合建式氧化溝工藝運行改進方法探討
合建式氧化溝是將二沉池建在氧化溝內，沉淀區兩側設隔墻，其底部設一排整流板，在水面設集水管以收集處理水。混合液從底部流過，部分混合液則從整流板間隙上升進入沉淀區，沉淀污泥則從間隙回流至氧化溝。合建式氧化溝將曝氣和沉淀兩種功能集于一體，可免除污泥回流系統，減少占地面積，運行操作較簡單。但其構造仍需進一步完善，特別是由于兩種不同運行方式的構筑物合建在一起，勢必會互相影響。
1 工程概況
大關污水處理廠是為杭州市大關小區生活污水處理服務的，屬于過渡性污水處理廠，處理水直接排入附近的上塘河。污水設計規模為4500m3/d，服務住宅建筑面積為36.58hm2，服務人口2萬多人，采用的是合建式氧化溝處理工藝。大關污水處理廠工藝流程如圖1所示，廠區構筑物平面布置見圖2。
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大關污水處理廠合建式氧化溝屬于一種活性污泥工藝的延時曝氣法。氧化溝的設計參數：污泥負荷為0.8kgBOD5/(kgMLSS·d)，MLSS為3300mg/L，泥齡為30d，溝中流速為0.3 m/s，總裝機容量為105 kW，溝長為51m，溝寬為6.8m，有效水深為2.2m。 二沉池主要參數：水力停留時間為1.62 h，水力負荷為1m3/(m2·h)，長為17 m，寬為6.8 m。
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2 運行問題
在污水廠調試運行時發現，二沉池內斜管被大量污泥堵塞，使沉淀區水流上升不均勻，局部水流上升速度較快，產生擾動攜帶污泥上升，這種現象主要發生在沉淀區沿水流方向的后部 。而堵塞的污泥經厭氧消化后產氣上浮，大塊的上浮污泥破碎后，其沉降性極差，隨水流進入收集管，嚴重影響出水水質。
3 分析和改進
3.1 拆除二沉池斜管
在沉淀區安裝斜管主要是增加沉淀的水力負荷，有利于改善沉淀效果，同時也起到穩流的作用。但由于污水處理工藝中未設初沉池，進入氧化溝內的污水仍然含有大量的懸浮物質，其中包括一些極易造成堵塞的懸浮固體。而溝內形成的微生物也易于在斜管內成膜結團，出現堵塞現象，在厭氧環境下產氣，形成污泥上浮。由于斜管的堵塞對污水的處理產生了嚴重的影響，使運行操作困難，出水變差。因此，通過比較，決定拆除二沉池斜管。
3.2 調整轉刷旋轉方向
經過觀察和分析，發現由于有一臺轉刷機距離二沉池太近，且沉淀區位于轉刷機旋轉、推流的對沖方向上(見圖2)。這一方面造成轉刷機大量的初始動能消耗于沉淀區，水流的擾動性很大，易產生沖刷而帶出污泥；另一方面轉刷機的主要功能是曝氣，把大量的氣體攜帶進入沉淀池，造成沉淀區上升水流有強烈的紊動，容易破壞沉淀效果。
最初決定停開這臺轉刷機，但通過試驗和檢測，發現少開一臺轉刷機后，氧化溝內溶解氧變得不足，一些地方溶解氧幾乎為零。最后確定把這臺轉刷機的旋轉方向改變，使其逆氧化溝水流方向旋轉曝氣。經對比分析，不但使進入沉淀池的水流更平穩，也基本保證了氧化溝內溶解氧的濃度。
3.3 整流板的改進
合建式氧化溝沉淀池能正常運行，整流板是非常重要的。圖3為未設整流板時，水流通過二沉池所產生的特征流線圖，這是通過實驗室的水力模擬而得(包括圖4、5)，其中忽略了其他流線而僅把對沉淀區有影響的主要流線示意性表現出來。可以看出：氧化溝的水流進入沉淀區時，首先經擋板阻攔而產生收縮，流過擋板后產生擴散，類似閘下出流，形成一定的水躍；在遇到沉淀區后的擋板時，又使部分水流上升形成大的環流。這種流態顯然使沉淀區的后端部分形成較高的上升水流，在上部形成回流，對沉淀區的擾動性很大。
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大關污水處理廠在運行初期采用的是如圖4所示的正人字形整流板，這也是普遍采用的整流形式。它通過整流板使較大初速度的上升水流在人字板處形成旋流進行消能，使整流上升的混合液更平穩，提高沉淀效果。但運行時發現，沉淀區的后部仍然有水流挾帶污泥上升的現象，影響了沉淀效果。后來經水力模擬試驗分析看出，雖然正人字形板的整流效果很明顯，但由于水流沿流動方向存在水躍和環流現象，流線類似斜上拋物線形，部分水流仍然可以直 接通過“正人字”板的間隙而越過整流板，繼續上升形成環流，并挾帶污泥流向液面，這和實際運行較吻合。
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經過分析，決定把“正人字”整流板改裝為“斜人字”整流板(如圖5所示)，主要目的是改變拋物線形的流動形態。“正人字”整流板傾斜一定角度而正對流線方向，使所有直接上升的拋物線均能被反射形成小的環流，消能后的水流主要以靜壓或緩流的方式進入上面的沉淀區。首先改造其中的一座氧化溝，并與另一座未改造的氧化溝進行對比，通過一段時間運行，沉淀分離效果經改造的明顯好于未改造的。在氧化溝內污泥濃度、曝氣量等因素相似的情況下，沉淀區水下的能見高度平均可提高7%左右(即采用標尺測量沉淀區表面以下能看見的深度)；改造的氧化溝沉淀區出水的濁度比未改造的能降低12%左右，出水的透明程度肉眼可鑒；出水BOD5能降低約8%～16%。通過總結，現今兩座氧化溝均已采用斜人字整流板。
沉淀區改進型“斜人字”板整流效果圖
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3.4 沉淀區液面設置灑水
長期運行以后，沉淀區下部會有少量污泥厭氧腐化產氣，使污泥變輕上浮，而一些死角處也會產生大塊污泥上浮。這些上浮污泥密度小，易被水流帶入集水槽，影響出水質量。通過觀測和操作，發現采用灑水是一種簡單有效的辦法。因為上浮污泥中包裹著一些氣泡，灑水濺到污泥上則能把污泥打散，使其中的氣泡逸出。增加灑水系統后，減少了污泥流失，效果較好。
4 總結
由于合建式氧化溝是兩種不同運行方式的構筑物合建在一起，互相產生了影響。為使氧化溝 的運行方式和處理效果更好，通過大關污水處理廠的實踐表明：合建式氧化溝沉淀區不宜設斜管；把靠近沉淀區的曝氣轉刷改為反向旋轉，既減小了沉淀區的擾動，也能保證混合液中氧的含量；把“正人字”整流板改裝為“斜人字”整流板，使沉淀區的上升水流更穩定；增加沉淀區水面的灑水系統，以打碎含腐化氣體的上浮污泥而使其下沉，可以減少污泥的流失。
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