超水深供气式射流曝气工程设计

　　SBR(Sequencing Batch Reactor)是常见的间歇式活性污泥法的简称。随着自控技术的发展，SBR系统的自动化程度越来越高，运行管理逐渐简化，因而得到越来越广泛的应用。
1 工程概况
　　广州某味精厂污水处理工程设计规模为2000m3/d，该厂污水属中高浓度有机污水，进水CODcr在2000mg/L左右，瞬间可达4000mg/L，BOD5为1500mg/L，可生化性好，但进水氨氮浓度很高，一般约为100mg/L，有时高达200mg/L。
1.1 工艺流程及主要设计参数
　　污水厂主要工艺流程如下:
　　原污水→格栅→调节池→曝气池→缓冲池→活性炭过滤→达标排放
　　　　　　　　　　　　　　↓
　　　　　　　　　　　　污泥浓缩池→带式压滤机脱水→污泥外运
　　该工程是根据原有旧污水处理机构改造而成，SBR曝气池为两个圆型池，直径15m，高10m。因为水深9m，已超出自吸式射流曝气活性污泥法的常规水深，很难靠射流曝气器产生的负压将空气带入污水中，所以该设计采用供气式射流曝气。运行周期为16h，进水1.5h，搅拌1h，曝气8h，沉淀1.5h，排水1.5h，排泥1.5h，闲置1h。
　　设计进水水质CODcr2000mg/L，BOD51500 mg/L，NH3-N100mg/L，MLSS3500mg/L。
　　设计出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准。
1.2 启动运行过程
　　该工程于2000年7月完成改造并进行培菌启动。培菌初期采用广州市大坦沙城市污水处理厂的污泥进行接种培养。大坦沙污水厂采用A2/O工艺，其污泥除磷脱氮功能好，符合本工程的要求，所以加快了培菌过程，出水水质很快达到了排放标准。在开始几天，由于微生物没有完全驯化，故泡沫非常多，一星期后，泡沫减少到正常情况。
1.3 出水水质及效果分析
　　根据4年来的运行情况，SBR池的出水CODcr≤80mg/L，NH3-N≤5mg/L，经过活性炭过滤后CODcr≤40mg/L，NH3-N≤1mg/L
2 主要特点
2.1 超水深供气式射流曝气
　　本设计将原有两个厌氧池改造成SBR池，直径15m，高10m。目前国内采用射流曝气的设计水深一般不超过5m。为充分利用该池，故本设计采用超水深供气式射流曝气供氧，设计水深9m。射流水泵采用立式污水泵，干式安装，流量为1225m3/h，扬程为11.5m。供气罗茨鼓风机风量为63.7m3/min，风压88.2kPa。
　　该设计的另一特点是在反硝化阶段，可关掉罗茨鼓风机停止供气，用射流水泵进行搅拌，省去了潜水搅拌机，可以取得很好的反硝化效果进行脱氮。
2.2 射流吸水坑
　　曝气池中间设计了一个射流水泵的吸水坑，池中水流在垂直方向有一个从下到上的循环，再加上射流器的布置使得水流在水平方向逆时针流动，于是整个曝气池中水流呈上升的螺旋状流动。这样不但能有很好的均匀搅拌作用，而且，当水流从射流器中喷出来时，污水中溶解氧含量最高，到污水上升进入射流吸水坑中射流水泵的吸水管准备再次充氧时，溶解氧最低，从而提高了充氧效率。
2.3 虹吸管式排水
　　曝气池中的排水管为一条DN400的环状钢管，环管部分下接排水短管DN150，长500mm，间距400mm，共72根。在其中一根短管引一条DN32的虹吸破坏管至池体外，该破坏管距短管底部200mm。在排水阶段当水面下降至该位置时，空气通过破坏管进入排水短管，然后进入排水总管，破坏虹吸过程，停止排水。同时，该装置可防止水面的浮渣从排水系统排出。
2.4 废物利用
　　由于该味精厂工艺生产过程中会产生废旧活性炭，故本工程采用活性炭过滤，做为最后一道处理工艺，确保出水达标排放。实践表明，活性炭过滤器对CODcr和BOD5的去除率均为50%。
3 脱氮效果分析
3.1 脱氮机理
　　废水进入曝气池后，细菌通过氨化作用将废水中的有机氮转化成氨。在曝气阶段及其它合适的条件下，氨可通过硝化作用被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐。在停止曝气进入反硝化阶段时，硝态氮在无氧条件下可通过反硝化作用转化成分子态氮。供气式射流曝气SBR法正是根据这一原理对污水进行脱氮处理。
　　硝化作用的方程式:
　　NH+4+2O2→NO-3+2H++H2O
　　反硝化作用的方程式:
　　2NO-3+5H2A→N2+2OH-+4H2O+5A
3.2 硝化阶段射流曝气器的充氧分析
　　根据射流曝气充氧的传质理论和紊流射流理论，氧要从空气进入污水中，必须克服气膜和液膜的阻力。由于氧难溶于水，故其传递的阻力主要来自液膜。气量、气泡直径、气液接触面积、液体紊动程度都将影响曝气充氧性能。
　　该工程中的供气式射流曝气器是由喷嘴、吸入室、混合室三个部分组成。射流曝气器射流在混合室内形成的穿透段，具有卷吸作用而带入由罗茨鼓风机送来的大量空气，接着在混合室内形成的充满段，由于剧烈的混掺作用，将空气破碎成微小气泡，并使水中的溶解氧瞬间达到饱和。这些微小气泡、溶解氧达到饱和的液体通过射流作用高速进入曝气池内，造成池内液体的紊动，从而增加了氧的传递速率。
　　该工程射流曝气用曝气池的混合液作为射流器的工作流体，因此在混合室内迅速地进行着污水-污泥-氧气三者间的传质与反应，这是与其它任何活性污泥法所不同的特点。其水-水同相射流时产生的剪切力使射流边界上形成旋涡和紊流，这对射流曝气充氧也起了重要作用。同时高速射流将微生物菌胶团打碎，使微生物和污水中的有机物充分接触，提高了反应速度及微生物的活性。
3.3 反硝化阶段射流曝气器的搅拌作用
　　在反硝化时，关掉风机停止供气，让射流水泵单独运转，利用射流曝气器进行搅拌，不但省掉了潜水搅拌机，而且从最终的出水氨氮指标看，该方法的反硝化效果明显高于其他传统方法。
4 结论
　　射流曝气器构造简单、无运动部件、无磨损，工作可靠、不易堵塞、易维修管理。在广东某啤酒厂设计的射流曝气器已运行了十多年，很少出现故障。特别是超水深供气式射流曝气器，氧总转移系数大，氧利用率高，每度电可充2～3kg氧，是一种很值得推广的先进曝气方法。同时超水深供气式射流曝气SBR法除了具备射流曝气SBR法的所有优点外，还可进一步减少占地面积，特别适用于一些土地紧张的企业。
参考文献:(略)