1工程设计
1.1工艺流程根据工程纳污范围内污水水质及处理程度要求，并考虑到设计规模较小，积极采用技术可靠，处理效果好，维护管理简单，经济运转费用低的工艺。该污水处理厂采用厌氧－帕斯维尔氧化沟工艺，具体工艺流程如图1所示。原污水经中细格栅及沉砂池，然后进入厌氧－帕斯维尔氧化沟主体池进行脱氮除磷，出水经二沉池沉淀、液氯消毒后排入河流。二沉池中一部分污泥回流到厌氧池，另外一部分污泥通过污泥浓缩脱水后集中外运。1.2主要构筑物及设备1)进水井。设计进水井可以保证进水稳定性，并能承纳一定时间的污水量，以便污水处理厂发生故障时，工作人员有足够的时间开启超越管。设计进水井可容纳最大设计流量时5min的水量，容积为10.42m3，尺寸为2m×1m×6m。2)中格栅及提升泵房。中格栅渠尺寸为1m×3.01m×1.18m，中格栅及进水提升泵房共同建造，安装角度45°，栅隙为20mm，栅宽为0.8m。由于本设计流量较小，采用人工清渣，选用栅条布置在框架内侧的条形平面格栅。设计采用两个并联的格栅(一个日常使用，一个检修时使用)。泵站选用集水池与机器间合建式泵站，潜污泵直接置于集水池中。选用潜水泵2台，1备1用，流量Q=125m3/h，扬程H=22m，功率为22kW。集水池尺寸为3m×2m×2m。3)细格栅。细格栅共2套，1用1备。格栅倾角为60°，栅条间隙e=10mm，栅条宽度S=0.01m，栅槽尺寸为0.35m×1.92m×0.9m，采用人工清渣。4)钟式沉砂池。选用型号为50的钟式沉砂池，去除污水中比重大于2.65、粒径大于0.2mm的无机砂粒，沉砂用压缩空气经砂提升管，排砂管清洗后排出。5)配水井。本设计中配水井的配水方式采用堰式配水，进水管在配水井底中心，水从配水井进入，经等宽度堰流入各水斗，在由水斗经水管流入各个水处理构筑物。6)厌氧池。本设计增加厌氧池，从而提高系统脱氮除磷效率。污水首先进入厌氧池，与回流污泥在厌氧池中搅拌混合，此时通过厌氧池中的兼性反硝化菌异消化原水和回流污泥中的硝酸盐和亚硝酸盐，得以脱氮。在厌氧环境下聚磷菌释放出磷，当污水进入到氧化沟后聚磷菌大量吸收污水中的溶解性磷以聚磷酸盐的形式储存在体内，随后污水进入二沉池，经过沉淀，含磷污泥从水中分离出来，并以剩余污泥的形式送至浓缩脱水系统，从而达到除磷的效果。水力停留时间为2h，厌氧池体积为250m3，直径为9.6m，总高4m。回流污泥全部回流至厌氧池，污泥回流量为1290m3/d，厌氧池内设置3台JBL型螺旋桨式搅拌机。7)氧化沟池。由于本设计的流量比较小，采用帕斯维尔氧化沟工艺，属于连续式氧化沟工艺，20世纪50年代发展起来，技术工艺均已成熟。帕斯维尔氧化沟主体池中曝气装置是固定的，因此，混合液在曝气区内溶解氧浓度是上游高，然后沿沟长逐步下降，出现明显的浓度梯度，到下游区溶解氧浓度很低，基本上处于缺氧状态，实现了硝化－反硝化工艺，不仅可以利用硝酸盐中的氧满足一定的氧需量，而且可以通过反硝化补充硝化过程中消耗的碱度，有利于节省能耗和减少甚至免去硝化过程中需要投加的化学药品量。设计总污泥龄为25d，水力停留时间为10h，污泥负荷为0.15kg/(kg·d)，MLSS=4000mg/L，MLVSS/MLSS=0.7，产泥量为375.8kg/d，标准状态需氧量为1900kg/d。氧化沟平面结构如图2所示，有效水深3.5m，超高为0.5m，安全高度为0.8m，有效池容为1194m3。中间分隔墙厚度为0.25m;氧化沟面积342m2，单沟道宽b=6m;弯道部分面积为117.75m2，直线段部分面积为224.25m2，直线段部分长为19m。导流墙为半圆形，有利于水流平稳转弯，减少回水产生，防止由于内圈流速小而使污泥沉淀和减小有效体积。导流墙直径为6m，厚度为0.3m。氧化沟出水设置出水竖井，竖井内安装电动可调堰。曝气设备选用转碟式氧化沟曝气机，在旋转过程中进行切割水面，不断将空气带入水中，增大气液接触面积，使氧气溶于水中，同时推动沟中水流流动，动力效率高，保证沟中的活性污泥呈悬浮状态而不致沉淀。