奧貝爾氧化溝的機理和工程應(yīng)用
一、奧貝爾氧化溝工藝的特征
1、奧貝爾氧化一般溝由三個同心橢園形溝道組成,污水由外溝道進(jìn)入,與回流污泥混合后,由外溝道進(jìn)入中間溝道再進(jìn)入內(nèi)溝道,在各溝道循環(huán)達(dá)數(shù)百到數(shù)十次。最后經(jīng)中心島的可調(diào)堰門流出,至二次沉淀池。在各溝道橫跨安裝有不同數(shù)量水平轉(zhuǎn)碟曝氣機,進(jìn)行供氧兼有較強的推流攪伴作用。外溝道體積占整個氧化溝體積的50%-55%,溶解氧控制趨于0.0mg/L,高效地完成主要氧化作用;中間溝道容積一般為25%-30%,溶解氧控“在1.0mg/L左右,作為“擺動溝道”,可發(fā)揮外溝道或內(nèi)溝道的強化作用;內(nèi)溝道的容積約為總?cè)莘e的15%-20%,需要較高的溶解氧值(2.0mg/L左右),以保證有機物和氨氮有較高的去除率。
2、外溝道的供氧量通常為總供氧量的50%左右,但80%以上的BOD可以在外溝道中去除。由于外溝道溶解氧平均值很低,絕大部分區(qū)域DO為0.0mg/L,所以,氧傳遞作用是在虧氧條件下進(jìn)行的,氧的傳遞效率有所提高,有一定的節(jié)能效果。加之下面將談到的外溝道內(nèi)所特有的同時硝化反硝功能,節(jié)能效果更為明顯。內(nèi)溝道作為最終出水的把關(guān),一般應(yīng)保持較高的溶解氧,但內(nèi)溝道容積最小,能耗相對較低。中溝道起到互補調(diào)節(jié)作用,提高了運行的可靠性和可控性。奧貝爾氧化溝獨特的構(gòu)造和機理,使之以較節(jié)能的方式獲得穩(wěn)定的處理效果。
3、奧貝爾氧化溝具有較好的脫氮功能。在外溝道形成交替的耗氧和大區(qū)域的缺氧環(huán)境,較高程度地發(fā)生“同時硝化反硝化”,即使在不設(shè)內(nèi)回流的條件下,也能獲得較好的脫氮效果。
4、奧貝爾氧化溝具有推流式和完全混合式兩種流態(tài)的優(yōu)點。對于每個溝道內(nèi)來講,混合液的流態(tài)基本為完全混合式,具有較強的抗沖擊負(fù)荷能力;對于三個溝道來講,溝道與溝道之間的流態(tài)為推流式,有著不同的溶解濃度和污泥負(fù)荷,兼有多溝道串聯(lián)的特性,有利于難降解有機物的去除,并可減少污泥膨脹現(xiàn)象的發(fā)生。
5、奧貝爾氧化溝采用的曝氣轉(zhuǎn)碟,其表面密布凸起的三解形齒結(jié),使其在與水體接觸時將污水打碎成細(xì)密水花,具有較高的充氧能力和動力效率。通過改變曝氣機的旋轉(zhuǎn)方向、浸水深度、轉(zhuǎn)速和開停數(shù)量,可以調(diào)整供氧能力和電耗水平。尤其是蝶片可以方便的拆裝,更為優(yōu)化運行提供了簡便手段。另一方面,由于轉(zhuǎn)碟具有極強的整流和推流能力,氧化溝有效水深可達(dá)4米以上,即使因優(yōu)化控制需要而減少曝氣機運行臺數(shù)時,一般也不會發(fā)生沉淀現(xiàn)象這是曝氣轉(zhuǎn)碟和奧貝爾溝型所獨具的優(yōu)點。
二、奧貝爾氧化溝的適用范圍
奧貝爾氧化溝一般適用于20萬立方米/日以下規(guī)模的城市污水處理廠,尢其推薦應(yīng)用于中小規(guī)模的城市污水處理廠。
由于奧貝爾氧化溝屬于多反應(yīng)器系統(tǒng),在一定程度上有利于難降解有機物的去除,且抗沖擊負(fù)荷能力強,因此,當(dāng)城市污水中工業(yè)廢水比例較高時,奧貝爾氧化溝較其他類型氧化溝有更好的適應(yīng)性。
奧貝爾氧化溝有三個相對獨立的溝道,進(jìn)水方式靈活。在暴雨期間,進(jìn)水可以超越外溝道,直接進(jìn)入中溝道或內(nèi)溝道,由外溝道保留大部分活性污泥,利于系統(tǒng)的恢復(fù)。因此,對于合流制或部分合流制的污水系統(tǒng),奧貝爾氧化溝均有很好的適用性。
三、工藝流程和典型構(gòu)造
奧貝爾氧化溝典型工藝流程由下圖所示:
與其它形式的氧化溝一樣,奧貝爾氧化溝也具有工藝流程簡單的優(yōu)點。對于中小規(guī)模的城市污水廠,一般可不設(shè)初次沉淀池和污泥消化池。懸浮狀有機物可在氧化溝內(nèi)基本得到好氧穩(wěn)定,這比設(shè)初沉池及單獨處理初沉污泥要簡便經(jīng)濟。當(dāng)然,合理的工藝流程必須按照實際情況經(jīng)充分的技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。
