城市一体化污水处理范文
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第1篇
关键词：氧化沟 试验 脱氮
氧化沟技术具有构筑物简单和运行管理方便等优点，在污水处理工程中被广泛采用。美国EPA对不同类型生物处理法的运行情况的调查结果表明，不同工艺出水BOD5小于20mg/L的时间占总运行时间百分数分别是：氧化沟90%；鼓风曝气70%；生物滤池60%[1]。由此可见，氧化沟的处理效果比其它生物处理方法稳定。氧化沟的特点是低负荷运行，因此有机物可以有效去除而且对氨氮完成硝化。但传统的氧化沟中由于溶解氧浓度较高而没有反硝化发生，总氮(TN)去除率通常在30%～40%。实际上，氧化沟的循环运行方式非常适合于脱氮，它不需要为反硝化而增设回流系统，通过调节曝气量使氧化沟内形成缺氧区和好氧区，可使脱氮效果明显提高，总氮去除率大于90% [2]。因此，其基建和运行费用均低于其它生物脱氮工艺[3]。
本研究采用新型斜板沉淀池一体化氧化沟处理城市污水，工艺简单，操作简便，不需设污泥回流系统，曝气转刷是唯一的机械设备，设备利用率100%。由于污泥龄长，污泥呈高度矿化状态，排出的剩余污泥较稳定，不需要消化，经浓缩后可直接脱水。研究中对该氧化沟的处理效果以及主要影响因素进行考察。
1 试验条件与方法
本研究为实验室小型试验，试验装置如图1所示。氧化沟全长1.6m，有效水深0.3m，有效容积41L。污水首先由高位水箱经转子流量计流入氧化沟中，迅速与沟内的原有混合液混合，经多次循环后，与进水等量的混合液在沉淀池内固液分离，经出水堰排出。由于试验模型较小，没有适当规格的曝气转刷可以安装，所以在氧化沟的一端转弯处设一台搅拌机，以推动混合液在沟内循环流动，搅拌浆的形式类似于曝气转椎，在平面圆盘上固定6片浆板。搅拌机的转速在100～250转/分钟之间调节。为了调节氧化沟内溶解氧的浓度，在进水口前设置一充氧提升多用泵。试验中采用底部设有特殊进水整流过渡区的斜板沉淀池作为沟内合建的沉淀池，沉淀池占氧化沟总体积6%。
试验运行共历时9个月，处理水量1.6～5.6L/h，相应的系统总水力停留时间为7-25小时。水温随季节变化，为10～27℃。在试验期间，氧化沟的污泥龄大于20天，MLSS 2～2.8g/l，MLVSS 1.4～1.9g/l。COD负荷为0.183～0.327 kg/kgVSS×d，NH3-N负荷为0.019～0.033 kg/kgVSS×d。
试验污水取自哈尔滨市的主要纳污水体马家沟河，污水水质如表1所示，为典型的城市污水。试验运行期间每日监测的项目有：水温、溶解氧、SV%、pH、CODcr、NH3-N、NO2--N和NO3--N。每周监测的项目有：SS、MLSS、MLVSS，并用显微镜观察微生物生长情况。限于实验条件，BOD5、TKN、TP只在试验条件发生较大变化时进行监测。水质分析方法采用标准分析方法[4]。
表1 试验污水水质 项目 范围 项目 范围 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 结果与讨论
2.1有机物的去除
试验工艺进出水中COD浓度及其去除效率如图2所示。由图可见，进水COD浓度为259～388 mg/L，出水COD浓度保持在18.1～42.7 mg/L，去除效率在90%以上。此外，试验装置出水BOD5浓度为16.7mg/L，去除效率为88.5%。出水SS低于35mg/L。
2.2生物脱氮
生物脱氮过程是在好氧条件下硝化菌将氨氮氧化为硝态氮（亚硝酸盐氮和硝酸盐氮），然后在缺氧条件下通过反硝化菌的作用将硝态氮转化为氮气从水中逸出。氧化沟具有高硝化效率，通过适当调节，在氧化沟内形成好氧段和缺氧段，可以完成脱氮过程[2]。图3是本研究中不同缺氧段比例情况下总氮去除效率的试验结果。由试验结果可知，在本试验条件下，当缺氧时段所占比例为40～60%时可达到最高的TN去除率，因此在实际运行中可控制好氧区和缺氧区各占氧化沟容积的一半。
