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摘要：本文在詳細(xì)介紹了改良型0rbal氧化溝工藝在仙游縣城區(qū)污水處理廠的應(yīng)用實(shí)例，并評(píng)述了類(lèi)似小城鎮(zhèn)污水處理工程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的若干問(wèn)題。...

改良型0rbal氧化溝工藝在仙游縣城區(qū)污水處理廠的應(yīng)用

卓  雄

福州城建設(shè)計(jì)研究院  350001

1、項(xiàng)目概述

    仙游縣城區(qū)污水處理廠位于仙游縣木蘭溪下游南岸的下樓后林村，主要收集中心城區(qū)的鯉城街道和鯉南鎮(zhèn)全部、賴(lài)店鎮(zhèn)城區(qū)部分的污水，服務(wù)面積為492.96km2，采用分項(xiàng)指標(biāo)和綜合指標(biāo)預(yù)測(cè)法對(duì)城區(qū)的污水量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，結(jié)合城區(qū)的實(shí)際情況，一期設(shè)計(jì)規(guī)模為l×104 m3/d，二期設(shè)計(jì)規(guī)模為3×104 m3/d，占地面積為37.9畝。目前城區(qū)南面為老城區(qū)，主要排水體制為雨污合流，改造成完全分流制難度相當(dāng)大，目前主要改造成截流式合流制；城區(qū)北面實(shí)行雨污分流，管道與道路同步建設(shè)，因此目前形成截流式合流制與分流制并存的排水體制。污水處理廠的建設(shè)將極大地改善木蘭溪的水環(huán)境及周邊環(huán)境現(xiàn)狀，保障仙游縣社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

2、工藝簡(jiǎn)介

    2.1污水處理工藝

    仙游縣城區(qū)污水處理廠處理工藝采用改良型Orbal氧化溝工藝，改良型Orbal氧化溝工藝是在三溝式0rbal氧化溝的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，工藝如圖-l所示在圓形溝道外部設(shè)置厭氧區(qū)和污泥回流區(qū)，圓形溝道外溝為缺氧區(qū)，中溝為好氧區(qū)，內(nèi)溝為沉淀池，整個(gè)改良型Orbal氧化溝布置非常緊湊。改良型 Orbal氧化溝工藝具有工藝成熟穩(wěn)妥、工藝流程簡(jiǎn)單、剩余污泥穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在出水水質(zhì)、實(shí)現(xiàn)脫氮除磷、耐水質(zhì)水量沖擊負(fù)荷、運(yùn)行及維護(hù)、運(yùn)行費(fèi)用等方面均可滿足要求，技術(shù)經(jīng)濟(jì)較明顯，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

    (1)將A20工藝組合進(jìn)Orbal氧化溝，形成改良型0rbal氧化溝。在缺氧區(qū)之前增設(shè)厭氧區(qū)，污水與來(lái)自二沉池的回流污泥進(jìn)入該池，主要目的是富磷污泥釋放和補(bǔ)充活性污泥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的除磷。在缺氧區(qū)(外溝)內(nèi)存在缺氧和曝氣區(qū)域，通過(guò)氧化溝的溝內(nèi)推流作用，自動(dòng)完成混合液(硝化液)的回流，整個(gè)生物處理系統(tǒng)只有一個(gè)回流過(guò)程，即二沉池回流污泥至厭氧池，因此該氧化溝集傳統(tǒng)0rbal氧化溝的優(yōu)點(diǎn)和A2/O工藝的特點(diǎn)和效能，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。

    (2)在氧化溝中間設(shè)置二沉池，省去中心島的無(wú)效占地，同時(shí)將污泥回流泵房合建于氧化溝，實(shí)現(xiàn)氧化溝、二沉池和污泥回流泵房的合建，極大地節(jié)省土建投資；另外一方面污泥回流泵采用潛水穿墻泵，減少了泵的提升揚(yáng)程，節(jié)省了電耗。

    (3)二沉池合建于氧化溝內(nèi)部，整個(gè)布置緊湊，占地少，管線簡(jiǎn)單，管理集中方便。

    (4)氧化溝內(nèi)設(shè)變頻曝氣轉(zhuǎn)碟和水下推流器相結(jié)合的形式，一方面可以根據(jù)實(shí)際的水質(zhì)水量變化調(diào)整曝氣轉(zhuǎn)碟和推流器的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能；另一方面可以防止污泥沉降，保證混合液的充分混合攪拌，徹底進(jìn)行碳化、硝化反應(yīng)。

