專利名稱：四溝交替工作式氧化溝污水處理方法
技術領域：
本發明涉及氧化溝污水處理方法，屬污水處理領域。
交替工作式氧化溝是一種連續流活性污泥污水處理工藝，一般由二溝或三溝組成，每條溝均是一個連續流封閉式無終端的環形反應器，溝內都裝有機械曝氣設備，按一定周期開、停各氧化溝內的曝氣設備以使各氧化溝交替改變其運行條件，如好氧、缺氧、沉淀等。在傳統的活性污泥法中污水按空間順序依次在各個反應器(區)中完成好氧、缺氧(厭氧)和沉淀、污泥回流等處理過程，但是在交替工作式氧化溝中，分別處于好氧、缺氧或沉淀等運行狀態的各個氧化溝，是按規定的周期相互切換運行狀態的。與此同時，采用在不同溝進水和不同的溝出水，來改變污水在各個氧化溝中的流向。
目前國內外常采用的為兩溝交替工作式氧化溝和三溝交替工作式氧化溝。圖1為兩溝交替工作式氧化溝示意圖。由兩個封閉溝組成。它們之間由一個孔或管道連通，串聯運行交替作為曝氣池和二次沉淀池。運行周期一般為8小時，圖2為兩溝交替工作式氧化溝的運行方式。
第一階段，延續3小時，污水進入I溝，處理完的水從II溝引出。I溝曝氣機高速運轉，處于好氧狀態，進行硝化作用和有機物的降解，II溝作為二次沉淀池以下簡稱二沉池，處于沉淀狀態，進行固液分離，上清液則可從II溝引出。
第二階段延續1小時，污水仍進入I溝，出水仍從I溝引出，I溝內的曝氣設備停止運轉，處于靜止狀態，II溝仍為二沉池。
第三階段、第四階段的時間分別與第一階段、第二階段相同，各溝的工作狀態正好與第一階段、第二階段相反。
然后再重復上述各個階段。
兩溝交替工作式氧化溝存在幾個問題，第一，只能去除有機物和氨氮，不能將總氮去除，出水中硝酸氮含量較高，處理程度不夠；第二，在整個周期內曝氣設備的利用率僅為37.5％，設備浪費嚴重；第三，整個周期內總有一溝(有時甚至二溝)處于沉淀狀態，造成溝的容積利用率太低，當處理水量較大時，占地面積大的弱點極為突出，工藝的經濟性較差，只適于水量較小的污水廠使用。為此又開發了三溝式氧化溝，即三溝交替工作式氧化溝如圖3所示。三溝式氧化溝由三個氧化溝組成，三個溝由公共池壁處開孔相連或由管道相互串聯，處理能力比兩溝式要大。三溝交替工作式氧化溝可以按只去除有機物和氨氮來運行，也可以按去除有機物和總氮來運行。圖4為只去除有機物和氨氮的運行方式。
按圖4的運行方式，三溝中的I、III溝交替地用作曝氣池和沉淀池，中間的II溝則一直維持曝氣，進水交替地進入三個溝，出水相應從I、III溝引出，運行周期為8小時，運行過程分為6個階段。
第一階段，延續2.5小時。污水進入I溝，出水自III溝引出。I、II溝中的曝氣設備開動，處于曝氣狀態即好氧狀態，I、II溝中的有機物在好氧微生物作用下進行生物降解轉化為二氧化碳和水，同時合成新的細胞物質，而進入I、II溝的氨氮在硝化細菌的作用下轉化為亞硝酸氮和硝酸鹽氮。III溝為二沉池，進行固液分離，上清液從III溝排出。
第二階段，延續0.5小時。進水入II溝，出水仍自III溝引出。I、II溝的曝氣設備仍處于開動狀態，發生與第一階段相同的生化作用，III溝仍為二沉池。
第三階段，延續1小時。這一階段為固液分離的過渡段。進水入II溝，出水仍自III溝引出。I溝轉變為靜止沉淀狀態，曝氣設備不開動，II溝中的曝氣設備高速運轉，在好氧狀態下運行，III溝中的曝氣設備停止運轉，為二沉池。
第四階段，延時2.5小時。進水入III溝，出水自I溝引出。I溝和III溝的工作狀態正好與第一階段相反，II溝與第一階段相同。
第五階段，延時0.5小時。進水入II溝，出水自I溝引出，三溝運行狀態與第四階段相同。
第六階段，延續1.0小時。進水入II溝，出水自I溝引出，三溝運行狀態與第三階段相同。