在试验中发现，当原水中氨氮浓度较高时，若只进行硝化反应，而无反硝化发生时，氧化沟内混合液的pH值下降，当碱度不足时将抑制硝化反应的进行。通过调节出现反硝化时段后，由于反硝化反应产生一定量的碱度，可使硝化效率提高。因此，在氧化沟内完成反硝化反应，对硝化反应具有促进作用。反硝化以有机物为碳源，利用硝态氮中的氧，在缺氧状态下的去除BOD5和COD，可减少曝气装置的供氧量，从而节约能源。此外，经过反硝化，活性污泥能够避免在沉淀池中因停留时间长或死角出现反硝化而使污泥块状上浮的现象，使沉淀效果更理想。
因此，在氧化沟内同步完成硝化和反硝化，可以起到一功多能的作用。工程应用中的氧化沟水流循环一周耗时约5-10分钟，只要采用合理布置曝气机台数或调节曝气转刷淹没深度即可实现缺氧区和好氧区同时存在。
2.3冲击负荷对处理效果的影响
城市污水的水量水质随季节变化幅度很大，尤其是合流制排水系统，在夏季时受到暴雨冲击，水量可增加到3倍，污染物浓度降低一半。因此污水处理厂的工艺系统应具有一定的抗冲击负荷能力。氧化沟系统负荷较低，对入流水浓度和水量的变化具有较大的承受能力，处理水质稳定。
表2为试验运行期间，水质水量变化导致负荷变化对系统处理效率的影响的试验结果。从表2可以看出，当进水流量增加到5.6L/h (正常流量的2倍)，COD浓度407.5 mg/L(正常浓度的1.5倍)，COD 污泥负荷为0.738 kg/kgVSS.d，出水COD浓度为62.5mg/L，去除效率仍然在84.7%。进水NH3-N 浓度为41.2mg/L，NH3-N 污泥负荷为0.075kg/kgVSS.d，出水NH3-N浓度 14.5mg/L，均低于国家的污水排放标准[5]。
第2篇
一、城乡水务一体化管理的内涵与必要性
1.一体化管理的内涵
水务是指以水循环为机理、以水资源统一管理为核心的所有涉水事务。城市水务是以区域水资源可持续利用支持城市经济、社会可持续发展为目标，为城市水资源开发、利用、治理、配置、节约和保护而进行的关于水资源规划与建设、防洪、输水、供水、用水、节水、污染防治、污水处理回用以至调水等活动的总称。
2.一体化管理的必要性
第一，城市规模不断扩大，城市化进程不断加快，城市用水量不断增加，并且对供水、用水的安全保障要求越来越高，这必然要求改变旧的、不合理的水管理模式，实行城乡水务一体化管理新模式，以适应新形势的要求。
第二，城乡之间涉水事务关系日益密切，相互影响越来越明显，城市用水大量从农村地区取水，城市污水许多未达标就通过河道系统排入农村地区，致使农村水环境严重污染，危害农民健康、影响农业生产生活。
第三，水资源系统的内在联系，也要求城乡水资源进行一体化管理，以便更好地促进城乡水资源的合理开发利用与水环境保护。
第四，城乡水务一体化管理是合理优化水资源配置，提高水资源利用效率的体制保证。《水法》（2002 年）明确规定各级水行政主管部门负责行政区域内的水资源统一管理和监督工作。
二、城乡水务一体化管理现状分析
1.一体化管理现状分析
我国水务管理体制改革起于1993年的深圳市水务改革，组建了水务局，主要负责全市的水源规划、建设、防洪排涝、水土保持及城市制配水等工作，对全市水务系统进行行业管理。截至2002 年底，全国除北京、以外的29 个省、自治区和直辖市，成立水务局及由水利系统实施水务统一管理的单位共计1097个，占全国县级以上行政区总数的46%。其中，黑龙江省已经在全省范围内全部实现了城乡水务一体化管理，河北省 98%以上的县市实现了城乡水务一体化管理，陕西、山西、江苏、内蒙古、甘肃、云南、河南、青海等省、自治区有 50%左右的市县实现了城乡水务一体化管理。在全国 663 座建制市中，成立水务局或实施水务统一管理的达到 208个，占建制市总数的31.4%。
2.存在的主要问题
（1）管理体制方面。在全国成立的水务局及由水利系统实施水务统一管理的l097个单位中，其管理职能中l00%包含水资源管理职能，96%包含城市防洪职能，68%包含供水管理职能，37%包括排水管理职能，80%包含城市节水管理职能，28%包括污水处理管理职能，可以看出没有真正实现涉水事务一体化管理或一体化管理的程度有待提高；且与城建系统、环保系统的分工协作关系没有完全理顺，系统内政企、政事不分的问题较为普遍。
（2）运行机制方面。合理的水价（包括自来水和再生水的水价，同时应考虑不同区域、不同层次的用户权益来制定）形成机制尚未建立，多元化、市场化的投融资渠道尚未形成，水务现代企业运营机制改革滞后。
