一體化氧化溝側溝固液分離器分離效果研究

摘要：對一體化氧化溝側溝式固液分離器的分離效果進(jìn)行了試驗研究，并對表面負荷、污泥的沉降性能以及側溝分離器設置位置等影響因素進(jìn)行了探討。實(shí)踐證明，側溝式固液分離器工作原理獨特、適應能力強、分離效果好，是一種高效的固液分離設施。 
 
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，應用于一體化氧化溝上的固液分離器類(lèi)型較多，但總的來(lái)看，應同時(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)試驗研究的基礎上，就側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 側溝固液分離器構造和機理

1.1 構造
　　
通過(guò)對目前各種一體化氧化溝固液分離器進(jìn)行比較，并結合本研究前期多年所取得的經(jīng)驗，設計出了側溝式固液分離器(見(jiàn)圖1)。該分離器具有占據氧化溝斷面小、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(cháng)6.0m、有效水深2.0m，相應的側溝有效尺寸為：長(cháng)4.0m、寬0.5m、深1.5m。

1.2 固液分離機理
　　
通過(guò)試驗觀(guān)察和分析，側溝固液分離器具有獨特的固液分離機理。主要表現在：①由于分離器的特殊構造使混合液在分離器內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(lái)，使泥水分離。這一現象尤如懸浮澄清池的情況，但二者又有不同，分離器內的污泥層不是長(cháng)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。
　　
試驗結果表明，由于獨特分離機理，使側溝固液分離器的效率較普通二沉池高。

2 側溝固液分離器的分離效果
　　
為考察側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(gè)負荷都穩定運行10d左右。從表1可以看出，在不同的負荷試驗期間，側溝出水的SS指標始終優(yōu)良，說(shuō)明側溝具有很強的適應能力，并且具有更高的泥水分離效率。

表1  出水SS的頻數和頻率

3 表面負荷對側溝出水SS的影響
　　
各試驗負荷以及相應的出水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，這符合一般規律。但和一般二沉池比較，側溝固液分離器有更大的表面負荷，分析其原因，主要是側溝內存在活性污泥懸浮層，當混合液自下而上通過(guò)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(guò)程加快，為保持泥層的穩定，上升流速也相應增大，從而提高了產(chǎn)水量，使側溝具有較大的表面負荷。

表2  側溝表面負荷與出水SS 表面負荷[m3/(m2.d)] 70.2 67.1 48.9 45.8 45.8 44.4 37.3 30.2 29.8 出水SS（mg/L） 12.9 28.1 17.0 12.3 6.4 11.8 9.5 5.5 7.2

圖2中還可看出，表面負荷為50m3/(m2•d)左右時(shí)，側溝出水SS一般穩定在20mg/L以下。��
　　
由于側溝固液分離器能夠承受較大的表面負荷，因而顯著(zhù)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)也增強了一體化氧化溝運行的靈活性。

4 污泥沉降性能對側溝出水SS的影響
　　
污泥沉降性能的好壞直接影響到側溝固液分離效果，污泥的沉降性能可用污泥指數SVI來(lái)反映。一般認為，正常的活性污泥 SVI在70～100范圍內，SVI值越大，沉降性能越差，當SVI≥200時(shí)，可能出現污泥膨脹，污泥難于沉降。同時(shí)可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。
　　
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(zhù)，SVI值高時(shí)，出水水質(zhì)顯著(zhù)變差。而本試驗的側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(shí)SVI的變化和側溝出水SS情況。
　　
從表3可以看出，SVI值處于正常范圍時(shí)，側溝出水SS優(yōu)良；SVI超過(guò)正常范圍時(shí)，側溝出水SS相應增大，但仍然穩定和良好。從機理 上分析，當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，但是只要在側溝內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(shí)隨著(zhù)懸浮層密度增大，重力沉降性能還有所改善。因此，側溝固液分離器對污泥沉降性能的變化有較強的承受能力。

5 側溝位置對固液分離的影響
　　
由于側溝內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定，與氧化溝主溝和側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，因此側溝位置成為主要影響因素。
　　
為探討側溝在氧化溝中的理想位置，曾進(jìn)行了小試。試驗是在一容積為300L的模型氧化溝中進(jìn)行的，將側溝模型分別置于氧化溝中的不同位置進(jìn)行觀(guān)察(見(jiàn)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(guò)彎道后紊動(dòng)強烈，對固液分離器有較強的沖擊作用，且分離器內上升氣泡較多，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)，主溝中水流結束彎道流動(dòng)后流過(guò)一段直段距離，流動(dòng)趨于穩定，紊動(dòng)有所減弱，分離器內上升氣泡減少，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(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，回流的規律性明顯。
　　
由以上試驗觀(guān)察可知，分離器的設置位置對于固液分離及回流的效果影響較大，當主溝流速大、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，分離器不宜設在水流紊動(dòng)強烈的位置，主溝的流態(tài)越均勻越穩定，側溝的分離效果就越好，并且側溝應離轉刷有足夠的距離，以保證氣水充分分離，避免氣泡在側溝內釋放。

6 結論
　　
① 側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施，有較高的表面負荷，出水SS指標優(yōu)良，對活性污泥沉降性能的變化有較強的承受能力。
　　
② 分離器宜設置在氧化溝流態(tài)較好的區段內，若分離器前設有轉刷，則二者之間的距離應足以使氣水分離，且二者之間應考慮整流措施。

參考文獻
1 鄧榮森等 .一體化氧化溝污水處理技術(shù)研究. 重慶環(huán)境科學(xué)，1990；12(1)
2 鄧榮森等.氧化溝溝內分離技術(shù)初探.中國給水排水，1990；6(3)
3 鄧榮森等.氧化溝側溝分離技術(shù)初探.給水排水，1989；15(6)
4 馬魯銘等.二次沉淀池新工藝：絮凝一沉淀系統.中國給水排水，1990；6(2)來(lái)源：中國論文下載中心