【文章內容簡介】 Orbal 氧化溝是一種多級氧化溝，其特點是：曝氣設備是有水平軸的豎直轉碟，碟片經(jīng)過水力學設計達到最佳的充氧和推流作用；由同心圓形的多溝槽構成 (多為三溝道 )，各溝道均表現(xiàn)為單個反應器的特征，這使得 Orbal 氧化溝的推流特征更加突出。在各個溝道之間存在明顯溶解氧梯度，對于有機 物的去除、高效脫氮、防止污泥膨脹和節(jié)約能耗等，都是非常有意義的。 對于三溝道的 Orbal 氧化溝，外溝、中溝和內溝的溶解氧一般控制在 0～ 、 ～ ～ ，體積比為 50： 33：17； 供氣量之比為 65： 25： 10。 轉碟后設導流板以防止污泥沉淀，有效水深可達 。外溝內供氣量通常占總氣量的 65％ 左右，但是由于外溝容積大，同時發(fā)生了高度的生化反應，溶解氧一般在 ，這種虧氧條件下的供氧方式使氧利用率和充氧效率更高。 Orbal 氧化溝進水進人外溝，同回流污泥進行混合，使回流污泥中的硝態(tài)氮能利用原水中的有機碳源，在外溝整體較低的溶解氧濃度下進行反硝化，這種脫氮方式能 同時節(jié)省用于硝化和碳化的曝氣量，同時可以不必考慮反硝化外加碳源。 中溝 作為擺動溝 道，使系統(tǒng)更為穩(wěn)定，內溝保持較高的溶解氧，以保證碳化和硝化完全。 焦化廠污水處理站工藝設計 13 氧化溝回流污泥出水剩余污泥二沉池中心島進水轉碟 圖 Orbal氧化溝 Orbal氧化溝工藝原理 由 于溶解氧在氧化溝的分布呈 0 /mgL ～ l /mgL ～ 2 /mgL ，第一溝內溶解氧濃度始終接近于零，所以 0rbal 氧化溝的脫氮和硝化始終保持最佳狀態(tài)。 1） Orbal 氧化溝的脫氮除磷 所謂第一溝溶解氧為“ 0”。 它是指第一溝中遠離轉碟的溝道之混合液的溶解氧始終處于接近 0 /mgL 的狀態(tài)，并非指整個溝道處于缺氧狀態(tài)，在靠近轉碟的溝段正是富氧 區(qū)。 在缺氧條件下，脫氮細菌生長繁殖有利。這些細菌以有機碳作為碳源和能源。 并以硝酸鹽作為能量代謝過程中的電子接受體。由于 Orbal 氧化溝的第一溝 BOD(碳源 )很豐富，而脫氮細菌正是以有機碳作為碳源和能源，因此不需另投加 有機碳源來滿足生物脫氮過程的需要。在靠近轉碟的溝段 即處于富氧區(qū)的溝段，氨氮被硝化細菌氧化為硝酸鹽氮 (NO， N)，由于混合液在第一溝中閉路循環(huán)數(shù)十次乃至數(shù)百次，所以 Orbal氧化溝的第一溝中同樣進行了數(shù)十次乃至數(shù)百次的硝化一脫氮反應第二溝是第一溝的繼續(xù)，它起著緩沖第一溝的處理效果，經(jīng)第一溝、第 二溝的生物氧化后，絕大部分的有機物和氨氮得到去除。第三溝一般來說是為了排放，起補充氧的作用。另外也可通過內循環(huán)方式將混合液從第三溝打回第一溝，從而將在第二溝及第三溝形成的硝酸鹽氮轉到第一溝進行反硝化。應用這些操作方式，脫氮效率可達 90％ 以上。 2） 同時硝化／反硝化機理 第一溝中存在好氧和缺氧區(qū)域，致使硝化、反硝化反應在同一溝內發(fā)生，這種“同時硝化 ／ 反硝化”機理包括兩層含義 。 宏觀環(huán)境：整個第一溝內存在缺氧與曝氣區(qū)域。根據(jù)各 Orbal 氧化溝污水處理廠的焦化廠污水處理站工藝設計 14 測試結果，在曝氣轉碟上游 11711 至下游 31711 的溝長范 圍內一般 DO /mgL ，部分區(qū)域甚至可達 2 /mgL ～ 3 /mgL ，可將此看作曝氣區(qū)域，其他區(qū)域則為缺氧區(qū)域。這為同時硝化、 反硝化反應提供了必要的環(huán)境。 微環(huán)境：微小的微生物個體所處的環(huán)境可稱為微環(huán)境，它直接決定微生物個體的活動狀態(tài)。在活性污泥菌膠團內部存在多種多樣的微環(huán)境類型，而每一種微環(huán)境往往適合于某一類微生物的活動。