（3）政策法规方面。现有的行政法规不适应城乡水务统一管理新体制的要求，水务管理技术标准体系有待建立和完善，尤其是有关乡村方面的水务规划与管理规范条例尚未建立，必须进行研究制定并付诸实践。
（4）队伍建设方面。城乡水务一体化管理的思想观念、人员结构和业务素质不能适应城乡水务一体化管理新体制的要求等。
（5）信息化建设方面。城乡水务统一管理信息系统尚未建立起来，不利于管理信息的处理与共享，难以使水务管理系统科学、高效的运作，尤其是乡村地区的信息化建设更不完善，甚至空白。
三、城乡水务一体化管理模式的构建
1.合理、完善的管理体制
改革现存的不合理的涉水管理体制，由一个部门对水质与水量负责，协调好上下机构、平行机构，明确各职能部门的责任与义务，加强协作，处理好部门间利益冲突，实现上下一致的城乡水务一体化管理，实现水资源的科学、高效、优化配置、节约与保护等。
2.畅通、良好的运行机制
健全完善的市场准入机制、初始水权分配机制以及水务投融资机制，明确细则，促进城乡水务一体化管理。放开城市水务市场，允许外资、民间资本、企业进入供排水、污水处理等市场。在农村建立以民营为主的小型水利工程管理体制，通过转让、拍卖、租赁、承包等方式进行产权改革。在城市推行水价听证制度，完善合理水价形成机制等。组建用水者协会，实行民主管水，使广大群众对用水、管水、节水、水利工程建设增加理解，加大支持，提高公众参与水务管理的积极性。
3.协调、合理的人员结构
加强各级各层次水务管理人才队伍的培养，以及提高对水务新观念的思想认识，使适应城乡水务一体化管理的需要。业务素质高、观念性强的水务管理人才以及其在水务系统的协调的分配，是水务一体化管理科学、高效运行的保证。
4.公平、健全的法律法规
法律法规是基础，依法行政、依法治水是保障。修改现行不合理的法律法规及相关规范，在法律存在空白的地方，积极研究制定并推行相关管理规范与条例，确保利益相关者的权益不受损害。从政策法规上加大对乡村的倾向，着力破除城乡二元结构，更好地从实质上而不是形式上实现城乡水务一体化管理。
5.科学、高效的信息化管理平台
第3篇
关键词：一体化氧化沟 立体循环 城市污水 生物脱氮
1 工艺特点
立体循环一体化氧化沟由曝气转刷、上下两层沟道及沉淀区组成，其特点是：
① 化沟的上层为好氧区，下层为缺氧区，混合液在上下循环过程中完成降解有机 物和生物脱氮过程；
② 氧区在底层不与大气接触，缺氧环境形成快。与常规氧化沟相比，采取上下两层沟道立体循环方式减少占地面积约50%；
③ 淀区与氧化沟合建(建在氧化沟的一端)，沉淀的污泥可自动回流到氧化沟内，无需污泥回流设备，节省了投资和能耗，并对氧化沟内混合液的流态无任何影响；
④ 构紧凑，运行操作简便。
立体循环一体化氧化沟结构形式如图1所示。
该装置由有机玻璃制成，总有效容积为33L。
2 试验条件与方法
原水取自城市污水检查井。试验期间的水质见表1。在试验过程中，装置内混合液的温度随季节而变化，基本维持在11～28℃。
表1 原水水质 项目 范围 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
在试验系统内混合液的循环流动由转刷推动。转刷的功能一是充氧，二是使混合液循环流动，底部不发生污泥沉积。根据设计要求，当转刷淹没深度确定后调节转刷转动速度可以保证沟内DO浓度及水流速度的要求。试验期间氧化沟上层沟道的DO≥2mg/L，下层沟道保持缺氧状态。混合液的循环流速平均为0.25m/s，未出现污泥沉积现象。
试验初期进水量为0.33L/h，逐渐增至6L/h，污泥浓度由0.9g/L逐渐增至5.0g/L。在稳定运行期间污泥浓度保持在2.0～4.9 g/L，污泥负荷为0.08～0.14kgBOD5/(kgVSS·d)。
每天监测温度、进水流量、DO和pH值，进出水中的SS、COD、NH3-N、NO3-N、NO2-N、TN等项目每周测2次，分析方法采用标准方法。
pH值用PHS-3C型pH计测定；DO用YSI52型DO仪测定；NO3-N和NO2-N等采用离子色谱分析仪测定；COD和BOD5分别用CTL-12型化学需氧量快速测试仪和BODTrakTM型生化需氧量测定仪测定。
3 结果与讨论
3.1 对有机物的去除
