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OCO污水处理工艺技术简介

简介： OCO污水处理技术是丹麦Puritek公司(得利满集团)的一项专有技术。该技术已有15年以上的开发和运行经验，35个以上业绩厂。该技术主要使用于丹麦本国，在瑞典、法国、比利时、德国、匈亚利、波罗的海等国家也有采用。我国目前尚无采用。
关键字：OCO 除磷 脱氮 微孔曝气


OCO污水处理技术是丹麦Puritek公司(得利满集团)的一项专有技术。该技术已有15年以上的开发和运行经验，35个以上业绩厂。该技术主要使用于丹麦本国，在瑞典、法国、比利时、德国、匈亚利、波罗的海等国家也有采用。我国目前尚无采用。
　　OCO工艺是一种A2O活性污泥工艺。BOD、N及P的去除均在一个反应池(即OCO池)中进行，生物反应池采用水下微孔曝气＋推流的方式，其构造在动力学方面形成了适合污水脱氮除磷处理的必要的物理、化学环境。OCO工艺具有节能、高效、运行灵活等特点。一个极特殊的例子(食品加工厂废水) 最高达除磷99%、脱氮95%。
1 OCO工艺的原理及特点
　　OCO-得名于生物处理装置的几何形状。OCO池呈圆形，里圈、外圈隔墙为圆形、中圈为半圆形
原污水经预处理系统(格栅、沉砂除油)后首先进入OCO生物反应池的厌氧区(1区)，在此与沉淀池回流进入的活性污泥混合，然后进入缺氧区(2区)，缺氧区与好氧区(3区)之间为一半圆形隔墙。在工艺过程中，混合液在缺氧和好氧状态下可循环20～30次。以上三个容积区内均设置相应数量的潜水搅拌推流装置，以形成一定水平流速而不发生污泥沉淀。在外侧好氧区内设有水下微孔曝气装置。所有水下部件均可分组提起检修，不必放空水池。
1.1除磷
　　OCO池的内圈为厌氧区，停留时间约为1～1.5h，对于一般C/P值为18的市政污水来说约有40～60%的磷靠生物方法去除(磷去除标准，丹麦为<1.5mg/L，欧共体为<1 mg/L)，这是因为原水中易降解有机物较高，但是当进水BOD浓度比较低(如70～80mg/L)，除磷效果会降低，作为对生物除磷的补充，多数OCO处理厂同时还采用铁盐进行化学除磷，或将化学除磷作为一种备用措施。
　　有利于生物除磷的条件同时也降低了丝状菌的数量，改善了污泥的沉降性能。给二沉池的运行创造了有利条件。
1.2脱氮
　　市政污水中N多以NH3－N的形式存在，因此脱氮包括两个过程：硝化及反硝化。需要好氧及缺氧两种状态的存在。另外还需要足够的泥龄，以方便硝化菌的生长及提供反硝化菌足够的易降解有机物，以保证一定的反硝化速率。
　　硝化与反硝化的矛盾在于氮在反硝化前首先需要氧化，而氨氮的氧化会同时导致污水中易降解有机物的氧化，进而减缓反硝化的进行。传统的解决方法是将有机物充足的原污水首先引入非曝气区，并从曝气区回流大量富含硝态氮的污水。
在OCO工艺中，污水从厌氧区流入缺氧区，为反硝化菌提供了最合适的基质(易降解有机物)，以便反硝化能够快速进行。硝态氮从好氧区回流至缺氧区(内回流)，含氨氮的水则进入好氧区完成硝化反应。
　　OCO工艺的一个主要特点是：好氧区与缺氧区之间的污水交换，即内回流不需泵送，以上两个区域之间有一段是相通的。两者之间的交换形式及量的大小是依靠搅拌器的控制来实施，因此节省能耗。当搅拌器运转时，湍流增强，好氧区与缺氧区混合程度增强，当搅拌器停止运转时，两区之间的混合程度较低。此时测得的溶氧状况如图2所示，好氧区与缺氧区的区分很明显。OCO反应池的构造和搅拌器的循环工作可保证好氧区和缺氧区之间很高的回流比，这种频繁的变化是该工艺有效脱氮的关键之一。

回流的控制还可以改变好氧区与缺氧区的容积。当夏季暴雨造成冲击负荷，可将2、3区均调为好氧区；夜间低负荷，可将3区用来脱氮。因此OCO工艺中好氧区与缺氧区容积的分配是动态的。可以在特定时间和地点，根据特点的污水组分进行调节。
　　回流程度由预设的程序来完成。并由安装在好氧区首端的在线溶氧探头控制。
2 OCO工艺的优缺点
　　优点：
　　（1）圆形池相对于矩形池在土建造价、水下推流的动力方面均具有较好的条件，可节省投资及电耗。
　　（2）水下微孔曝气使充氧效率高，同时对污泥沉淀有一定上托的作用，节省了推流的动力。
　　（3）硝化、反硝化区面积可灵活变化，以适应不同进水水质与水量的要求。
　　（4）内回流不需泵送，节能。
　　缺点：
　　（1）处理规模较小，一般10万m3/d以下，OCO池直径最大目前为D=50m。
　　（2）由于除磷或构造上的原因，泥龄较短，污泥稳定不够。
　　（3）微孔曝气器易堵塞，给管理、检修带来工作量。
　　（4）化学除磷须增加设备及装置，使投资及日常运行费用有所增加。
　　（5）对搅拌器运行、曝气量大小的灵活改变基于进水水质、水量等在线仪表瞬时信号的传递及系统对设备的控制。故对自控系统要求较高。
　　OCO工艺有其独到的构思和特点，同时也具有15年以上国外成功运行的经验。在国内是否可行还有待实践。但其灵活运行、节约能耗的特点是很值得借鉴的。



