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目前应用较为广泛的氧化沟类型包括:帕斯韦尔(Pasveer)氧化沟、卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟 、奥尔伯(Orbal)氧化沟、T型氧化沟(三沟式氧化沟)、DE型氧化沟和一体化氧化沟。这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异,因此各具特点。
Orbal 氧化沟,即“0、1、2”工艺,由内到外分别形成厌氧、缺氧、和好氧三个区域,采用转碟曝气。由于从内沟(好氧区)到中沟(缺氧区)之间没有回流设施,所以总的脱氮效率较差。在厌氧区采用表面搅拌设备,不可避免的带入相当数量的溶解氧,使得除磷效率较差。
普通Carrousel 氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约2~3mg/L。在这种充分掺氧的条件下,微生物得到足够的溶解氧来去除BOD;同时,氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐,此时,混合液处于有氧状态。在曝气机下游,水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态,水流维持在最小流速,保证活性污泥处于悬浮状态(平均流速>0.3m/s)。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧,直到DO值降为零,混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用,混合液进入有氧区,完成一次循环。该系统中,BOD降解是一个连续过程,硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制,这种氧化沟虽然可以有效的去除BOD,但除磷脱氮的能力有限。
(2)选择
三沟式氧化沟工艺是丹麦在间歇式运行的氧化沟基础上开创的,它实际上仍是一种连续流活性污泥法,只是将曝气、沉淀工序集于一体,并具有按时间顺序交替轮换运行的特点,其运转周期可根据处理水质的不同进行调整,从而使其运行操作更趋于灵活方便。这种工艺流程简单,无需另设一次、二次沉淀池和污泥回流装置,使氧化沟工艺的基建投资和运行费用大为降低,并在一定程度上解决了以往氧化沟占地面积大的缺点。所以这里我们也将选择三沟式氧化沟作为生物处理工艺。 2.2.3工艺流程的确定
根据东莞市常平东部污水特征以及排放标准,必须采用二级以上的处理工艺流程。城市污水的二级处理工艺流程主要包括三大部分,预(一级)处理工段,二级生物处理工段和污泥处理工段。
(1)机械预处理工段
机械处理工段包括粗格栅、提升泵房(厂外建设)、细格栅、和沉砂池。采用平流式沉砂池,该系统无堵塞,能有效分离无机沉淀与有机污染质。
一般情况下,同样的机械处理构筑物和设备选择可以满足各种生物处理工艺的预处理要求。
(2) 二级生物处理工段
二级生物处理是污水处理厂的主体,将在以下章节详细叙述。
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(3) 污泥处理工段
剩余污泥是污水生物处理的副产品。如果剩余污泥得不到妥善处理,势必要对环境造成二次污染,也可以说环保投资没有真正发挥效益。因此,城市污水处理厂污泥处理工段非常重要。
综合以上污水处理工艺流程所述,此次所设计的污水处理工艺流程图如图1所示。
进水 粗格栅 泵房 细格栅 沉砂池 分配井 三沟氧化沟 出水 计量槽 接触池 集水井 上清液回流 上清液回流 剩余污泥 泥饼外运 污泥脱水机房 图1 氧化沟处理工艺流程图