受各種因素 (物質傳遞、菌膠團的結構特征 )的影響， 微環(huán)境所處的狀態(tài)是可變的。而宏觀環(huán)境的變化往往導致微環(huán)境的急劇變化，從而影響微生物群體的活動狀態(tài)并在某種程度上表現(xiàn)出“表里不一”的現(xiàn)象。例如，某一好氧性微環(huán)境，當耗氧速率高于氧傳遞速率時可變成厭氧或缺氧性微環(huán)境。對于菌膠團尤其是大顆粒菌膠團來說，微環(huán)境的變化可能非常明顯。因而曝氣狀態(tài)下也可出現(xiàn)某種程度的反硝化，即“同時硝化 ／ 反硝化 ” 現(xiàn)象。 在已有的污水處理廠中，對 Orbal 系統(tǒng)所做的測試能明顯地觀察到第一溝內存在缺氧與好氧區(qū)域，而且有初沉池的設計也不易于形成大顆粒菌膠團，故認為在所測試的Orbal 氧化溝系統(tǒng) 中，第一種類型的“同時硝化、 反硝化”占主導地位 [22]。 污水排放 本污水廠出水標準為國家一級 B標準，主要用于廠區(qū)內的綠地澆灌，還可農(nóng)田灌溉及小區(qū)沖廁，洗車用水 、生活觀光用水 等。 焦化廠污水處理站工藝設計 15 3 設計計算 格柵的設計及計算 從污水流量等因素考慮，只設粗細兩道格柵。 格柵 的作用 格柵由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，安裝在污水渠道、泵房集水進的進口處或者污水處理的端部，用以截留較大的懸浮物或漂浮物，如：纖維、碎皮、毛皮、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便減輕后續(xù)處理構筑物的 處理負荷，并保證其正常運行。 格柵的計算公式 柵槽寬度的計算公式為： ennSB ??? )1( () ehvQn ?sinm ax? 式中 ： B— 柵槽寬度 ,m； S— 柵條寬度， m； e— 柵條凈間隙， mm； n— 格柵間隙數(shù)； Qmax— 最大設計流量， m3/s； α— 格柵傾角，度； h— 柵前水深， m； v— 過柵流速， m3/s，一般取 ～ ； ?sin — 經(jīng)驗系數(shù)。 格柵的水頭損失計算公式： 10h kh? () 200 sin2vhh g??? 式 中： h1— 過柵水頭損失， m； h0— 計算水頭損失 ,m； 焦化廠污水處理站工藝設計 16 g— 重力加速度 ,； k— 系數(shù)，格柵堵塞后，水頭損失增大倍數(shù)，一般為 3； ε— 阻力系數(shù)，與選擇的柵條斷面有關。 柵槽總高度計算公式： H=h+h1+h2 () 式中 ： H— 柵槽總高度， m； h— 柵前水深， m； h2— 柵前渠道超高， m,一般取 。 柵槽總長度計算公式： 112 L Hll tg ?? ? ? ? ? () 1112BBl tg??? 12 2ll ? 12H h h?? 式 中： L— 柵槽總長度， m； H1 — 柵前槽高， m； 1l — 進水渠道漸寬部分長度， m； B1— 進水渠道寬度 ,m； 1? — 進水渠展開角，一般為 200； 2l — 柵槽與進水渠連接渠的漸縮長度， m。 每日柵渣量計算公式： 1 0 0 08 6 4 0 01m a x ??? 總KWQW () 式 中： W— 每日柵渣量， m3/d； W1— 柵渣量（ m3 /10m3 污水）， ～ ，粗格柵用小值，細格柵用大值，中格柵用中值； 總K — 污水流量總變化系數(shù)。 格柵的計算示意圖 焦化廠污水處理站工藝設計 17 α 1進水工作平臺柵條αα 圖 格柵水力計算示意圖 污染物在柵格中的去除 粗柵 主要去除焦化廢水中的懸浮物，去除見表 。 表 懸浮物在柵格中的去除 污 染 物 進水 含量 mg/L 出水 含量 mg/L 去除率 懸浮物 250 70 72% 粗格柵的計算 粗柵條寬度定為 ，粗柵條間隙定為 。 