一體化氧化溝側(cè)溝固液分離器分離效果研究

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簡介： 對一體化氧化溝側(cè)溝式固液分離器的分離效果進行了試驗研究，并對表面負荷、污泥的沉降性能以及側(cè)溝分離器設(shè)置位置等影響因素進行了探討。實踐證明，側(cè)溝式固液分離器工作原理獨特、適應(yīng)能力強、分離效果好，是一種高效的固液分離設(shè)施。
關(guān)鍵字：一體化氧化溝 側(cè)溝 液分離

一體化氧化溝能否取得良好的出水水質(zhì)，其技術(shù)關(guān)鍵是固液分離器。目前，應(yīng)用于一體化氧化溝上的固液分離器類型較多，但總的來看，應(yīng)同時具備高效的固液分離和污泥及時回流這兩重功能。本文在一體化氧化溝技術(shù)試驗研究的基礎(chǔ)上，就側(cè)溝固液分離器的固液分離效果和影響因素進行了探討。

1 側(cè)溝固液分離器構(gòu)造和機理

1.1 構(gòu)造
　　通過對目前各種一體化氧化溝固液分離器進行比較，并結(jié)合本研究前期多年所取得的經(jīng)驗，設(shè)計出了側(cè)溝式固液分離器(見圖1)。該分離器具有占據(jù)氧化溝斷面小、阻力損失小、水力條件好等優(yōu)點，克服了船式分離器和溝內(nèi)澄清器BMTS的一些弊端。

　　試驗的一體化氧化溝主溝容積為34.5m³、溝寬1.2m、直段長6.0m、有效水深2.0m，相應(yīng)的側(cè)溝有效尺寸為：長4.0m、寬0.5m、深1.5m。
1.2 固液分離機理
　　通過試驗觀察和分析，側(cè)溝固液分離器具有獨特的固液分離機理。主要表現(xiàn)在：①由于分離器的特殊構(gòu)造使混合液在分離器內(nèi)的上升流速逐漸減小，污泥發(fā)生絮凝并靠重力沉降與水分離；②絮凝的污泥形成一懸浮污泥層，起到了阻擋作用，將新進入分離器混合液中的污泥顆粒攔截下來，使泥水分離。這一現(xiàn)象尤如懸浮澄清池的情況，但二者又有不同，分離器內(nèi)的污泥層不是長時間留在分離器中，而是在回流作用的影響下呈循環(huán)流動并回流進入氧化溝主溝中，即不斷有污泥回流，同時又不斷有新的絮凝污泥層形成，污泥在分離器中的停留時間是較短的。
　　試驗結(jié)果表明，由于獨特分離機理，使側(cè)溝固液分離器的效率較普通二沉池高。

2 側(cè)溝固液分離器的分離效果

　　為考察側(cè)溝固液分離器的分離效果，試驗安排了不同的表面負荷，并且每個負荷都穩(wěn)定運行10d左右。從表1可以看出，在不同的負荷試驗期間，側(cè)溝出水的SS指標(biāo)始終優(yōu)良，說明側(cè)溝具有很強的適應(yīng)能力，并且具有更高的泥水分離效率。

表1  出水SS的頻數(shù)和頻率SS（mg/L)頻數(shù)頻率（%）0～103743.510～202225.920～302023.530～4044.740～5011.250～6011.2

3 表面負荷對側(cè)溝出水SS的影響

　　各試驗負荷以及相應(yīng)的出水SS平均值如表2，表面負荷和出水SS的關(guān)系如圖2?？梢钥闯?，出水SS有隨表面負荷增大而增大的趨勢，這符合一般規(guī)律。但和一般二沉池比較，側(cè)溝固液分離器有更大的表面負荷，分析其原因，主要是側(cè)溝內(nèi)存在活性污泥懸浮層，當(dāng)混合液自下而上通過懸浮層時，混合液中的污泥顆粒與懸浮層中的污泥顆粒碰撞凝聚，使懸浮層中的污泥密度不斷增高，重力沉降過程加快，為保持泥層的穩(wěn)定，上升流速也相應(yīng)增大，從而提高了產(chǎn)水量，使側(cè)溝具有較大的表面負荷。

表2  側(cè)溝表面負荷與出水SS表面負荷[m3/(m2.d)]70.267.148.945.845.844.437.330.229.8出水SS（mg/L）12.928.117.012.36.411.89.55.57.2

　　圖2中還可看出，表面負荷為50m³/(m²·d)左右時，側(cè)溝出水SS一般穩(wěn)定在20mg/L以下。?
　　由于側(cè)溝固液分離器能夠承受較大的表面負荷，因而顯著地縮小了固液分離所需的面積，提高了固液分離效率，同時也增強了一體化氧化溝運行的靈活性。