重復上述6個階段運轉。
圖5是三溝交替式氧化溝用于去除有機物和總氮的運行方式，與前面的相比，只是增加了缺氧狀態，工作周期仍為8小時，運行過程仍分為6個階段。
第一階段，延續2.5小時。污水進入I溝，出水自III溝引出。三溝的工作狀態分別為I溝處于缺氧狀態，曝氣設備低速運轉，只維持水流流動進行反硝化和有機物的部分降解，反硝化即為在好氧狀態下硝化得到的硝酸鹽氮在反硝化細菌的作用下轉化為氮氣，達到無害化這樣一個過程；II溝處于好氧狀態，曝氣設備高速運轉，進行有機物的進一步降解以及氨氮的硝化作用；III溝為二沉池，進行固液分離，上清液從III溝排出。
第二階段，延續0.5小時。進水入II溝，出水自III溝引出。I溝和II溝的曝氣設備高速運轉，進行曝氣，I、II溝均處于好氧狀態，III溝中曝氣設備停止運轉，為二沉池。
第三階段，延續1.0小時。這階段為固液分離的過渡階段，進水仍入II溝，出水仍自III溝引出。I溝轉變為靜止沉淀狀態，曝氣設備停止運轉，II溝在好氧狀態下運行，曝氣設備高速運轉，進行曝氣。III溝中的曝氣設備停止運轉，為二沉池。
第四階段，延續2.5小時。進水入III溝，出水自I溝引出。I溝和III溝工作狀態正好與第一階段相反，II溝則與第一階段相同。
第五階段，延續0.5小時。進水入II溝，由I溝出水，II溝工作狀態與第二階段相同，I溝和III溝工作狀態正好與第二階段相反。
第六階段，延續1.0小時。進水入II溝，由I溝出水，II溝工作狀態與第三階段相同，I溝和III溝的情況正好與第三階段相同。此后重復上述6個階段運轉。
盡管三溝式氧化溝比二溝式前進了一步，主要表現在處理水量增加；曝氣設備利用率增加了；而且在功能上還能去除總氮；但還存在以下缺點①曝氣設備利用率才58.3％左右，還可進一步提高；②兩個邊溝交替作為二沉池，沉淀時間過長，達4小時左右，在生物處理中二沉池傳統的停留時間為1.5—2.0小時，沉淀時間過長顯然導致了曝氣時間的縮短，實際上也就是曝氣容積利用率不高，造成容積的浪費，在經濟上和技術上是不合理的。③硝化區和反硝化區容積匹配不合理，理論上反硝化區所需容積遠小于硝化區容積，而三溝式內反消化區容積與硝化區容積相同，減少了用于去除有機物和進行硝化作用的容積；④反硝化不徹底，在第二、第三階段和第五、第六階段，只經過硝化作用就出水了，水中硝酸氮含量會超標。而硝酸氮是一種致病物質，嬰兒飲用后會患變性血色蛋白癥，影響人們的正常生活和身體健康。
本發明的目的是提供一種可以全時實現反硝化運行，曝氣設備和曝氣池利用率較高，運行靈活，可以根據水量、水質情況調整運行溝數的氧化溝污水處理方法。
本發明的目的是這樣實現的四溝交替工作式氧化溝由4個氧化溝組成一污水處理裝置，如圖6所示每個溝中都設有曝氣設備，四個溝由公共池壁處開孔相通，或分離的四溝由管道連接相通。有兩種基本運行方式，一種為只去除有機物和氨氮的運行方式，一種為生物脫氮的運行方式。
①只去除有機物和氨氮的運行方式即只要求氧化溝完成去除有機物和氨氮的功能，而不要求其去除總氮，這種運行方式較為簡單，只要二條邊溝I、IV溝交替出水就行。運行方式如圖7所示，工作周期也為8小時，運行過程也可分6個階段。
第一階段，延時1.5—2.5小時，污水進入I溝由IV溝出水。I、II、III溝中的曝氣設備開動處于高速運轉，這三條溝均處于好氧狀態，保證有機物的降解和硝化作用的完成。IV溝內曝氣設備停止運轉，處于沉淀靜止狀態。
第二階段，延時0.5—1.5小時，污水進II溝，仍由IV溝出水，各溝的曝氣設備運轉狀態與第一階段相同。
