污水处理厂一体化氧化沟工程设计的探讨

氧化沟工艺因其构筑物简单和运行管理方便等优点，在污水处理工程中被广泛采用。一体化氧化沟技术是污水处理一体化技术在氧化沟工艺领域发展起来的一种污水处理新技术，又称合建式氧化沟。一体化氧化沟是指充分利用氧化沟较大的容积和水面，在不影响氧化沟正常运行的情况下，通过改进氧化沟部分区域的结构和在沟内设置一定的装置，使水泥分离过程在沟内完成的氧化沟。
河南濮阳市中原区某污水处理厂扩建工程建设总规模为4.0万m³/d，采用一体化氧化沟工艺，污水排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。
 
1一体化氧化沟特点
一体化氧化沟在普通氧化沟基础上，将曝气净化与固液分离合并形成集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能为一体的新型反应器。
一体化氧化沟具有以下几个特点:①工艺流程短，构筑物和设备少，故投资省、占地少、能耗低;②处理效果稳定可靠，其BOD₅，SS的去除率在90%以上，COD的去除率在85%以上，同时也能较好的脱氮除磷;③运行稳定、管理方便、设备故障率低;④污泥无泵自动回流，减少了污泥膨胀的可能，产生的剩余污泥量少，污泥稳定，易脱水;⑤固液分离器采用独特的固液分离原理，表面负荷大，能承受较大的水质和水量变化，占用面积小。
一体化氧化沟设计要点：在氧化沟的设计中，要保证渠内循环，水流速度不小于0.3m/s，以维持活性污泥的悬浮状态，防止污泥在渠中沉降。
侧沟固液分离器是一种具有独特工作原理的高效固液分离设施，与一般二沉池比较，侧沟固液分离器有效高的表面负荷，表面负荷为50m³/(m²•d)左右时，侧沟出水SS一般稳定在20mg/L以下。
只要在侧沟内污泥絮凝形成悬浮层，阻挡拦截作用就存在，同时随着悬浮层密度增大，重力沉降性能还有所改善。因此，侧沟固液分离器对污泥沉降性能的变化有较强的承受能力。
分离器宜设置在氧化沟流态较好的区段内，若分离器前设有转刷，则二者之间的距离应足以使气水分离，且二者之间应考虑整流措施。分离器不宜设在水流紊动强烈的位置，主沟的流态越均匀越稳定，侧沟的分离效果就越好，并且侧沟应离转刷有足够的距离，以保证气水充分分离，避免气泡在侧沟内释放。
 
2　工程实例
濮阳市中原区现有污水处理厂规模3.0万m³/d，采用活性污泥处理工艺，处理后水质达到国家《污水综合排放标准》二级排放标准。随着基地的发展，人口的增加，原有污水处理厂已经不能满足基地的污水处理要求，扩建基地污水处理厂显得很迫切。
2.1设计污水量
中原区污水处理厂服务面积达到25平方公里，服务人口大约20.5万，居住区平均用水量定额取220L/人.d，按80% 生活用水量确定污水量为4.4万m ³/d。据中原区提供的资料，工业废水排放量占污水处理厂污水排放量的20％左右。结合污水量、污水处理厂现有场地情况、考虑城镇化水平的提高，确定中原区污水处理厂设计规模为7.0m ³/d，即续建工程设计规模Q＝4.0m ³/d。
2.2 设计进、出水水质
根据安全环保监理总站对水质监测结果，污水处理厂设计进水水质范围：设计进水水质为：COD：250mg/L，BOD₅：100mg/L，SS：130mg/L， NH₃－N：30 mg/L，PO₄^3—P：4mg/L。
根据濮阳市环保局要求，污水处理续建工程出水水质执行《污水综合排放标准》（GB8978－1996）一级B标准：BOD₅≤20 mg/L，COD_Cr≤60 mg/L，SS≤20 mg/L，NH₃－N≤15 mg/L，PO₄^3--P达到二级标准：PO₄^3--P≤1.0 mg/L。
2.3工艺设计具体流程
工艺设计具体流程如图所示：

                        工艺流程图
 
 2.4主要构筑物及设备参数
    （1）粗格栅井。1座，分2格，钢筋混凝土结构，平面尺寸：10.0×1.2 m。过栅流速：v=0.5～1.0m/s；栅条间隙：δ=20mm；栅条总宽：B=1.50m；安装角度：α=75°；格栅井进水管与原有格栅井进水管用闸门井连通，既可将两种工艺独立运行，同时，又可满足利用扩建工程处理近期污水量，将原有工艺进行改造。
    （2）污水提升间及吸水井。1座，钢筋混凝土结构，与粗格栅井合建。按4.0×10⁴m³/d设计，Kz=1.35。内设4台污水提升泵，Q =800m³/h；H=16m，N=55kW，3用1备。吸水井平面尺寸：14.0×10.0m，有效容积V=300 m³，有效水深H=2.0m。
    （3）细格栅渠。1座，分2格，钢筋混凝土结构，，平面尺寸：7.0×1.6m。过栅流速：v=0.6m/s；栅条间隙：δ=5mm；栅条总宽：B=800mm；安装角度：α=75°；选用回转式格栅除污机共2台
    （4）旋流沉砂池。2座，钢筋混凝土结构，与细格栅渠合建。池子直径Φ_上=3.65m，Φ_下=1.5m水力停留时间：t=34s； 每座沉砂池设有除砂机1台，N=0.75kW，吸砂泵1台，Q=5～10m³/h，出口压力P=0.4Mpa。螺旋式砂水分离器1台，处理量为Q=5～12l /s，螺旋直径260mm，N=0.37kW。
    （5）一体化氧化沟。2座，钢筋混凝土结构。平面尺寸：155.×41 m，有效水深4.5m。
厌氧区有效容积：2740 m³；缺氧区有效容积：2730 m³；主沟有效容积：22626 m³（含侧沟3900 m³）；厌氧区水力停留时间：1.6h；缺氧区水力停留时间：1.6h；主沟水力停留时间：13.6h；主沟MLSS：4000mg/l；侧沟沉淀区水力负荷：1.88 m³/ m²·h；污泥内回流比：10%～30%；主沟BOD₅容积负荷F_V=0.159kg BOD₅/ m³；每座厌氧池设低速潜水推流器2台，叶轮直径1800mm，电机功率1.5kW，主轴转速42r/min;每座缺氧池设1台低速潜水推流器，叶轮直径1100mm，电机功率为3.0kW，主轴转速135r/min;每座一体化氧化沟主沟内设有9m长转刷曝气机5台，工作水深为300mm，标态下清水充氧效率为8.22kgO₂/m·时,N=45kW，4用1备，设有7台高速潜水推流器，φ640mm，主轴转速303r/min，N＝7.5kW／台，保证沟内流速大于0.3m/s。同时，在侧沟设有沉降分离组件225组和1台行车式刮沫机，刮沫机轨距4.5m，行车速度为2m/min，驱动功率为0.55kW。
一体化氧化沟侧沟出水采用穿孔集水管DN200进入集水槽，再通过电动回转堰门出水排入出水管。电动回转堰门长度5.0m，堰门最大调节高度500mm，电机功率为0.75kW。
同时，根据MLSS测定结果，若主沟里MLSS大于4000毫克／升，则打开排泥阀将侧沟污泥排到集泥池。
（6） 集泥池，1座，钢筋混凝土结构。有效容积V=144m³。为保证除磷效果，将集泥池污泥回流到厌氧池，回流比为10%～30%。剩余污泥用泵提升至污泥浓缩池， Q＝25m³／小时，H＝14m，N＝2.2kW，2台，1用1备。

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