設計流量為 25000 m3/d,設計一臺。 最大設計流量為 m3/s。 過柵流速 取 。 進水渠寬 ,柵前水深為 。 安裝角度 α=600。 根據(jù)計算公式計算，得出粗格柵各設計參數(shù)： 格柵間隙數(shù)： n= 取 n=19； 焦化廠污水處理站工藝設計 18 格柵寬度： B=560mm； 過柵水頭損失：選用常規(guī)的矩形斷面柵條， β=。 h1=,取 ； 柵槽總高度： H=， 其中超高取 ； 柵槽總長度 :L=,其中 α1=200； 每日柵渣量為： W= m3/d， 總K 取 。 細格柵的設計計算 設計流量為 25000m3/d, 最大設計流量為 m3/s。 細柵條寬度定為 ,細柵條 間隙 定為 。 柵前水深設計為 ，過柵流速取 ，安裝角度為 600。 根據(jù)計算公式計算，得出細格柵各設計參數(shù)： 格柵間隙數(shù)： n= 取 n=38； 格柵寬度： B=676mm； 過柵水頭損失：選用常規(guī)的矩形斷面柵條， β=。 h1=； 柵槽總高度： H=， 其中超高取 。 柵槽總長度 ： L=,其中 α1=200。 每日柵渣量為： W= m3/d， 總K 取 。 沉砂池的設計及計算 沉砂池的作用 沉砂池的作用是從污水中分離出密度較大的無機顆粒，如：砂子、煤渣等。沉砂池一般設在處理工藝的前段，以保護機件和管道，保證后續(xù)作業(yè)的正常運行。 沉砂池的設計 本工藝采用曝氣沉砂池 沉砂池 ，曝氣沉砂池的示意圖如圖 。 焦化廠污水處理站工藝設計 19 i= 空氣管擋板 曝氣器沉砂池 圖 曝氣沉砂池 曝氣 沉砂池的設計計算公式 曝氣沉砂池設計參數(shù) ： (1) 最大旋流速度為 ～ ，水平前進流速為 ～ 。 (2) 最大設計流量時的停留時間為 1～ 2min。 (3) 有效水深 2～ 3m，寬深比 ～ ，長寬比 5。 (4) 曝氣裝置用穿孔管，孔徑 ～ ，曝氣量 ～ ～ 5m3 / (m2h) 如果將停留時間延長至 20～ 30min，可使曝氣沉砂池兼作預曝氣池。 池子總有效容積 V： max60V Q t? () 式中 ： Qmax— 最大設計流量， m3 / s； t— 最大流量時的停留時間， min。 水流斷面積 A： vA maxQ? () 式 中： v— 最大設計流量時的水平流速。 池總寬度 B： 2hAB? () 式中 ： 2h — 設計有效水深。 焦化廠污水處理站工藝設計 20 池長 L： VL A? () 每小時所需空氣量 q： max3600 dQq ? () 式中 ： d— 每立方米污水所需空氣量。一般為 ～ 。 曝氣沉砂池的設計計算 最大設計流量的計算： 本廠工程的設計水量為 25000m3/d。 池設計最大水量 Qmax=。 總有效容積的計算： 設計停留時間為 t=， V=60Qmaxt =53m3。 池斷面面積： 最大設計流量時的設 計水平前進流速 v=， vA maxQ? =2。 池寬和有效水深： 設計有效水深為： H=， 池寬 ： B=A/H=。取 。 池長： L=V/A=,取 。長寬比： L/b=，符合要求。 所需曝氣量為： max3600 dQq ? =3/h 其中 d 取 。 氧化溝設計計算 氧化溝作用 氧化溝的作用是去除焦化廢水中的 BOD 、 COD 、氨氮及有機物。去除如表 。 表 氧化溝中焦化廢水各組分去除 污 染 物 BOD COD 氨氮 焦化廠污水處理站工藝設計 21 進水 含量 mg/L 1200 3000 50 出水 含量 mg/L 20 100 15 去除率 % % 70% 設計參數(shù) (1)污泥產(chǎn)率系數(shù) Y= (2)混合液懸浮固體濃度 MLSS=4000mg/L (3)混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度 MLVSS=3000mg/L F= (4)污泥齡 30c d? ?