贮泥池 浓缩池 2.3工艺流程说明
2.3.1 污水处理部分
(1) 格栅
本污水处理厂设置粗、细两道格栅。格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截,以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。按栅条的种类可分为直棒式栅条格栅、弧形格栅、辐射式格栅、转筒式格栅和活动栅条式格栅。由于直棒式格栅运行可靠,布局简洁,易于安装维护,本工艺选用直棒式格栅。
格栅与水泵房的设置方式。
粗格栅 泵房 细格栅 (2) 沉砂池
沉砂池的形式,按池内水流方向的不同,可分为平流式、竖流式和旋流式三种;按池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池。
平流式沉砂池是常用的形式,污水在池内沿水平方向流动,具有构造简单、截留物及颗粒效果较好的优点。竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内,无机物颗粒藉重力沉于池底,处理效果一般较差。曝气沉砂池是在池的一侧通入空气,使污水沿池旋转前进,从而产生与主流垂直的横向恒速环流。曝气沉砂池的优点是,通过调节曝气量,可以控制污水旋流的速度,使除砂效率较稳定,受流量变化的影响较小
权衡比较之后,考虑到拟建污水处理厂的水质特点,从实际处理效率和经济运行成本出发,决定采用平流式沉沙池。
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(3) 氧化沟
三沟式氧化沟为三沟交替式的工作原理:在氧化沟前设有一座配水井,来水经过配水井可根据需要进入每条沟内,每条沟之间通过一过水孔相连通,两侧沟上设有启闭式可调堰。每座沟内分为3条沟,中沟作曝气区,两条侧沟根据运行模式作曝气—沉淀交替使用。三条沟都配置一定数量的曝气转刷,中沟转刷少于两条侧沟。污水首先进入一条沟内,与活性污泥混合,进行生化处理,生化所需的氧气由转刷提供,转刷水平安装在池内,轴上有大量叶片,转刷高速运转时,叶片搅动混合液产生大量水花,水花冲击转刷两侧的挡板成水珠状态,与空气充分接触,达到充氧的目的。转刷的另一作用是推动混合液以一定的流速。污水经生化后流入作为沉淀区的另一侧沟,泥水分离后由出水堰流出。经一定时间后,沉淀沟进水作曝气沟使用,原曝气侧沟作沉淀沟,根据运行模式交替进行。3根进水管分别接通3条沟,剩余污泥从中间以混合液的形式由泵排出。
三沟式氧化沟工艺主要按下面六个阶段轮换运行,如图2所示:
图2 氧化沟工艺流程图
阶段A:污水经配水井进入沟Ⅰ,沟内转刷以低速运转,转速控制在仅能维持水和污泥混合,并推动水流循环流动,但不足以供给徽生物降解有机物所需的氧。此时,沟Ⅰ处于缺氧状态,沟内活性污泥利用水中的有机物作为碳源,活性污泥中的反硝化菌则利用前一段产生的硝酸盐中的氧来降解有机物,释放出氮气,完成反硝化过程。同时沟I的出水堰自动升起,污水和污泥混合液进人沟Ⅱ.沟Ⅱ内的转刷以高速运行,保证沟内有足够的溶解氧来降解有机物,并使氨氮转化为硝酸盐,完成硝化过程.处理后的污水流入沟Ⅲ,沟Ⅲ中的转刷停止运转,起沉淀池的作用,进行泥水分离,由沟Ⅲ处理后的水经自动降低的出水堰排出。
阶段B:进水改从处于好氧状态的沟Ⅱ流入,并经沟Ⅲ沉淀后排出。同时沟Ⅰ中的转刷开始高速运转,使其从缺氧状态变为好氧状态,并使阶段A进入沟Ⅰ的有机物和氨氮得到好氧处理,待沟内的溶解氧上升到一定值后,该阶段结束。
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阶段C:迸水仍然从沟Ⅱ注入,经沟Ⅲ排出.但沟Ⅰ中的转刷停止运转,开始进行泥水分离,待分离完成,该阶段结束。阶段A、B、C组成了上半个工作循环.