奧貝爾氧化溝的預(yù)處理及污泥處理部分的流程與其他活性污泥法處理工藝相似,不再贅述。氧化溝本身的典型構(gòu)造和流程見下圖:
奧貝爾氧化溝通常由三個同心的溝道組成,平面上為圓形或橢圓形。溝道之間采用隔墻分開,隔墻下部設(shè)有必要面積的通水窗口。溝道斷面形狀多為矩形或梯形。隔墻一般使用100-150毫米厚的現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)造。各溝道寬度由工藝設(shè)計確定,一般不大于9米。有效水深以4-4.3米為宜。
原污水和回流污泥可進(jìn)入外、中、內(nèi)三個溝道,通常均進(jìn)入外溝道。出水自內(nèi)溝道經(jīng)中心島內(nèi)的堰門排出,進(jìn)入沉淀池。當(dāng)脫氮要求較高時,可以增設(shè)內(nèi)回流系統(tǒng)(由內(nèi)溝道回流到外溝道),提高反硝化程度。
四、關(guān)鍵設(shè)備的選型
奧貝爾氧化溝的預(yù)處理和污泥處理所需設(shè)備與其他工藝相似,不作詳細(xì)描述。關(guān)鍵設(shè)備是曝氣轉(zhuǎn)碟和沉淀池的排泥橋,對其主要構(gòu)造和性能要求闡述如下:
1、曝氣轉(zhuǎn)碟
曝氣轉(zhuǎn)碟屬轉(zhuǎn)盤類水平推流式表面曝氣器,由盤片、水平軸及其兩端的滾動軸承、減速機和電動機組組成。每片圓形的曝氣轉(zhuǎn)碟由兩個半圓形部件組成。每對半圓形部件跨穿水平軸,組成整體的圓片,每個碟片可以獨立拆裝,便于調(diào)節(jié)安裝密度,使整機達(dá)到所需的充氧能力,每米軸長一般裝碟片3片至5片。碟片采用聚苯材料注塑或采用玻璃鋼壓鑄而成,其中聚苯材料碟片自重較輕,動力效率較高,國內(nèi)已有質(zhì)量很好的合資產(chǎn)品。碟片表面布有梯形凸塊,兼有供氧和推流攪拌的功能。水平軸采用厚壁無縫鋼管制造,表面作特種防腐處理。驅(qū)支裝置主要由減速機和電機組成。
曝氣轉(zhuǎn)碟的基本性能如下:
曝氣轉(zhuǎn)碟直徑:1400mm;
適用轉(zhuǎn)速:50-55rpm,經(jīng)濟轉(zhuǎn)速:50rpm;
適用浸沒深度:400-530mm,經(jīng)濟浸沒深度:500mm;
單盤標(biāo)準(zhǔn)清水充氧能力:0.8-1.6kgO2/kw.h(以軸功率計);
適用工作水深:4-5m;
水平軸跨度:〈=10.0m;
安裝密度:<5ds/m。
2、沉淀池排泥橋
奧貝爾氧化溝的污泥濃度(MLSS)較高,運行中一般在4-6克/升,回流污泥必須有較高的含固率。因此,對沉淀池和排泥設(shè)備有嚴(yán)格的要求。尤其是排泥設(shè)備,必須確保足夠的排泥濃度,通常需要特殊的工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計。在設(shè)備選擇時應(yīng)充分注意這一性能要求,保證實現(xiàn)奧貝爾氧化溝的整體工藝的優(yōu)勢。
五、工程應(yīng)用
在消化吸收的基礎(chǔ)上,中國市政工程華北設(shè)計研究院對奧貝爾系統(tǒng)在中國的應(yīng)用情況、適應(yīng)性、處理效果、工藝特性與機理等進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的研究,并進(jìn)行了較大規(guī)模實際工程的工藝性能測試與研究工作。同時,已經(jīng)設(shè)計了20余座奧貝爾工藝的城市污水處理廠,其中,三個項目已投入運轉(zhuǎn),包括北京大興污水處理廠、山東萊西污水處理廠等,已顯示出良好的技術(shù)特性。另外,天津國不水設(shè)備工程公司和美國合作生產(chǎn)的曝氣轉(zhuǎn)碟已經(jīng)大批量生產(chǎn),技術(shù)性能達(dá)到國際同類產(chǎn)品的質(zhì)量水平,為確保奧貝爾氧化溝工藝和設(shè)備的整體優(yōu)勢創(chuàng)造條件。
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