南川污水廠改良型ORBAL氧化溝工藝應(yīng)用

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長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)水污染治理項(xiàng)目是國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目，具有涉及面廣、項(xiàng)目規(guī)模較小、數(shù)量多、建設(shè)地點(diǎn)分散等特點(diǎn)，為此國(guó)家投入大量建設(shè)資金，以確保眾多污水處理工程順利建設(shè)投運(yùn)，以避免大江截流后庫(kù)區(qū)水質(zhì)不斷惡化，陷入“先污染后治理”的不利局面。針對(duì)庫(kù)區(qū)項(xiàng)目規(guī)模小且當(dāng)?shù)丶夹g(shù)力量相對(duì)薄弱的現(xiàn)狀，國(guó)家發(fā)改委特聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)業(yè)內(nèi)專家組成專門(mén)機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究、探討，希望能夠選擇一種運(yùn)行穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單、管理便捷且具有較強(qiáng)耐沖擊負(fù)荷能力的處理工藝，以適應(yīng)庫(kù)區(qū)項(xiàng)目的要求。

　　重慶市南川污水處理廠為長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)影響區(qū)第一批城市污水重點(diǎn)治理項(xiàng)目，于2002年立項(xiàng)，其經(jīng)多方案技術(shù)比較，確定采用改良型合建式ORBAL氧化溝工藝，工程已于2003年正式建成并投入運(yùn)行。取得了良好的處理效果，對(duì)庫(kù)區(qū)乃至全國(guó)其它同類中、小規(guī)模項(xiàng)目的建設(shè)起到示范作用。

　　一、改良型ORBAL氧化溝工藝的設(shè)計(jì)思路

　　重慶市南川污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模4萬(wàn) m³/d，設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)如下：  

 　　針對(duì)工程設(shè)計(jì)進(jìn)、出水情況結(jié)合工程當(dāng)?shù)丶夹g(shù)管理實(shí)力現(xiàn)狀，在工藝選擇時(shí)主要兼顧了以下原則：備選方案應(yīng)具備技術(shù)成熟可靠，能確保出水水質(zhì)好，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；具有除磷脫氮功能，應(yīng)盡量節(jié)省占地；此外還應(yīng)注意工程建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用，管理方便，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，具有較強(qiáng)耐沖擊負(fù)荷能力。

　　據(jù)此經(jīng)多方案進(jìn)行比較后認(rèn)為ORBAL氧化溝工藝、A2/O工藝、SBR工藝等均具有穩(wěn)定的處理效果，其中ORBAL氧化溝工藝從運(yùn)行管理簡(jiǎn)便程度及耐沖擊負(fù)荷能力方面更具優(yōu)勢(shì)，且其對(duì)自動(dòng)化程度依賴程度低，被確定為主選方案。

　　典型的奧貝爾氧化溝由三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的同心橢圓形溝道組成，污水由外溝道進(jìn)入溝內(nèi)，然后依次進(jìn)入中間溝道和內(nèi)溝道，最后經(jīng)中心島流出，至二次沉淀池。三個(gè)環(huán)形溝道相對(duì)獨(dú)立，溶解氧分別控制在0、1、2 mg/l，其中外溝道容積達(dá)50%~60%，處于低溶解氧狀態(tài)，污水在外溝道循環(huán)約150—250圈（由水力停留時(shí)間決定）才進(jìn)入中溝道，主要的有機(jī)物氧化及80%的脫氮均在外溝道完成。內(nèi)溝道體積約為10%~20%，維持較高的溶解氧（2mg/l），為出水把關(guān)。在各溝道橫跨安裝有不同數(shù)量轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)，進(jìn)行供氧兼有較強(qiáng)的推流攪拌作用。

　　并具如下工藝特點(diǎn)：

　　a． 采用轉(zhuǎn)碟曝氣，混合效率較高，水流在溝內(nèi)的速度最高可達(dá)0.6—0.7m/s，在外溝道使水流能快速進(jìn)行有氧、無(wú)氧交換，交換次數(shù)可達(dá)500—1000次（取決于外溝道轉(zhuǎn)碟設(shè)置的數(shù)量），可同時(shí)進(jìn)行有機(jī)物的氧化降解和氮的硝化、反硝化，并可有效的去除污水中的磷。在中溝與內(nèi)溝中污水中的有機(jī)物進(jìn)一步得到去除降解，出水水質(zhì)好。

　　b． 污水進(jìn)入氧化溝，可以得到快速的有效的混合，由于池容較大，緩沖稀釋能力強(qiáng)，耐高流量，高濃度的沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，對(duì)難降解有機(jī)物去除率高，出水水質(zhì)穩(wěn)定。

