一體化氧化溝側(cè)溝固液分離器分離效果研究
一體化氧化溝側(cè)溝固液分離器分離效果研究
摘要：對(duì)一體化氧化溝側(cè)溝式固液分離器的分離效果進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并對(duì)表面負(fù)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(jìn)行了探討。實(shí)踐證明，側(cè)溝式固液分離器工作原理獨(dú)特、適應(yīng)能力強(qiáng)、分離效果好，是一種高效的固液分離設(shè)施。
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(shí)具備高效的固液分離和污泥及時(shí)回流這兩重功能。本文在一體化氧化溝技術(shù)試驗(yàn)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(jìn)行了探討。
1 側(cè)溝固液分離器構(gòu)造和機(jī)理
1.1 構(gòu)造
通過對(duì)目前各種一體化氧化溝固液分離器進(jìn)行比較，并結(jié)合本研究前期多年所取得的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)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(diǎn)，克服了船式分離器和溝內(nèi)澄清器BMTS的一些弊端。
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試驗(yàn)的一體化氧化溝主溝容積為34.5m3、溝寬1.2m、直段長(zhǎng)6.0m、有效水深2.0m，相應(yīng)的側(cè)溝有效尺寸為：長(zhǎng)4.0m、寬0.5m、深1.5m。
1.2 固液分離機(jī)理
通過試驗(yàn)觀察和分析，側(cè)溝固液分離器具有獨(dú)特的固液分離機(jī)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(jìn)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(zhǎng)時(shí)間留在分離器中，而是在回流作用的影響下呈循環(huán)流動(dòng)并回流進(jìn)入氧化溝主溝中，即不斷有污泥回流，同時(shí)又不斷有新的絮凝污泥層形成，污泥在分離器中的停留時(shí)間是較短的。
試驗(yàn)結(jié)果表明，由于獨(dú)特分離機(jī)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(yàn)安排了不同的表面負(fù)荷，并且每個(gè)負(fù)荷都穩(wěn)定運(yùn)行10d左右。從表1可以看出，在不同的負(fù)荷試驗(yàn)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(qiáng)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
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3 表面負(fù)荷對(duì)側(cè)溝出水SS的影響
各試驗(yàn)負(fù)荷以及相應(yīng)的出水SS平均值如表2，表面負(fù)荷和出水SS的關(guān)系如圖2？梢钥闯觯鏊甋S有隨表面負(fù)荷增大而增大的趨勢(shì)，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(fù)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(shí)，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(fù)荷。
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圖2中還可看出，表面負(fù)荷為50m3/(m2•d)左右時(shí)，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(fù)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(shí)也增強(qiáng)了一體化氧化溝運(yùn)行的靈活性。
4 污泥沉降性能對(duì)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(shí)，可能出現(xiàn)污泥膨脹，污泥難于沉降。
對(duì)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(duì)其分離效果影響非常顯著，SVI值高時(shí)，出水水質(zhì)顯著變差。而本試驗(yàn)的側(cè)溝固液分離器則對(duì)污泥沉降性能的變化有較強(qiáng)的承受能力，表3反映了在表面負(fù)荷為50m3/(m2•d)時(shí)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(shí)，側(cè)溝出水SS優(yōu)良；SVI超過正常范圍時(shí)，側(cè)溝出水SS相應(yīng)增大，但仍然穩(wěn)定和良好。從機(jī)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(jī)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(jī)理的另一方面并未受到影響，同時(shí)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(duì)污泥沉降性能的變化有較強(qiáng)的承受能力。
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5 側(cè)溝位置對(duì)固液分離的影響
由于側(cè)溝內(nèi)懸浮污泥層對(duì)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(yàn)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(jìn)行了小試。試驗(yàn)是在一容積為300L的模型氧化溝中進(jìn)行的，將側(cè)溝模型分別置于氧化溝中的不同位置進(jìn)行觀察(見圖3)。
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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(dòng)強(qiáng)烈，對(duì)固液分離器有較強(qiáng)的沖擊作用，且分離器內(nèi)上升氣泡較多，翻動(dòng)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(dòng)后流過一段直段距離，流動(dòng)趨于穩(wěn)定，紊動(dòng)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(shì)不明顯。
將分離器置于第二直段后部(圖3中c位置)，這時(shí)主溝中的流動(dòng)趨于均勻，紊動(dòng)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(yàn)觀察可知，分離器的設(shè)置位置對(duì)于固液分離及回流的效果影響較大，當(dāng)主溝流速大、紊動(dòng)較劇烈時(shí)，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(dòng)強(qiáng)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
① 側(cè)溝固液分離器是一種具有獨(dú)特工作原理的高效固液分離設(shè)施，有較高的表面負(fù)荷，出水SS指標(biāo)優(yōu)良，對(duì)活性污泥沉降性能的變化有較強(qiáng)的承受能力。
② 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(xiàn)
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