第三階段，延時1小時，污水仍入II溝，仍由IV溝出水，II、III溝運行狀態與前二個階段相同，I溝內曝氣設備停止運轉，處于固液分離的過渡階段，IV溝內曝氣設備停止運轉。
第四階段，延時1.5—2.5小時，污水進入IV溝，出水則從I溝引出，II、III、IV溝曝氣設備高速運轉，I溝中曝氣設備停止運轉，處于沉淀狀態。
第五階段，延時0.5—1.5小時，污水進III溝，出水自I溝引出，I、II、III、IV溝運行狀態與第四階段相同。
第六階段，延時1小時，進水仍入III溝，出水自I溝引出，II、III溝中曝氣設備高速運轉，處于曝氣狀態，IV溝曝氣設備停止運轉，處于靜止沉淀過渡狀態，I溝中曝氣設備停止運轉，處于沉淀狀態。
再重復上述六個階段，連續循環運轉。
②脫氮運行方式，如圖8所示。運行過程仍可分6個階段，工作周期仍為8小時。各階段的工作過程如下第一階段，延時1.5—2.5小時，污水進I溝，由IV溝出水。I溝中的曝氣設備低速運轉，僅維持溝中混合液的流動。此時，I溝處于缺氧狀態完成反硝化過程，I溝中的混合液經溝間的連接孔進入II、III溝，最后進入IV溝經沉淀后出水。II、III溝中的曝氣設備高速運轉，處于好氧狀態，保證有機物的降解和硝化作用的完成。IV溝內曝氣設備停止運轉。在第一階段，整個系統構成了一個完整的缺氧一好氧即A/O污水生物脫氮處理系統。
第二階段，延時0.5—1.5小時，污水進II溝，仍由IV溝出水，II溝中曝氣設備低速運轉，處于缺氧狀態，進行反硝化過程，I、III溝曝氣設備高速運轉，處于曝氣狀態。IV溝內曝氣設備停止運轉。該階段仍是一個完整的缺氧—好氧即A/O系統。
第三階段，延時1小時，污水進II溝，仍由IV溝出水，與第二階段相比，只是I溝內的曝氣設備停止運轉，使I溝內的活性污泥沉淀下來，此時I溝處于出水過渡階段。II溝中的曝氣設備低速運轉，III溝中的曝氣設備高速運轉。IV溝中的曝氣設備停止運轉，處于沉淀狀態。該階段仍是一個完整的缺氧—好氧即A/O系統。
第四階段，延時1.5—2.5小時，污水進IV溝，由I溝出水。I溝中的曝氣設備停止運轉，IV溝中的曝氣設備低速運轉，僅維持溝中混合液的流動。II、III溝中的曝氣設備高速運轉。
第五階段，延時0.5—1.5小時，進水入III溝，由I溝出水，III溝曝氣設備低速運轉處于缺氧狀態，II、IV溝曝氣設備高速運轉，處于好氧狀態。I溝曝氣設備停止運轉，處于沉淀狀態。
第六階段，延時1小時，進水仍入III溝，由I溝出水，I、IV溝中曝氣設備停止運轉，II溝中曝氣設備高速運轉，III溝中曝氣設備低速運轉。
重復上述階段，連續運轉。
以上各階段的時間可根據實際情況進行適當調整。
說明附圖如下圖1為兩溝交替工作式氧化溝示意圖。
圖2為兩溝交替工作式氧化溝的運行方式示意圖。
圖3為三溝交替工作式氧化溝示意圖。
圖4為三溝交替工作式氧化溝的去除有機物和氨氮的運行方式示意圖。
圖5為三溝交替工作式氧化溝生物脫氮運行方式示意圖。
圖6為本發明四溝交替工作式氧化溝示意圖。
圖7為本發明四溝交替工作式氧化溝去除有機物和氨氮的運行方式示意圖。
圖8為本發明四溝交替工作式氧化溝生物脫氮運行方式示意圖。
結合
實施例如下四溝交替工作式氧化溝由4個氧化溝組成一污水處理裝置，如圖6所示每個溝中都設有曝氣設備，四個溝由公共池壁處開孔相通，或分離的四溝由管道連接相通。有兩種基本運行方式，一種為只去除有機物和氨氮的運行方式，一種為生物脫氮的運行方式。
①只去除有機物和氨氨的運行方式即只要求氧化溝完成去除有機物和氨氮的功能，而不要求其去除總氮，這種運行方式較為簡單，只要二條邊溝I、IV溝交替出水就行。運行方式如圖7所示，工作周期也為8小時，運行過程也可分6個階段。