1/这是变形的氧化沟工艺（氧化沟工艺，不一定要表曝，采用微孔曝气的也很多）
2/隔墙的设置很巧妙，改变了传统AAO工艺分池池型。
3/设计思想上有些类似OBral氧化沟（微曝代替表曝）.
4/采用圆形池型，虽然土建工程量会节省，但池型的限制，水厂的占地面积不会减少。
5/由于圆形池型结构的限制，不能做得很大，对水厂规模也是一个限制。

去年有幸参观一个类似的工艺污水处理厂，该处理厂包括污水处理及污泥处理，污水的生物处理部分采用多达8个的池子，但池直径为64m,峰值流量为35800m3/h,平均流量为240000m3/d。

从现场上看，施工并不复杂。如果找到详细资料，我会介绍该大家。该厂是由另一家法国公司OTV（威立雅水务工程公司）设计建设的，位于荷兰的海牙。



直线段容易积泥的问题讨论：
多数学者认为，沟内断面平均流速一般为0.3m/s，沟底流速保证不低于0.1m/s；在现行的设计规程中，要求沟内平均流速应大于0.25m/s[ ]。
然而，在氧化沟直沟段，普遍存在着水流上下层流速分布不均匀的现象，往往会产生底部流速过小（<0.1m/s），从而造成积泥的问题[ ]。如某2.5万吨/日氧化沟的流速测试纪录表明，在直沟段中部，表层0.5m处的流速为0.261~0.559m/s、中部2.25m处为0.192~0.360m/s、底层0.5m处的流速为0.083~0.215m/s [ ]。在实际运行过程中，如果水平流速达不到设计值，或者流速分布不均，可以通过调节出水堰高度或曝气转刷的垂直位置来改变曝气转刷的浸没深度和调节曝气转刷的转速，或设置水下推动器专门用于推动水流，或在氧化沟内加装上、下游导流扳是改善氧化沟流速分布，等等措施来调节[ , , , , ]。
目前，针对氧化沟的三维流场模拟与分析也有报导，主要是利用三维k-ε紊流数学模型模拟流速场，采用移动网格技术模拟转刷的转动及沟内动力的来源。流场模拟分析结果也表明，即使设计平均流速达到了0.3m/s，仍然会存在悬浮物沉降的可能性[64][ ]。
还有个很敏感的问题漏了：
如果是圆形的池子，是不是要比带有直线段的氧化沟（池容相同）的推进器的功率要大？？

不大，甚至会低些，原因：
1、氧化沟的弯道半径小、渠道窄，由于有边壁分离流的存在，能量损失大——属于过度紊流；直线段水流却平稳，流速低时有类似沉淀池的效应——易于出现能量不足；这个矛盾是无法克服的。
2、圆环形渠道各断面的能量分配则十分均衡，不会有边壁分离流的存在（规模很小时除外），总体上推动能耗不大。
3、我们在苏州做了专门测试，对于最不利的好氧段（沿程曝气），提供0.5W/M3的能量，水流速度可达到0.15M/S，提供1W/M3的能量，水流速度可达到0.2M/S——足够了；缺氧段提供1W/M3，纵向断面平均流速也超过了0.3M/S（注：ITT飞力当初建议0.75W/M3，感觉不安全，搞了两个大的，感觉浪费）。

关于圆形形渠道的能耗很低的问题的机理解释，可以参照一下下文管段方面的文献资料，原理相通：
水力计算中，形变件（指输水系统中除直管外的所有管件）局部阻力损失是由于形变件的存在，引起了附加于沿程摩阻损失上的水头损失，这种附加损失并不局限于形变件自身几何长度内。当两个形变件间的安装距离小于单个形变件上、下游影响长度总和时，则第一个形变件下游影响段中的水流流态尚未得到完全恢复，便进入第二个形变件。由此，第一形变件下游流动和第二形变件上游流动都不再等同于各自单独存在时的流动状况，存在着“局部阻力相邻影响”。以两相邻弯管为例，关于局部阻力相邻影响机理可定性解释如下：① 局部阻力损失系数是在弯段前后流动都充分发展的条件下测试的，若弯段间距缩短，会直接影响流动的发育，使弯管出口或入口断面速度分布不均匀，这种对充分发展状态的偏离，影响着总局部阻力损失；② 上、下游弯管间分离区（涡流区）的大小、位置，在很大程度上决定了对主流动能的耗散：当间距较小时，第一弯段后的涡流区来不及扩展，主流便顺势进入第二弯管，由此导致第一弯段后涡流区发育不全造成其局阻损失下降。
对于两个安装较近的形变件组成的管段，独立的局部阻力系数分别为ξ1、ξ2，若视其为一新的整体，则总体局部阻力系数ξ’=C(ξ1+ξ2)，C为“局部阻力相邻影响系数”，其值与雷诺数、相对间距、组合形状等诸多因素有关。关于局部阻力相邻影响方面的研究并不成熟，具体应用时有很大的局限性，甚至设计手册亦将两个90°组合弯头的局部阻力系数按不同组合方式简单地定量为每个弯头的2、3、4倍。有试验研究表明，对于两个d/R=1（R为曲率中心半径，d为管径）的90°圆弧弯管，180°顺接组合的相邻影响系数仅为0.55，即两个弯管组合后的总局阻系数与单个弯管十分相近；根据设计手册及教材中对任意角度弯管局部水头损失系数推算，C约为0.66~0.70。