    (5)具有較好的脫氮功能。在外溝道形成交替的好氧和大區(qū)域的缺氧環(huán)境，較高程度地發(fā)生“同時(shí)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。

    (6)具有推流式和完全混合式兩種流態(tài)的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于每個(gè)溝道內(nèi)來(lái)講，混合液的流態(tài)基本為完全混合式，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力；對(duì)于三個(gè)溝道來(lái)講，溝道與溝道之間的流態(tài)為推流式，有著不同的溶解氧濃度和污泥負(fù)荷，兼有多溝道串聯(lián)的特性，有利于難降解有機(jī)物的去除，并可減少污泥膨脹現(xiàn)象的發(fā)生。

    2.2污泥處理與處置工藝

    根據(jù)近年來(lái)污泥處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)于以減少污泥體積為主的污泥處理目前常用的污泥處理工藝有以下二種：(1)污泥重力濃縮、機(jī)械脫水；(2)污泥機(jī)械濃縮脫水。

    生物除磷后的剩余污泥在濃縮池內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間濃縮后，聚集在污泥中的磷會(huì)釋放到上清液中，這部分上清液需采用化學(xué)除磷后再回到污水廠前端重新處理。采用污泥機(jī)械濃縮脫水可以大大縮短污泥的停留時(shí)間，減少和避免污泥液中磷的釋放。同時(shí)從污泥處理技術(shù)發(fā)展方向及污泥處理設(shè)施對(duì)環(huán)境影響等方面考慮，采用污泥機(jī)械濃縮脫水，可以大大減小臭氣源的大氣接觸面積，減小對(duì)大氣的影響和污染。

    考慮到本工程規(guī)模較小，污水處理工藝采用Orbal氧化溝工藝，該處理工藝產(chǎn)生的污泥穩(wěn)定性強(qiáng)，不需再進(jìn)行穩(wěn)定化處理。同時(shí)國(guó)內(nèi)許多已建的污水處理廠，采用生物脫氮除磷工藝，產(chǎn)生的污泥直接脫水，其效果(主要指泥餅含水率)與經(jīng)消化后脫水相近，證明得到好氧穩(wěn)定的污泥，直接濃縮脫水是可行的。由于該種方式總體效果較好，目前已在中小型城市污水處理廠得到廣泛應(yīng)用。因此采用機(jī)械濃縮脫水一體機(jī)對(duì)污泥進(jìn)行脫水。

    在脫水后污泥處置方面，污泥焚燒法工程投資大、運(yùn)行費(fèi)用高，污泥堆肥存在場(chǎng)地限制和銷(xiāo)售出路等問(wèn)題。從仙游縣城的實(shí)際情況，污泥最終處置采用衛(wèi)生填埋的方式是一種簡(jiǎn)便易行、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低的方法。

3、工藝設(shè)計(jì)

    3.1設(shè)計(jì)水量與水質(zhì)

    (1)設(shè)計(jì)水量設(shè)計(jì)規(guī)模：一期設(shè)計(jì)規(guī)模1×104m3/d，變化系數(shù)為l.58；二期設(shè)計(jì)規(guī)模3×104m3/d，變化系數(shù)為l.45。

    (2)設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)在參考國(guó)內(nèi)其他城市各污水處理廠的設(shè)計(jì)及實(shí)測(cè)進(jìn)水水質(zhì)以及城市典型水質(zhì)，并結(jié)合仙游縣城區(qū)的實(shí)際排放水質(zhì)，確定本工程污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)如表一1。根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GBl8918)，木蘭溪水體屬地表水Ⅲ類(lèi)功能水域，污水處理廠處理出水執(zhí)行一級(jí)8標(biāo)準(zhǔn)。

    3.2工藝流程

    仙游縣城區(qū)污水處理廠_建設(shè)工程采用改良型Orbal氧化溝污水處理工藝，尾水采用紫外線消毒工藝，污泥采用機(jī)械濃縮一體機(jī)脫水后運(yùn)至填埋場(chǎng)填埋。

    (2)生物處理系統(tǒng)  自旋流沉砂池出來(lái)的污水經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入改良型Orbal氧化溝的厭氧池、缺氧池和好氧池及沉淀池，出水采用紫外線消毒后達(dá)標(biāo)排放至木蘭溪。