稳定运行期间系统对COD的去除效果见图2(系统SRT=30 d，HRT=10 h)。
由图2可看出，系统的COD去除率达到95%。当进水COD＜1000mg/L时出水COD＜50mg/L。
系统对BOD5的去除效果见图3。
由图3可见，系统对BOD5的去除率＞98%。运行期间进水COD和BOD5平均值 分别为628mg/L和257mg/L，出水分别为37mg/L和5mg/L。由此可见，系统对有机物具有较高的去除效率。
3.2 对氮的去除
系统对氨氮的去除效果如图4所示。在运行期间系统内氨氮负荷为0.011～0.02kg/(kgVSS·d)，BOD5负荷为0.08～0.12 kg/(kgVSS·d)。由图4可知，进水NH3-N浓度为45～67mg/L，出水中NH3-N平均浓度为1mg/L，对NH3-N去除率达99%。由此可见，该系统同样 具有常规氧化沟的良好硝化效果。
由于氧化沟的下层沟道处于缺氧状态，因此可发生反硝化，试验装置出水中NO3-N平均浓度为6.5mg/L，同时还发现下层沟道内有氮气泡出现。
对TN的去除效果见图5。
在稳定运行情况下，进水TN浓度为70～80mg/L，出水TN浓度为7mg/L左右，对TN的去除率＞90%。
3.3 对出水SS浓度的控制
试验系统出水的SS浓度与进水SS浓度、泥龄、沉淀区的沉淀时间及分离效果等因素有关。运行期间装置进、出水中SS浓度的变化见图6(SRT为10～30d)。
由图6可见，装置出水中SS浓度随进水SS浓度的变化而波动，但系统对SS去除率保持在90%以上。
沉淀区沉淀时间对出水SS浓度影响较大。当进水SS浓度＜150mg/L、沉淀时间＞0.6h时，出水SS浓度＜15mg/L。在试验中发现，当进水SS浓度为650mg/L、沉淀时间为1.1h，出水SS浓度为48mg/L；将沉淀时间延长至1.5h，出水SS浓度为36mg/L。由此可见，当进水中SS浓度较高时需将沉淀时间适当延长。
在试验期间没有出现污泥膨胀现象，氧化沟内SVI值为50～260mL/g，进水SS为150mg/L左右，出水SS＜15mg/L。
4 影响因素分析
4.1 HRT的影响
HRT是影响氧化沟去除有机污染物的主要因素之一。当进水COD浓度为480mg/L左右、水温为23℃、HRT＜5h时，对COD去除率＜75%；随着HRT的延长，出水COD浓度迅速降低，去除效率明显提高。当HRT＞6h时，出水COD浓度＜50mg/L，去除率＞90%；但HRT＞10h后，去除率无明显提高。
当进水COD浓度增加时，氧化沟的HRT应相应增加以保证获得较高的COD去除率。此外，在试验条件下当COD具有较高的去除率时，对TN的去除率始终保持在90%以 上。
4.2 温度的影响
在试验系统内温度对COD去除效果的影响如图7所示。
由图7可知，水温为12～15℃时COD去除率约为89%；水温＞15℃时COD去除率＞90%。
温度对TN去除率的影响较明显，当总氮负荷≤0.08kg/(kgMLVSS·d)、BOD5负荷为0.08～0.14kgBOD/(kgMLVSS·d)、温度为11～13℃时，对TN的去除率为75%左右；随温度升高，对TN的去除率明显增加，温度＞15℃时对TN的去除率＞90%。这是因为氧化沟中形成缺氧状态时温度对反硝化的影响是非常明显的。
5 结论
立体循环一体化氧化沟能够有效地去除污水中的有机污染物，对COD去除率达到95%，相应的BOD5去除率为98%。同时，由于在下层沟道形成缺氧区，有利于生物脱氮。在H RT为10h、SRT为30d时，对NH3-N的去除率达到99%、对TN的去除率＞90%，因此采用立体循环一体化氧化沟处理城市污水是可行的。
立体氧化沟的优点是：①由于活性污泥混合液呈立体循环，故在同等处理能力下较常规氧化沟节省占地面积约50%；②实现了污泥自动回流，沉淀分离器置于立体氧化沟的一端，不改变主沟混合液的流态，不造成能量损失，因而更加节能；③整个系统结构紧凑、占地少、投资少、操作方便，是适合现阶段我国中小城镇及城市小区污水处理需要的新工艺。
参考文献
［1］ Mandt G，Bell A.袁懋梓译.污水处理的氧化沟技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，19 88.