阶段D:进水改从沟Ⅲ流入,沟Ⅲ出水堰升高,沟Ⅰ出水堰降低,并开始出水。同时,沟Ⅲ中转刷开始低速运转,使其处于缺氧状态.沟Ⅱ则仍然处于好氧状态,沟Ⅰ起沉淀池作用。阶段D与阶段A的水淹方向恰好相反,沟Ⅲ起反硝化作用,出水由沟Ⅰ排出。
阶段E:类似于阶段B,进水又从沟Ⅱ流入,沟Ⅰ仍然起沉淀他作用,沟Ⅲ中的转刷开始高速运转,并从缺氧状态变为好氧状态。
阶段F:类似于阶段C,沟Ⅱ进水,沟Ⅰ沉淀出水。沟Ⅲ中的转刷停止运转,开始泥水分离。至此完成整个循环过程。
通常一个工作循环需4-8小时,在整个循环过程中,中间的沟始终处于好氧状态,而外侧两沟中的转刷则处于交替运行状态,当转刷低速运转时,进行反稍化过程,转刷高速运转时,进行硝化过程,而转刷停止运转时,氧化沟起沉淀池作用。不难看出,若调整各阶段的运行时间,就可达到不同的处理效果,以适应水质、水量的变化。目前运行的这种工艺,大部分是预先将各阶段的运行时间,根据具体的水质、水量,编入运行管理的计算机程序中,从而使整个管理过程顺利进行。 2.3.2 污泥处理部分
(1) 污泥的处理要求
污泥生物处理过程中将产生大量的生物污泥,有机物含量较高且不稳定,易腐化,并含有寄生虫卵,若不妥善处理和处置,将造成二次污染。
污泥处理要求如下: 减少有机物,使污泥稳定化减少污泥体积;降低污泥后续处 处置费用;减少污泥中有毒物质
(2) 污泥浓缩方式选择
常用的污泥浓缩方式有:重力浓缩和机械浓缩。
结合实际情况,我们拟采用带有刮泥机及搅动栅的圆形辐流式重力浓缩池
(3) 污泥脱水机选择
目前污泥脱水机械较常使用的机器有带式压滤机、离心脱水机、厢式压滤机等几种污泥脱水机械,其中带式压滤机目前对于污泥脱水处理的优势较明显,因此在本工程中选用带式压滤机。
(4) 污泥处理流程
污泥脱水的工艺流程是:污泥浓缩池的污泥经浓缩后用螺杆泵与高分子絮凝剂充分混合后,进入压滤机,经过压滤机的挤压,污泥的含水率降低,脱水后的泥饼通过皮带输送机送至室外泥棚堆放,再由运输车辆及时送至指定的地点,填埋或加工成农肥。滤下液经污水泵泵至排水管网并进入系统再处理。
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3 污水处理构筑物设计计算
3.1 泵前粗格栅
3.1.1设计参数
污水设计量: Q设计=1053L/s, 格栅倾角:60度;
栅前流速: v1=0.85m/s, 过栅流速: v2=0.9m/s; 格栅间隙: b=0.08m, 栅条宽度s=0.01m; 3.1.2设计计算
(1) 格栅总宽度B:
B=S(n-1)+b*n
式中:B-格栅槽宽度,m;
S-栅条宽度,m;
b-格栅间隙,m;;
n-格栅间隙数; 格栅间隙数量n可由下式决定:
n=(Qmax
式中: Qmax—最大设计流量,m3/s;
b—格栅间隙,m;
h—栅前水深,设计中取0.80mm;
v—污水流经格栅的速度,一般取0.6-1.0m/s; a—格栅安装倾角,(度), (2) 格栅间隙数量:n=(Qmax(3) 栅槽宽度.
设计两组并列格栅,则每组格栅间隙数为n1=9。
每组栅槽宽度B2=S(n-1)+b*n=0.01*(9-1)+0.04*9=0.44m,所以每组栅槽宽度为0.44m,总槽宽为:
B=2*B2+0.2=2*0.44+0.2=1.08m
(4) 进水渠道渐宽部位长度
L1=(B-B1)/2tga1=(1.08-0.9)/(2*tg20.)=0.25m
式中:a1—进水渠道渐开部分展开角度,一般采用20度,设计中B1=0.9。
(5) 格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度L2=0.5L1=0.13m (6) 通过格栅水头损失:
h1=h0k h0=(v2/2g)sina
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【3】
)/b*h*v
-经验修正系数。 )/b*h*v2=(1.053*
)/(0.04*0.80*0.9)=18