第一階段，延時1.5小時，污水進入I溝由IV溝出水。I、II、III溝中的曝氣設備開動處于高速運轉，這三條溝均處于好氧狀態，保證有機物的降解和硝化作用的完成。IV溝內曝氣設備停止運轉，處于沉淀靜止狀態。
第二階段，延時1.5小時，污水進II溝，仍由IV溝出水，各溝的曝氣設備運轉狀態與第一階段相同。
第三階段，延時1小時，污水仍入II溝，仍由IV溝出水，II、III溝運行狀態與前二個階段相同，I溝內曝氣設備停止運轉，處于固液分離的過渡階段，IV溝內曝氣設備停止運轉。
第四階段，延時1.5小時，污水進入IV溝，出水則從I溝引出，II、III、IV溝曝氣設備高速運轉，I溝中曝氣設備停止運轉，處于沉淀狀態。
第五階段，延時1.5小時，污水進III溝，出水自I溝引出，I、II、III、IV溝運行狀態與第四階段相同。
第六階段，延時1小時，進水仍入III溝，出水自I溝引出，II、III溝中曝氣設備高速運轉，處于曝氣狀態，IV溝曝氣設備停止運轉，處于靜止沉淀過渡狀態，I溝中曝氣設備停止運轉，處于沉淀狀態。
再重復上述六個階段，連續循環運轉。
②脫氮運行方式，如圖8所示。運行過程仍可分6個階段，工作周期仍為8小時。各階段的工作過程如下第一階段，延時1.5小時，污水進I溝，由IV溝出水。I溝中的曝氣設備低速運轉，僅維持溝中混合液的流動。此時，I溝處于缺氧狀態完成反硝化過程，I溝中的混合液經溝間的連接孔進入II、III溝，最后進入IV溝經沉淀后出水。II、III溝中的曝氣設備高速運轉，處于好氧狀態，保證有機物的降解和硝化作用的完成。IV溝內曝氣設備停止運轉。在第一階段，整個系統構成了一個完整的缺氧—好氧即A/O污水生物脫氮處理系統。
第二階段，延時1.5小時，污水進II溝，仍由IV溝出水，II溝中曝氣設備低速運轉，處于缺氧狀態，進行反硝化過程，I、III溝曝氣設備高速運轉，處于曝氣狀態。IV溝內曝氣設備停止運轉。該階段仍是一個完整的缺氧—好氧即A/O系統。
第三階段，延時1小時，污水進II溝，仍由IV溝出水，與第二階段相比，只是I溝內的曝氣設備停止運轉，使I溝內的活性污泥沉淀下來，此時I溝處于出水過渡階段。II溝中的曝氣設備低速運轉，III溝中的曝氣設備高速運轉。IV溝中的曝氣設備停止運轉，處于沉淀狀態。該階段仍是一個完整的缺氧—好氧即A/O系統。
第四階段，延時1.5小時，污水進IV溝，由I溝出水。I溝中的曝氣設備停止運轉，IV溝中的曝氣設備低速運轉，僅維持溝中混合液的流動。II、III溝中的曝氣設備高速運轉。
第五階段，延時1.5小時，進水入III溝，由I溝出水，III溝曝氣設備低速運轉處于缺氧狀態，II、IV溝曝氣設備高速運轉，處于好氧狀態。I溝曝氣設備停止運轉，處于沉淀狀態。
第六階段，延時1小時，進水仍入III溝，由I溝出水，I、IV溝中曝氣設備停止運轉，II溝中曝氣設備高速運轉，III溝中曝氣設備低速運轉。
重復上述階段，連續運轉。
四溝式氧化溝，相對于三溝式而言，在下列方面有改進①提高了曝氣機的利用率，可達到68.75％，增加了10％以上，設備利用率的提高，也就是投資效益的增加；②從運行方式上看，四溝交替工作式氧化溝能夠實現全時反硝化，即四溝中總有一溝處于反硝化狀態。全時反硝化的結果可望達到更高的生物脫氮效率，使得排放至自然水體的含氮量降低到一定的水平。而水中氮含量過高會引起水體的富營養化，繼而產生嚴重的環境問題，亞硝酸氮具有三致作用(致畸、致癌、致突變)，硝酸氮會發生血液病。而三溝式氧化溝，一天24小時中，只有13.5小時處于反硝化運行狀態；③運行靈活，可根據水量、水質情況調整運行的溝數，一般城市污水廠在剛投入運行時(有時甚至數年)，由于污水收集系統不完善，很少能達到設計的水量水質。這樣就發生“大馬拉小車”的現象，造成資源和能源的浪費。而四溝式氧化溝可以適應水量、水質的變化情況，靈活調節，即只用四溝中的二溝、三溝，按二溝、三溝運行就能滿足出水要求。④降低了氧化溝作為沉淀池的沉淀時間，增加了曝氣池的容積利用率，從而降低單位水量的處理費用；⑤使得反硝化與硝化區所需容積的匹配更為合理。