　　c． 由于污泥齡較長(zhǎng)，使污泥量較少并趨于好氧穩(wěn)定，可不設(shè)污泥消化池，從而簡(jiǎn)化工藝流程，管理方便。

　　d． 在曝氣過(guò)程中，在串聯(lián)的渠道水流中形成典型的溶解氧階梯0-1-2mg/L，因而自動(dòng)控制了系統(tǒng)的生物脫氮過(guò)程。由于同時(shí)硝化反硝化作用及“短程反硝化”的影響氧的利用率很高，因而起到節(jié)能的作用。

　　e． 供氧量的調(diào)節(jié)，可以通過(guò)改變轉(zhuǎn)碟的旋轉(zhuǎn)方向，轉(zhuǎn)速、浸水深度和轉(zhuǎn)碟安裝個(gè)數(shù)等多種手段來(lái)調(diào)節(jié)工藝系統(tǒng)的供氧能力，使池內(nèi)溶解氧值保持在最佳值，使系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、可靠的運(yùn)行。

　　但應(yīng)該看到，對(duì)于山區(qū)用地緊張的重慶庫(kù)區(qū)其占地偏大也是引人注目的缺點(diǎn)。由于氧化溝為圓形或橢圓形溝型，加上池中心設(shè)有中心島，造成氧化溝占地較大，平面布置相對(duì)困難；另外設(shè)置的輻流式沉淀池亦為圓形，使得廠區(qū)無(wú)效占地比例偏高。設(shè)計(jì)立足從盡量減少無(wú)效占地的角度對(duì)典型的ORBAL工藝氧化溝與二沉池分建的工藝進(jìn)行了優(yōu)化，引進(jìn)U.S.FILTER公司技術(shù)，確定氧化溝與二沉池合建方案，即二沉池外層設(shè)三圈氧化溝，呈同心布置，二沉池取代了ORBAL氧化溝中心島，具體形式見(jiàn)下圖。 

改良型奧貝爾氧化溝結(jié)構(gòu)示意圖 

　　改良型ORBAI氧化溝與分體建設(shè)氧化溝相比，具有如下優(yōu)勢(shì)：

　　a．減少了無(wú)效占地。

　　b．氧化溝與二沉池采用共用池壁，可減少土建工程量。

　　c．流程順暢，可節(jié)省氧化溝至終沉池之間的連接管道，減少氧化溝與終沉池之間的水頭損失，節(jié)約能耗。

　　d．為廠區(qū)合理布局提供了良好的基礎(chǔ)。

　　二、處理工藝介紹

　　重慶市南川污水處理廠確定的工藝流程圖如下： 

南川污水處理廠工藝流程圖 

　　三、主要生化處理構(gòu)筑物介紹

　　1.氧化溝描述、設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)備選型

　　氧化溝采用ORBAL型氧化溝，池中設(shè)轉(zhuǎn)碟表曝機(jī)，獲得動(dòng)能和溶解氧的混合液在池中快速流動(dòng)，可形成好氧、缺氧區(qū)，具有降解有機(jī)物和脫氮的功能。奧貝爾氧化溝由三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的同心園形溝道組成，污水由外溝道進(jìn)入溝內(nèi)，然后依次進(jìn)入中間溝道和內(nèi)溝道，最后流出至二次沉淀池。在各溝道橫跨安裝有不同數(shù)量轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)，進(jìn)行供氧兼有較強(qiáng)的推流攪拌作用。主要設(shè)計(jì)控制參數(shù)如下：

　　泥齡 16天

　　污泥負(fù)荷0.068kgBOD5/kgMLSS·d

　　污泥回流比 100％

　　混合液濃度 4.5g/L

　　水深 4.2m

　　轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)規(guī)格： 軸長(zhǎng)8m（外溝37片）

　　軸長(zhǎng)6m（內(nèi)溝18片）+6m（中溝24片）

　　2．二沉池選型特點(diǎn)：

　　作為生化系統(tǒng)的重要組成部分，泥水分離效果直接關(guān)系到生化系統(tǒng)的運(yùn)行成敗，結(jié)合節(jié)省占地的主旨，本工程沉淀池采用Rim-Flo型周進(jìn)周出二沉池。此種沉淀池具有表面負(fù)荷高、池徑小、沉淀效果好、沉淀污泥濃度高等特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　a．獨(dú)特的周邊進(jìn)水、周邊出水方式，在保證配水均勻的前提下，減少了死水區(qū)及短流機(jī)會(huì)使池內(nèi)有效容積充分利用，顏料示蹤試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，Rim-Flo 型二沉池可比中心進(jìn)水、周邊出水型二沉池減少表面積達(dá)50%，其先進(jìn)的理念和設(shè)計(jì)方法在于其采用二沉池溢流率及固體負(fù)荷雙重控制，根據(jù)沉降污泥SVI要求，合理的控制設(shè)計(jì)邊界條件，使二沉池設(shè)計(jì)更切合實(shí)際，有效的保證了二沉池運(yùn)行的安全可靠。