曝气机为混合液中微生物提供充足的溶解氧以去除BOD，同时氨被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐。转碟直径为D=1400mm，单碟充氧能力为1.3kg/(h·ds)，每米转轴安装碟片不少于5片。氧化沟设3组曝气转碟，每组转碟的碟片数为30片，每组转碟配功率为22kW的电机。8)二沉池。设计采用竖流式二沉池，共2套，1用1备。单池直径为6.8m，总高为10.91m，排泥使用静压力排泥，池顶设有出水堰。中心管喇叭口下缘至反射板的垂直距离为0.34m，污泥产量为10.134m3/d，污泥进入污泥泵房进行后续处理。设计出水采用90°出水三角堰。9)接触消毒池。采用比较常见的液氯消毒，隔板式接触反应池。采用射流泵加氯，使得处理污水与消毒液充分接触混合，以消除水中的微生物，尽量避免二次污染。设计投氯量为4.0mg/L，平均水深h=2.0m，隔板间隔b=2m，选用74型全玻璃加氯机。在接触消毒池第二格起端设置混合搅拌机1台(立式)，选用JBS—Ⅱ型框式双桨搅拌机，功率0.37kW，转速8.0r/min。10)污泥泵房。回流污泥泵选用LXB-1200螺旋泵2台(1用1备)，流量为1000m3/h，提升高度为2.91m，电动机转速n=44r/min，功率N=22kW。剩余污泥泵选1PN污泥泵2台，1用1备，单泵流量Q=7.2m3/h，H=14m，N=3kW，转速n=1450r/min。11)污泥浓缩池。采用不带中心管的间歇式重力浓缩池，设2座，1用1备，浓缩时间18h，缓冲层高度为0.3m，浓缩池超高为0.2m，直径为3m，总深度为3.512m。污泥浓缩前含水率为98.2%。浓缩后含水率为95%，浓缩前污泥体积为12.49m3/d，浓缩后污泥体积为5.25m3/d。污泥从池顶进入，池底排出，由于产生的污泥特别少，所以污泥不做干化处理，直接进入贮泥池。上层清液回流至进水井。12)贮泥池。经浓缩后的污泥，排入贮泥池，贮泥池内贮存一定泥量后，污泥外运。尺寸为2.5m×2.5m×2m，贮泥时间为2d，池中泥深为1.68m，钢筋混凝土结构。污泥浓缩后经贮泥池直接运至苗圃。13)平面设计及管线。根据污水处理厂的布置原则，该设计整体占地5600m2。本设计的污水管选DN400，污泥管选DN200，上清液回流管选DN200，超越管选DN400。总高程损失为4.387m。
2工艺设计特点
1)该工艺设计简单，具有推流式和完全混合式的优点，运行管理方便。采用表面曝气，负荷调节方便，维护管理容易，动力效率高，占地面积小。2)在厌氧池处理后，污水经过帕斯维尔氧化沟的缺氧段、好氧段，工艺脱氮除磷效果大大提高，出水水质比较稳定，可以满足出水水质要求。3)剩余污泥回流，使回流污泥中的硝酸盐和亚硝酸盐与厌氧池中的兼性反硝化菌发生异化反应，得以脱氮。污泥产生量少，且性质稳定，不需要污泥消化池。可进行集中处理。4)采用液氯消毒，效果可靠、投配简单、投量准确、价格低廉，节省经济费用。5)该地区冬天气温较低，而本设计所选用的厌氧－帕斯维尔氧化沟工艺对水温水量有较强的适应性。6)污水处理厂流程设计中布置有进水事故超越管路，便于污水处理厂的调试、检修及运行管理。方便后期工程的扩建。
3运行效果
该污水处理厂投运后处理效果良好，实际运行监测结果见表2，结果表明所有指标均达GB18918—2002国家一级A类标准，实现污水处理达标排放。
4结语
厌氧－帕斯维尔氧化沟工艺具有较强的耐冲击负荷能力，处理流程简单，运行管理方便，结构形式多样，可根据地形选择合适的构筑物形状。氧化沟的构造型式、水流搅动状态和溶解氧的分布有利于活性污泥的生物凝聚作用，且可进行硝化、反硝化反应达到生物脱氮的目的，由于泥龄较长，污泥在氧化沟内有一定的稳定性，无需进行污泥硝化处理。无论对城市污水还是工业废水，厌氧－氧化沟工艺有较高的生物除磷和脱氮效果，成为最佳的处理方案。该工艺处理效果较好，TP、BOD5、COD、SS、NH3－N等出水水质指标均达医学期刊分类到或优于设计标准。
作者：谷静丽 洪军 张帆 万玲 单位：中国地质大学( 武汉) 环境学院