    處理廠的核心部分為生物處理系統(tǒng)，其由厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池以及污泥回流區(qū)構(gòu)成的改良型一體化Orbal氧化溝是處理廠的主體部分，厭氧池中，積聚在污泥團(tuán)中的磷被釋放出來(lái)，但由于好氧狀態(tài)下的富磷吸收現(xiàn)象，使釋放出的磷將在好氧池中重新被污泥吸收，通過(guò)排除剩余污泥就可以達(dá)到除磷的目的。厭氧池內(nèi)設(shè)水下推流器。

    厭氧池出來(lái)的污水和好氧池內(nèi)回流的污水在缺氧區(qū)得到均勻混合，由于混合液呈缺氧狀態(tài)，發(fā)生反硝化反應(yīng)，污水中的大部分氮得以去除。

    好氧池的主要目的是完成未降解有機(jī)物的進(jìn)一步碳化和氨氮的硝化以及好氧吸磷。

    缺氧池和好氧池各設(shè)變頻曝氣轉(zhuǎn)碟和水下推流器4組，并設(shè)溶解氧儀控制曝氣轉(zhuǎn)碟和水下推流器的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制節(jié)能。

    污泥回流區(qū)通過(guò)液位差和軸流穿墻泵實(shí)現(xiàn)沉淀池污泥向厭氧區(qū)的回流。沉淀池采用周邊進(jìn)水周邊出水的輻流式沉淀池，設(shè)中心轉(zhuǎn)動(dòng)單管刮、吸泥機(jī)。

    (3)污泥處理剩余污泥由污泥泵抽至儲(chǔ)泥池，再轉(zhuǎn)送至脫水機(jī)房。在脫水機(jī)房，由2臺(tái)螺桿泵將剩余污泥與絮凝劑混合并送人帶式濃縮脫水一體機(jī)，脫水后污泥含固率可達(dá)到20％以上，脫水后污泥就近運(yùn)至垃圾填埋場(chǎng)填埋。

    3.3工藝描述

    (1)預(yù)處理污水通過(guò)DNl000進(jìn)水管導(dǎo)入粗格柵池，通過(guò)進(jìn)水泵房提升后進(jìn)入細(xì)格柵池，再進(jìn)入旋流沉砂池。

    粗格柵池內(nèi)安裝2臺(tái)回轉(zhuǎn)式粗格柵，污水中的較大雜物，如樹(shù)枝、塑料袋等在此處去除，能起到保護(hù)后續(xù)設(shè)備的作用。機(jī)械格柵根據(jù)粗格柵前后的液位差由PLC自動(dòng)控制清污動(dòng)作。

    進(jìn)水泵房?jī)?nèi)一期安裝3臺(tái)潛污泵，2大1小，以應(yīng)對(duì)污水處理廠建設(shè)初期水量達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)模的狀況，二期增設(shè)l臺(tái)大泵，大小泵控制利于調(diào)節(jié)水泵處于最佳的工況，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和保護(hù)設(shè)備的雙重效果。

    細(xì)格柵池內(nèi)安裝2臺(tái)旋轉(zhuǎn)式細(xì)格柵，污水中較細(xì)的雜物在此得以去除，細(xì)格柵同樣根據(jù)前后液位差由PLC自動(dòng)控制清污動(dòng)作。

    污水沿切線方向進(jìn)入旋流沉砂池，旋流沉砂池通過(guò)機(jī)械攪拌產(chǎn)生水力渦流，使砂和有機(jī)物分離以達(dá)到除砂的目的，氣提式抽砂與砂水分離器聯(lián)動(dòng)工作，使污水中的砂粒分離出來(lái)。預(yù)處理階段產(chǎn)生的雜物、砂粒等，可以定期運(yùn)至垃圾填埋場(chǎng)處置。

    3.4工藝高程設(shè)計(jì)

    根據(jù)排放水體20年一遇洪水位43．50m(黃海高程)，確定全廠構(gòu)筑物基準(zhǔn)點(diǎn)控制水位——污水處理工藝流程末端構(gòu)筑物——紫外線消毒池出水水位標(biāo)高為44.25m，由此推算其余各個(gè)構(gòu)筑物的水位標(biāo)高，全廠總水頭損失為3.30m。

    3.5主要處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

    (1)改良型(一體化)Orbal氧化溝改良型(一體化)氧化溝一期設(shè)l組，設(shè)計(jì)規(guī)模l萬(wàn)m3/d。改良型(一體化)奧貝爾氧化溝，由厭氧區(qū)、奧貝爾氧化溝、二沉池以及污泥回流區(qū)組成，是污水處理廠的核心部分。

    ①厭氧區(qū)