　　b．為確保配水均勻二沉池采用變斷面的進(jìn)出水渠，有效的防止了固體物質(zhì)在渠內(nèi)的沉積，保持水流在渠內(nèi)的等速流動(dòng)，進(jìn)出水渠的變斷面互相配合，使其進(jìn)出水堰仍為規(guī)則圓周，使渠道及堰口施工簡(jiǎn)單，進(jìn)水堰設(shè)置的清排渣裝置更有效的保證了配水?dāng)嗝妗?/p>

　　c．正確的配水孔口尺寸、長(zhǎng)度和間距，消除了入池水流的“噴射作用”和旋流，合適的孔口間距，還有利于防止進(jìn)水渠內(nèi)產(chǎn)生沉積，并保證水流沿池周均勻配置。

　　d．進(jìn)水區(qū)的檔板及裙板，金屬材料特制，其裙板延伸至水下1.5m以上，在沉淀池表層建立足夠的清水區(qū)，保證了在較高堰口負(fù)荷下的出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，并突破中心進(jìn)水周邊出水的傳統(tǒng)輻流池對(duì)堰口負(fù)荷的要求，減少堰口長(zhǎng)度節(jié)省造價(jià)方便施工。同時(shí)入池水流的低流速，也減小了進(jìn)水對(duì)清水區(qū)的攪動(dòng)保證了良好的水質(zhì)分層環(huán)境。

　　e．進(jìn)出水渠包括孔口預(yù)留及進(jìn)水區(qū)檔板，裙板均采用金屬材料，預(yù)制成品現(xiàn)場(chǎng)安裝，保證工藝精度要求，成品安裝還減少了土建施工難度，有利于保證出水水質(zhì)達(dá)到預(yù)期效果。

　　f．水平的二沉池底設(shè)計(jì)，使池底坡度僅為1/150，就可滿足工藝及維護(hù)需要，可較大幅度的減少二沉池挖深，周邊進(jìn)水周邊出水方式也可取消池底預(yù)埋進(jìn)水管道及中心配水筒，穩(wěn)流筒，降低工程造價(jià)。

　　g．獨(dú)特的吸泥管系統(tǒng)可使吸泥機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中對(duì)沉淀池水下攪動(dòng)最小，提高沉淀效率。使二沉池排泥濃度提高20%——30%.使曝氣池更容易實(shí)現(xiàn)較高的混合液濃度。并由此從而明顯減少各種污泥泵功耗，節(jié)省運(yùn)行電費(fèi)及污泥脫水所需藥劑費(fèi)用。

　　h．所有的單吸管均通過(guò)電腦設(shè)計(jì)，以獲取均勻的流體力學(xué)和數(shù)學(xué)平衡，可確保按比例的吸泥和最佳的水頭損失特性。這種高效吸排泥方式還使污泥在沉淀池內(nèi)停留時(shí)間減少，有效的防止了污泥厭氧釋磷和污泥反硝化膨脹上浮，顯著提高了污泥的生物活性，從而可相應(yīng)減小曝氣池內(nèi)充氧強(qiáng)度需求。

　　i．設(shè)于池外的獨(dú)特的套筒式排泥閥設(shè)計(jì)，使得回流污泥量調(diào)整范圍廣，操作管理簡(jiǎn)單便捷，并可有效的控制泥面高度。同時(shí)有利運(yùn)轉(zhuǎn)工況的靈活調(diào)整。

　　四、工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

　　經(jīng)過(guò)工程總包方式招投標(biāo)的南川污水處理廠區(qū)建設(shè)工程總投標(biāo)價(jià)3180萬(wàn)元，實(shí)際建設(shè)工程中發(fā)現(xiàn)存在部分漏項(xiàng)等因素，目前決算尚未完成，預(yù)計(jì)增加不超過(guò)500萬(wàn)元，因而折合單方水投資不超過(guò)920元/ m³，占地指標(biāo)折合0.56㎡/m³；單位水量耗電：0.30度/m³；噸水運(yùn)行成本：0.21元/m³；其中單位經(jīng)營(yíng)成本：0.38元/m³

　　五、結(jié)論

　　改良型合建式ORBAL氧化溝工藝是在典型的ORBAL氧化溝及周進(jìn)周出二沉池工藝基礎(chǔ)上優(yōu)化，不僅保留了原有工藝自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，更可大幅度節(jié)省工程占地，降低工程投資及運(yùn)行成本。

　　隨著環(huán)保執(zhí)法力度的加強(qiáng)，在我國(guó)中心城市污水處理加快的同時(shí)，大批小規(guī)模的城鎮(zhèn)污水治理項(xiàng)目上馬日益多的提上議事日程，而這些項(xiàng)目地區(qū)相對(duì)資金缺乏，技術(shù)力量較為薄弱，因而合適的工藝選擇顯得更為重要。因此，在進(jìn)行此類項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，改良型合建式ORBAL氧化溝工藝以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)適應(yīng)了這一需求，其有很強(qiáng)的生命力，具推廣應(yīng)用的價(jià)值。