4 污泥沉降性能對側(cè)溝出水SS的影響

　　污泥沉降性能的好壞直接影響到側(cè)溝固液分離效果，污泥的沉降性能可用污泥指數(shù)SVI來反映。一般認(rèn)為，正常的活性污泥 SVI在70～100范圍內(nèi)，SVI值越大，沉降性能越差，當(dāng)SVI≥200時，可能出現(xiàn)污泥膨脹，污泥難于沉降。
　　對于一般二沉池，由于其固液分離是依靠重力沉降，污泥的沉降性能對其分離效果影響非常顯著，SVI值高時，出水水質(zhì)顯著變差。而本試驗的側(cè)溝固液分離器則對污泥沉降性能的變化有較強的承受能力，表3反映了在表面負荷為50m³/(m²·d)時SVI的變化和側(cè)溝出水SS情況。
　　從表3可以看出，SVI值處于正常范圍時，側(cè)溝出水SS優(yōu)良；SVI超過正常范圍時，側(cè)溝出水SS相應(yīng)增大，但仍然穩(wěn)定和良好。從機理 上分析，當(dāng)SVI偏高，污泥沉降性能變差，但污泥的絮凝性能并未改變，沉降性能變差僅僅影響到側(cè)溝固液分離機理中靠重力沉降作用的那一方面，但是只要在側(cè)溝內(nèi)污泥絮凝形成懸浮層，則阻擋攔截作用就存在，其機理的另一方面并未受到影響，同時隨著懸浮層密度增大，重力沉降性能還有所改善。因此，側(cè)溝固液分離器對污泥沉降性能的變化有較強的承受能力。

表3 SVI和側(cè)溝出水SS表面負荷[m³/(m³.d)]SVI出水SS(mg/L)SVI出水SS(mg/L)50711115416723160127214160137521774792171151041820010152724322

5 側(cè)溝位置對固液分離的影響

　　由于側(cè)溝內(nèi)懸浮污泥層對固液分離起到了重要作用，而懸浮污泥層能否形成且是否穩(wěn)定，與氧化溝主溝和側(cè)溝是否能提供良好的水力條件有關(guān)。從前期研究的經(jīng)驗分析，由于主溝的水力條件在氧化溝建成后已確定，因此側(cè)溝位置成為主要影響因素。
　　為探討側(cè)溝在氧化溝中的理想位置，曾進行了小試。試驗是在一容積為300L的模型氧化溝中進行的，將側(cè)溝模型分別置于氧化溝中的不同位置進行觀察(見圖3)。

　　將分離器置于第二直段前部(圖3中a位置)，由于液流經(jīng)過彎道后紊動強烈，對固液分離器有較強的沖擊作用，且分離器內(nèi)上升氣泡較多，翻動較厲害，污泥層難于形成。
　　將分離器置于第二直段中部(圖3中b位置)，主溝中水流結(jié)束彎道流動后流過一段直段距離，流動趨于穩(wěn)定，紊動有所減弱，分離器內(nèi)上升氣泡減少，但液流上升流速仍然很大，雖有泥層形成，但泥層與水之間的界面不清楚，回流趨勢不明顯。
　　將分離器置于第二直段后部(圖3中c位置)，這時主溝中的流動趨于均勻，紊動較弱，泥層形成，且界面清晰，回流的規(guī)律性明顯。
　　由以上試驗觀察可知，分離器的設(shè)置位置對于固液分離及回流的效果影響較大，當(dāng)主溝流速大、紊動較劇烈時，分離器底部入流流量分布不均，某些局部上升流速大，污泥層形成較為困難。因此，分離器不宜設(shè)在水流紊動強烈的位置，主溝的流態(tài)越均勻越穩(wěn)定，側(cè)溝的分離效果就越好，并且側(cè)溝應(yīng)離轉(zhuǎn)刷有足夠的距離，以保證氣水充分分離，避免氣泡在側(cè)溝內(nèi)釋放。

6 結(jié)論

　?、?側(cè)溝固液分離器是一種具有獨特工作原理的高效固液分離設(shè)施，有較高的表面負荷，出水SS指標(biāo)優(yōu)良，對活性污泥沉降性能的變化有較強的承受能力。
　?、?分離器宜設(shè)置在氧化溝流態(tài)較好的區(qū)段內(nèi)，若分離器前設(shè)有轉(zhuǎn)刷，則二者之間的距離應(yīng)足以使氣水分離，且二者之間應(yīng)考慮整流措施。

參考文獻

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　　“八五”國家科技攻關(guān)課題

　　作者簡介：王濤 男 34歲 碩士 講師
　　通訊處：400045 重慶市沙坪壩區(qū)沙北街83號 重慶建筑大學(xué)環(huán)境工程教研室