山东某市是环渤海经济带上的一个重要工业城市，中心区各类污水排放量达到17×104 m3/d，其中工业污水约占70%。由于受化工厂、纸箱厂等重点污染源超标排放的影响，污水中BOD、COD、pH、SS、挥发性酚、油类及重金属铅、镉、砷等污染物浓度都严重超标。根据这一水质特点，山东某市污水处理厂设计采用了奥伯尔(Orbal)氧化沟处理工艺。处理流程如图1所示。

图1　工艺流程图

1　工程概况

1.1　设计规模

由中国市政工程某设计研究院主持设计的山东某市污水处理厂一期工程，流量为10×104 m3/d,最大设计流量5 417 m3/h，平均流量4 167 m3/h。

1.2　水质情况

污水处理厂进、出水水质见表1。

表1　进、出水水质　　　　mg/L

1.3　主要工段设计参数

①　机械处理段

平流曝气沉砂池2座，总停留时间4 min(高峰时)，水平流速0.1 m/s，有效水深2.67 m，单位曝气量0.2 m3/(m3.h)；初次沉淀池2座，圆形，直径42 m，有效水深3.2 m，表面负荷2.1 m3/(m2.h)，水力停留时间为1.5 h，出水堰负荷10.8 m3/(m.h)。

②　生物处理段

厌氧生物选择池：停留时间1 h(平均时流量)，有效容积V=4 200 m3，设计水深5 m。

奥伯尔氧化沟(两组)：污泥龄9 d，污泥负荷0.123 kgBOD5/kgMLSS，容积负荷0.431 2 kgBOD5/(m3.d)，混合液浓度3.5 g/L，剩余污泥产率0.9 kg/(kgBOD5.d)，剩余污泥量12 150 kgDS/d，反硝化/硝化体积比25%，反硝化率75%；总池容31 420 m3，内、中、外三沟道的容积分配为17%、33%、50%，水力停留时间为8.02 h，总标准需氧量为1 408 kg/h，供氧分配比例为外沟、中沟、内沟52∶30∶18，溶解氧分配为外沟、中沟、内沟0∶1∶2 mg/L。

最终沉淀池(4座)：水力负荷0.93 m3/(m2.h)，有效水深4 m，水力停留时间3.2 h，出水堰负荷5.1 m3/(m.h)，回流污泥浓度7.0 g/L，污泥回流比100%。

③　污泥处理段

浓缩池两座：设计固体表面负荷50 kg/m3，停留时间2 d，浓缩后污泥浓度60 g/L。

污泥消化池：污泥消化时间20 d，中温消化温度35 ℃，消化池总有效容积15 600 m3，直径22.3 m，总高度27.44 m，沼气产率0.3 m3/kgVSS，沼气产量5 377 m3/d，机械搅拌能力3 060 m3/h，消化池顶部设计气压值5.39 kPa。

2　工艺设计特色

①　由于污水处理厂进水中SS波动极大，在工艺小试过程中观察到来水的SS最高时达到1 000 mg/L，已超过微生物可以接受的浓度，因此设计采用了初沉池来解决这个问题，避免了SS对生化处理过程的

②　氧化沟前设置生物选择池，将进水和回流污泥(回流率100%)迅速混合，在对高底物浓度原污水进行均匀生物接种后，根据微生物选择理论，处以饥饿状态的主要微生物菌胶团在高底物浓度下，因具有较高的增殖速率而迅速达到较高的代谢活动，成为优势微生物，并且在兼氧—厌氧状态下迅速将易降解的溶解性有机质转化为储存于细胞中的有机物(如糖原、聚合羟基丁酸脂等)，并随后将其转化成负责形成粘聚性活性污泥絮体的细胞外物质(glycocalyx)，这样在选择池中迅速形成沉降性能良好的活性污泥絮体。反之，由于易引起污泥膨胀的丝状菌的增殖速率在高底物浓度下较低，增殖受到抑制而发展成为劣势微生物，起到了控制污泥膨胀的作用。不仅如此，由于选择池中特有的兼氧—厌氧和高底物浓度环境，因而在工艺上有助于提高脱氮和除磷效果。。

3　奥伯尔氧化沟特点

①　设备简单，所采用的表面曝气系统运行操作简单，控制灵活，维护方便，工艺运行稳定。

②　特有的外、中、内沟道0-1-2溶解氧分布形式，能达到较高的脱氮效果，总氮去除率最高可达80%以上。

③　也适用于工业废水比例高的污水，抗高浓度污染物冲击负荷性能强，解决了进水中污染物负荷、特别是pH值的波动对水处理工艺的影响。

④　由于该污水厂进水系统现状为合流制，故可以有效地抵抗暴雨流量的冲击。

⑤　设备投资省，对合理利用外贷资金，成套引进设备和技术有利。

⑥　为有效地对二沉池进行排泥，采用了美国Envirex公司开发的Tow—brow吸泥机。该吸泥机结构简单，排泥效果好，采用单一锥形平行于底板安装的方形断面吸泥管进行排泥，吸泥管迎水面一侧开有从周边到中心直径由大变小的吸泥口，能根据池底泥层的厚度变化按比例排泥，防止了短流和排泥不均匀，排泥过程平缓迅速，吸泥管随桥的转动在池底旋转吸入池底的污泥，而不扰动吸泥管上部的污泥，收集的污泥从预埋于池底中心的DN 700 mm排泥管排到池外，排泥量大小由连接在DN 700 mm管末端的套筒式排泥阀控制，简单方便、运行稳定。整个吸泥桥排泥效率高、运行维护费用小，节约能耗、操作简单易行。

⑦　污泥消化加热系统中采用了套管式泥水热交换器，其套管采用了波纹管式内外管，不仅大大提高了热交换效率，而且由于波纹管的特殊结构增加了管子抗压强度，特别是在外管有压、内管无压时，避免了内管被压瘪。另外热水和污泥在波纹管内特殊急剧的紊流状态不仅提高了热传导效率，而且防止了泥垢和水垢在管壁上的沉积。这些提高了设备的运行安全性能。（）