權利要求
1.一種四溝交替工作式氧化溝污水處理方法，其特征是由四個氧化溝組成一污水處理裝置，每一溝中都設有曝氣設備，四個溝由公共池壁處開孔相通，或分離的四溝由管道連接相通，本污水處理方法有兩種運行方式，一種為去除有機物和氨氮的運行方式，另一種為生物脫氮的運行方式，其運行方式如下①只去除有機物和氨氮的運行方式，一個工作周期為8小時，分為6個階段，第一階段延時1.5—2.5小時，污水進入I溝，由IV溝出水，I、II、III溝中的曝氣設備高速運轉，IV溝中的曝氣設備停止運轉；第二階段，延時0.5—1.5小時，污水進II污，由IV溝出水，各溝曝氣設備運轉狀態與第一階段相同；第三階段，延時1小時，污水進II溝，由IV溝出水，II、III溝中的曝氣設備高速運轉，I、IV溝中的曝氣設備停止運轉；第四階段，延時1.5—2.5小時，污水進IV溝，由I溝出水，II、III、IV溝中的曝氣設備高速運轉，I溝中的曝氣設備停止運轉；第五階段，延時0.5—1.5小時，污水進III溝，由I溝出水，I、II、III、IV溝運行狀態與第四階段相同；第六階段，延時1小時，進水入III溝，由I溝出水，II、III溝中曝氣設備高速運轉，I、IV溝中的曝氣設備停止運轉；再重復上述6個階段，連續循環運轉；②脫氮運行方式，一個工作周期為8小時可以分成6個階段；各階段的工作過程如下第一階段延時1.5—2.5小時，污水進I溝，由IV溝出水，I溝中的曝氣設備低速運轉，II、III溝中的曝氣設備高速運轉，IV溝內的曝氣設備停止運轉；第二階段延時0.5—1.5小時，污水進II溝由IV溝出水，I、III溝中的曝氣設備高速運轉，II溝中的曝氣設備低速運轉，IV溝中的曝氣設備停止運轉；第三階段，延時1小時，污水進II溝，由IV溝出水，I溝中的曝氣設備停止運轉，II溝中的曝氣設備低速運轉，III溝中的曝氣設備高速運轉，IV溝中的曝氣設備停止運轉；第四階段延時1.5—2.5小時，污水進IV溝，由I溝出水，I溝中的曝氣設備停止運轉，II、III溝中的曝氣設備高速運轉，IV溝中的曝氣設備低速運轉；第五階段，延時0.5—1.5小時，污水進入III溝，由I溝出水，I溝曝氣設備停止運轉，II、IV溝中曝氣設備高速運轉，III溝中的曝氣設備低速運轉；第六階段，延時1小時，污水進入III溝，由I溝出水，I、IV溝中的曝氣設備停止運轉，II溝中的曝氣設備高速運轉，III溝中的曝氣設備低速運轉；再重復上述6個階段，連續循環運轉。
全文摘要
一種四溝交替工作式氧化溝污水處理方法，屬污水處理領域。本污水處理方法有四個氧化溝組成一污水處理裝置，每一溝中都設有曝氣設備，四個溝由公共池壁處開孔相通或分離的四溝由管道連接相通。本污水處理方法有兩種運行方式，一種為去除有機物和氨氮的運行方式，另一種為生物脫氮的運行方式。去除有機物和氨氮的運行方式主要是I、Ⅳ溝交替出水。生物脫氮的運行方式分為六個階段進行，每一工作周期為8小時，每一階段中各溝中的曝氣設備運轉狀況不同，進水、出水的溝也不同。采用本污水處理方法可以提高曝氣設備和氧化溝容積的利用率，可以同時反硝化，脫氮效率高，運行靈活。
文檔編號C02F3/14GK1123251SQ95104290
公開日1996年5月29日 申請日期1995年4月28日 優先權日1995年4月28日
發明者錢易, 陳呂軍 申請人:清華大學