    厭氧區(qū)水力停留時(shí)間1.Oh，有效水深4.0m，有效容積833m3。為了使厭氧區(qū)內(nèi)污泥處于懸浮狀態(tài)，不致于產(chǎn)生沉積而影響處理效果，池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺(tái)，單臺(tái)功率4.0 kW。

    ②Orbal氧化溝污泥負(fù)荷：Fwv=0.072kgBOD5/kgMLSSd，污泥濃度： MLSS=4000m9/L MLVSS/MLSS=0.75，有效容積：4494 m3，水力停留時(shí)間：HRT=11.17h，泥齡：SRT=14d，外溝需氧量：SOR=1733k902/d，內(nèi)溝需氧量：SOR=1930k902/d，外溝寬8外=5.0m，內(nèi)溝寬8內(nèi)=5.0m。氧化溝設(shè)二軸式轉(zhuǎn)盤(pán)曝氣機(jī)4組，軸長(zhǎng)5+5m，單軸電機(jī)功率N=22/30kW(雙速電機(jī))。出水采用電動(dòng)出水調(diào)節(jié)堰門(mén)，功率N=0.55kw。

    ③二沉池

    二沉池的作用是泥水分離，使混合液澄清、污泥濃縮并將分離的污泥回流到生物處理段。采用周邊進(jìn)水、周邊出水輻流  式沉淀池。池內(nèi)徑：D=26m，表面負(fù)荷：q=0．98 m3／m2 h，有  效水深：h=4.0m。沉淀池內(nèi)設(shè)l臺(tái)中心傳動(dòng)的單管吸泥機(jī)，吸泥機(jī)橋架上還附帶有刮除表面浮渣的刮板。

    ④污泥回流區(qū)

    污泥回流區(qū)作為二沉池排泥中轉(zhuǎn)的場(chǎng)所。污泥回流區(qū)設(shè)  有回流污泥泵及剩余污泥泵，用于回流污泥至厭氧區(qū)，提升剩  余污泥至儲(chǔ)泥池。最大回流比：l00％，最大回流污泥量。417m3/h，剩余污泥干重：l284kgDs/d，含水率：99.2％，剩余污泥體積：l60m3/d。

    污泥回流區(qū)設(shè)回流泵設(shè)2臺(tái)，l用1備，每臺(tái)泵Q=417m3/h，H=1.4m，N=7.5kw。剩余污泥泵設(shè)2臺(tái)，l用1備，每臺(tái)泵Q=40m3/h，H=6m，N=3kw。

    (2)污泥濃縮脫水機(jī)房

    土建按3.0萬(wàn)m3/d規(guī)模設(shè)計(jì)建設(shè)，設(shè)備按l.0萬(wàn)m3/d規(guī)模配備安裝。

    一期配備帶寬l.0m帶式濃縮脫水一體機(jī)1套，功率N=  0.75+1．5kW，配備污泥螺桿泵、加藥泵、沖洗泵以及絮凝劑投  配裝置1套。帶式濃縮脫水一體機(jī)與沉淀池排泥、剩余污泥泵及儲(chǔ)泥池協(xié)調(diào)運(yùn)行。

    剩余污泥干重：1284 kgDs/d，進(jìn)泥含水率：99.2％，需濃縮脫水污泥量：l60m3/d，出泥含固率：20％，脫水后污泥量：6.4in3／d(1.0萬(wàn)m3／d)。

4、評(píng)述

    對(duì)于如仙游縣城區(qū)污水處理廠這樣的小城鎮(zhèn)污水處理工程建設(shè)，應(yīng)根據(jù)其所處的自然環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)狀況、技術(shù)水平以及污水水質(zhì)、排放要求，因地制宜地、科學(xué)合理地確定排水體制、處理規(guī)模及其處理工藝，避免照搬大中城市污水處理工藝及參數(shù)。

    改良型Orbal氧化溝工藝具有以下特點(diǎn)：(1)去除有機(jī)物效率高，脫氮除磷效果好；(2)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；(3)不設(shè)初沉池或不設(shè)初沉池及二沉池，設(shè)施簡(jiǎn)單；(4)基建費(fèi)用低，且規(guī)模越小，優(yōu)勢(shì)越明顯；(5)設(shè)備可完全國(guó)產(chǎn)化，設(shè)備投資省。因此，改良型Orbal氧化溝在小城鎮(zhèn)污水處理廠工藝中具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[3]北京市政工程設(shè)計(jì)研究總院主編．給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第5冊(cè)·城鎮(zhèn)排水[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)

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