合建式氧化沟工艺运行改进方法探讨

chinayzb · 发表于 2007-1-28 14:40:20

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合建式氧化沟是将二沉池建在氧化沟内，沉淀区两侧设隔墙，其底部设一排整流板，在水面设集水管以收集处理水。混合液从底部流过，部分混合液则从整流板间隙上升进入沉淀区，沉淀污泥则从间隙回流至氧化沟。合建式氧化沟将曝气和沉淀两种功能集于一体，可免除污泥回流系统，减少占地面积，运行操作较简单。但其构造仍需进一步完善，特别是由于两种不同运行方式的构筑物合建在一起，势必会互相影响。　　 1 工程概况 　　大关污水处理厂是为杭州市大关小区生活污水处理服务的，属于过渡性污水处理厂，处理水直接排入附近的上塘河。污水设计规模为4500m3/d，服务住宅建筑面积为36.58hm2，服务人口2万多人，采用的是合建式氧化沟处理工艺。大关污水处理厂工艺流程如图1所示，厂区构筑物平面布置见图2。

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　　工艺流程图

　　大关污水处理厂合建式氧化沟属于一种活性污泥工艺的延时曝气法。氧化沟的设计参数：污泥负荷为0.8kgBOD5/(kgMLSS·d)，MLSS为3300mg/L，泥龄为30d，沟中流速为0.3 m/s，总装机容量为105 kW，沟长为51m，沟宽为6.8m，有效水深为2.2m。二沉池主要参数：水力停留时间为1.62 h，水力负荷为1m3/(m2·h)，长为17 m，宽为6.8 m。

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　　构筑物平台布置图　　

　　2 运行问题 　　在污水厂调试运行时发现，二沉池内斜管被大量污泥堵塞，使沉淀区水流上升不均匀，局部水流上升速度较快，产生扰动携带污泥上升，这种现象主要发生在沉淀区沿水流方向的后部。而堵塞的污泥经厌氧消化后产气上浮，大块的上浮污泥破碎后，其沉降性极差，随水流进入收集管，严重影响出水水质。　　3 分析和改进 　　 3.1 拆除二沉池斜管 　　在沉淀区安装斜管主要是增加沉淀的水力负荷，有利于改善沉淀效果，同时也起到稳流的作用。但由于污水处理工艺中未设初沉池，进入氧化沟内的污水仍然含有大量的悬浮物质，其中包括一些极易造成堵塞的悬浮固体。而沟内形成的微生物也易于在斜管内成膜结团，出现堵塞现象，在厌氧环境下产气，形成污泥上浮。由于斜管的堵塞对污水的处理产生了严重的影响，使运行操作困难，出水变差。因此，通过比较，决定拆除二沉池斜管。　　 3.2 调整转刷旋转方向 　　经过观察和分析，发现由于有一台转刷机距离二沉池太近，且沉淀区位于转刷机旋转、推流的对冲方向上(见图2)。这一方面造成转刷机大量的初始动能消耗于沉淀区，水流的扰动性很大，易产生冲刷而带出污泥；另一方面转刷机的主要功能是曝气，把大量的气体携带进入沉淀池，造成沉淀区上升水流有强烈的紊动，容易破坏沉淀效果。　　最初决定停开这台转刷机，但通过试验和检测，发现少开一台转刷机后，氧化沟内溶解氧变得不足，一些地方溶解氧几乎为零。最后确定把这台转刷机的旋转方向改变，使其逆氧化沟水流方向旋转曝气。经对比分析，不但使进入沉淀池的水流更平稳，也基本保证了氧化沟内溶解氧的浓度。　　 3.3 整流板的改进 　　合建式氧化沟沉淀池能正常运行，整流板是非常重要的。图3为未设整流板时，水流通过二沉池所产生的特征流线图，这是通过实验室的水力模拟而得(包括图4、5)，其中忽略了其他流线而仅把对沉淀区有影响的主要流线示意性表现出来。可以看出：氧化沟的水流进入沉淀区时，首先经挡板阻拦而产生收缩，流过挡板后产生扩散，类似闸下出流，形成一定的水跃；在遇到沉淀区后的挡板时，又使部分水流上升形成大的环流。这种流态显然使沉淀区的后端部分形成较高的上升水流，在上部形成回流，对沉淀区的扰动性很大。

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　　大关污水处理厂在运行初期采用的是如图4所示的正人字形整流板，这也是普遍采用的整流形式。它通过整流板使较大初速度的上升水流在人字板处形成旋流进行消能，使整流上升的混合液更平稳，提高沉淀效果。但运行时发现，沉淀区的后部仍然有水流挟带污泥上升的现象，影响了沉淀效果。后来经水力模拟试验分析看出，虽然正人字形板的整流效果很明显，但由于水流沿流动方向存在水跃和环流现象，流线类似斜上抛物线形，部分水流仍然可以直接通过“正人字”板的间隙而越过整流板，继续上升形成环流，并挟带污泥流向液面，这和实际运行较吻合。

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　　经过分析，决定把“正人字”整流板改装为“斜人字”整流板(如图5所示)，主要目的是改变抛物线形的流动形态。“正人字”整流板倾斜一定角度而正对流线方向，使所有直接上升的抛物线均能被反射形成小的环流，消能后的水流主要以静压或缓流的方式进入上面的沉淀区。首先改造其中的一座氧化沟，并与另一座未改造的氧化沟进行对比，通过一段时间运行，沉淀分离效果经改造的明显好于未改造的。在氧化沟内污泥浓度、曝气量等因素相似的情况下，沉淀区水下的能见高度平均可提高7%左右(即采用标尺测量沉淀区表面以下能看见的深度)；改造的氧化沟沉淀区出水的浊度比未改造的能降低12%左右，出水的透明程度肉眼可鉴；出水BOD5能降低约8%～16%。通过总结，现今两座氧化沟均已采用斜人字整流板。

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　　沉淀区改进型“斜人字”板整流效果图

　　 3.4 沉淀区液面设置洒水 　　长期运行以后，沉淀区下部会有少量污泥厌氧腐化产气，使污泥变轻上浮，而一些死角处也会产生大块污泥上浮。这些上浮污泥密度小，易被水流带入集水槽，影响出水质量。通过观测和操作，发现采用洒水是一种简单有效的办法。因为上浮污泥中包裹着一些气泡，洒水溅到污泥上则能把污泥打散，使其中的气泡逸出。增加洒水系统后，减少了污泥流失，效果较好。　　 4 总结 　　由于合建式氧化沟是两种不同运行方式的构筑物合建在一起，互相产生了影响。为使氧化沟的运行方式和处理效果更好，通过大关污水处理厂的实践表明：合建式氧化沟沉淀区不宜设斜管；把靠近沉淀区的曝气转刷改为反向旋转，既减小了沉淀区的扰动，也能保证混合液中氧的含量；把“正人字”整流板改装为“斜人字”整流板，使沉淀区的上升水流更稳定；增加沉淀区水面的洒水系统，以打碎含腐化气体的上浮污泥而使其下沉，可以减少污泥的流失。