机负荷在其设计值的 47 %～115 %内变动 。除 Sweetwater Creek 污水厂 外 ,这些厂大多以延时曝气的模式运行 ,其泥龄在 20 d 以上 ,污泥浓度在 2 200～4 000 mg/ L 左右 。
( The Alaimo Group ,U SA)
摘 要 对 6 个采用分段 、闭环沟道的 Orbal 氧化沟工艺运行数据进行了分析评定 ,以确定在 该工艺中同时发生生物脱氮除磷的程度 。较低的总氮出水浓度表明 ,同时硝化/ 反硝化在 Orbal 工 艺中很易发生 。由于泥龄较长并保持外沟道低溶解氧 ,有利于硝化菌的生长并提高脱氮效率 ;由于 每个沟道处于相对均匀混合的状态 ,因此沟道内没有明显的好氧或缺氧段之分 ,表明产生反硝化的 必要的缺氧环境可能发生在菌胶团内部 。采用国际水协 ( IAWQ) 活性污泥 1 号模型 (ASM Ⅰ) 对出 水总磷数据分析及观测到的相对于 BOD 负荷的磷的去除表明 ,生物除磷可能发生 。
1 方法及材料
111 Orbal 工艺描述 图 1 提供了一个典型的三沟道 Orbal 处理系统
的简图 。废水从沟道 1 (外沟道) 进入 ,然后依次流 入沟道 2 、3 (内沟道) 。曝气池混合液出水流入二沉 池 。回流污泥由二沉池打回沟道 1 。充氧是通过曝 气转碟来完成 ,这种充氧方式同时也使混合液在各 自沟道呈悬浮态的循环 。象其它闭路循环生物反应 池一样 ,混合液将在其沟道内循环多次再流入下一 个沟道 ,其有趣的是曝气转碟在每个轴承上的安装 片数及其转动方向 (基点方向 、突高点方向) 可灵活 变化 ,因而允许每个沟道的供氧量呈变化状态 ,曝气 转碟的转速及浸没深度也可根据充氧要求调整 。沟 道 1 约占整个系统体积的 50 %～55 % ,沟道 2 、3 各 占约 30 %～35 %、15 %～20 %。
图 1 三沟道 Orbal 氧化沟
典型的 Orbal 工艺设计及运行策略是使外沟道 供氧量低于需氧量 。外沟道供氧量通常为计算需氧 量的 50 %～70 % ,其目的是使硝化 、反硝化反应同 时在外沟道发生 。由于向外沟道充氧 ,故硝化反应 可在其中进行 ,然而外沟道受限制的充氧使其处于 亏氧状态 ,故由硝化反应产生的含结合氧的硝酸盐 氮在此作为补充而被消耗 。这里假设异养的微生物 对由硝化菌产生的硝酸盐氮进行反硝化 ,同时利用
目前先进的微生物学已在一定范围内展示先前 并没有被认识的微生物菌种 ,其可以在曝气生物反 应池中用来去除氮 、磷 。
在生产规模的生物反应池中 ,整个反应池处于 完全均匀混合状态的情况并不存在 。就氧化沟及一 些通过采用充氧装置来完成大量混合液循环的处理 厂而言[1、5 ] ,高度的充氧发生在反应池一端 ,受限制 的充氧发生在反应池的其余部分 ,混合液在曝气及 非曝气段循环 。这种生物反应池流态也是 BN R 系 统的特点 ,定义为好氧 、缺氧 、及厌氧段 。
表 4 对污水厂运行数据进行了总结 。正如延时 曝气活性污泥法所预期的效果 ,其出水 BOD5 效果 极好 ,出水悬浮物一般也低于 5 mg/ L 。有些厂同时
表 3 对 6 个选定的污水厂的工艺负荷及运行特 又提供了砂滤 ,但这些厂的二沉池出水及砂滤池出
表 3 污水厂运行参数
污水厂
平均流量 (m3/ d) 占设计 ( %)
允许对与 SBN R 有关的其它设计及运行参数的影 响因素进一步定性分析 。
① 定性分析发生在所选生产规模的处理厂中 同时脱氮 、除磷的程度 ;
② 定性分析工艺运行参数将如何影响其特性 (脱氮 、除磷或两者兼有) 及对 SBN R 的限制程度 ;
③ 记录观察到的任何可能有助于对所选具体 处理厂进一步深入研究的现象 。
在过去几年中 ,许多新的氮生物化学菌族被鉴 别出来 ,其中至少部分菌种以组团形式对 SBN R 起 作用 , 包括起反硝化作用的自养硝化菌 ( 统称 A2 MANMOX 工艺) 及起硝化作用的异养菌 (即曝气反 硝化) [9 ] 。目前对生物化学及生物除磷工艺的微生 物学理解还不够完善 ,对其认识还在发展之中[10 ] 。
水全部或部分引入沟道 2 或 3 ,空余的沟道则可作 力停留时间为 11～2216 h 不等 。污泥处理是由好
为贮泥备用 ,回流污泥也可灵活进入不同沟道 。这 氧贮泥 、消化 ,然后由带式压滤机脱水 。这些处理设
种运行方式通常是在高峰流量时采用 ,以减轻二沉 施全部采用 3 个沟道的 Orbal 工艺 。
本文对那些具有生产规模的 、已知或被认为具 备发生 SBN R 的活性污泥处理厂进行定性分析 ,以 确定 SBN R 在其中的状况 ,重点放在采用 Orbal 构 形的污水处理厂 。Orbal 工艺生物反应池是由 3 个 闭路环形沟道以串联方式组成 。其中每个沟道充氧 程度不同 ,因而在各沟道创造了不同的环境[6 ] 。这 种变化的空间环境贯穿于整个生物反应池 ,以使先 前描述的第一个混合形态机理得以成立及应用 。同 时由于 3 个沟道均处于曝气状态 ,故液相中溶解氧 浓度受到控制 ,从而造成一种在生物菌胶团内部形 成缺氧及/ 或厌氧微环境的趋势 (即第二个机理) ,这 就使得 Orbal 构形成为理想的研究 SBN R 的对象 。 同时若将重点集中于具体处理厂的有关构形 ,则可