CN107473372B

CN107473372B - 一种双层结构氧化沟

Info

Publication number: CN107473372B
Application number: CN201710763647.3A
Authority: CN
Inventors: 于鹏飞; 何亚婷; 徐文迪
Original assignee: Shenyang Jianzhu University
Current assignee: Guangzhou Shengxia Intellectual Property Operation Co ltd; Yancheng Hengqing River And Lake Regulation Co ltd
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2037-08-30
Also published as: CN107473372A

Abstract

本发明提供一种双层结构氧化沟，包括池体，所述池体由缺氧池、好氧池和二沉池组成；所述池体设有氧化沟进水管和回流污泥进水管；所述氧化沟进水管和所述回流污泥进水管与所述缺氧池相连；所述好氧池与所述缺氧池在所述池体中形成上下双层结构，所述好氧池为圆环状折流结构，内设有表面曝气机；所述缺氧池为圆环状结构，内设有曝气系统；所述好氧池与所述缺氧池之间设有回流水道；所述二沉池位于所述池体中央，被所述好氧池与所述缺氧池环绕，所述二沉池纵截面为倒T形结构；所述好氧池的出水渠与所述二沉池的进水管相连；所述二沉池内设有刮泥机，所述刮泥机连通二沉池的排泥管，所述二沉池还设有二沉池排水管和环形二沉池出水渠。

Description

一种双层结构氧化沟

技术领域

本发明属于环境治理技术领域，具体涉及一种新型双层结构氧化沟，针对采用表面曝气器的传统氧化沟工艺池深浅、占地面积大、表面热量散失快的问题，特别适用于水厂面积有限和寒冷环境的污水处理厂，能够显著提高处理效果的同时，降低占地面积、投资和运行费用。

背景技术

氧化沟(OxidationDitch)，又称氧化渠，是一种基于活性污泥法的变形工艺设备，外形呈封闭环状沟，其特点是混合液在沟内不中断地循环流动，形成厌氧、缺氧和好氧段，从而使污水中的有机物得到去除。

世界上的第一座氧化沟由帕斯维尔(A.Pasveer)博士设计，使用Kessener转刷式表面曝气机，于1954年在荷兰伏肖汀(Voorschoten)镇建造并投入使用，因而被命名为“帕斯维尔沟”，设计形式是在单沟式渠道中分进水、曝气净化、沉淀和排水四个基本工序运行。后来的规模型氧化沟增加了沉淀池，使曝气和沉淀分别在两个区域进行，可以连续进水、连续出水。

氧化沟技术一问世就引起了各国环保界的极大兴趣，自1954年荷兰建成第一座间歇运行的氧化沟以来，氧化沟在欧洲、北美、南非及澳大利亚得到了迅速的推广应用，其工艺和构造也有了很大的发展和进步，处理能力不断地提高，已经建成规模为650,000m³/d的大型的以氧化沟为主要工艺的污水处理厂；同时处理范围不断地扩大，不仅能处理生活污水，也能处理工业废水，而且在脱氮除磷方面表现了极好的性能。

我国在研究和推广应用氧化沟技术方面也有了很迅速的发展。自从20世纪70年代末，我国第一座氧化沟工艺应用于邯郸市东郊污水处理厂之后。据不完全统计，目前已有30余座大型氧化沟污水厂在运行中，其中邯郸市东污水厂处理能力(第一期)为66,000m³/d；昆明市第一污水厂处理能力为55,000m³/d；桂林市东区污水厂处理能力为40,000m³/d；金山水质净化总厂的三槽式氧化沟处理能力已经达到138,800m³/d；另外，有一些小型氧化沟，处理能力为200-1000m³/d不等，主要用于小区及工业废水的处理。

生产实践和试验研究表明，氧化沟污水处理技术的主要优点有：

(1)采用的机械设备少，运行管理十分方便，不要求具有高技术水平的管理人员；

(2)对高浓度工业废水有很大的稀释能力，能承受水量、水质的冲击负荷，消除其对活性污泥细菌的抑制作用，而且对其中含有的不易降解的有机物也有较好的处理效果；

(3)氧化沟污泥生成量少，且已在氧化沟中得到好氧稳定，不需要设污泥消化池，因而使得污泥后处理大大简化，节省运行费用，且便于管理；

(4)处理流程简单，构筑物少，一般情况下可不建初沉池和污泥消化池，某些条件下还可以不建二沉池和污泥回流系统，因此基建费用较省；

(5)处理效果好且稳定可靠，出水水质不仅可满足BOD5和SS的排放标准，且可实现脱氮、除磷等深度处理的要求；

(6)当需要进行脱氮除磷处理时，氧化沟的能耗和运行费用较传统的处理流程低。

氧化沟技术由于具有以上的潜质和灵活机动性，因而越来越受到各国环保专家和环保工作者的重视，不仅在欧洲得到了相当程度的普及，也受到了美国等国家的欢迎。美国环保局(EPA)曾对氧化沟系统及其它生物处理系统的基建费用和运行费用进行了比较，其报告结论是：“氧化沟能够通过最低限度的操作，稳定地达到BOD5和TSS去除率的要求。同时，数据表明，在379m³/d～3,7850m³/d的流量范围内，氧化沟比其他技术更经济有效。”

因此，氧化沟以其造价低、操作简便、维护费用少、对高浓度废水有很大稀释能力，出水水质好的优势，已成为欧洲、澳洲、南美洲、北美洲及我国的一种重要污水处理技术。

氧化沟主要由水渠和曝气推流设备两部分组成，其中曝气推流设备作为氧化沟工艺中的核心机械设备，是影响氧化沟处理效率、能耗及稳定性的关键因素之一。表面曝气是国内外氧化沟最常采用的曝气方式，主要分为水平轴式和立轴式两大类，水平轴式表面曝气机主要有转刷或转盘(或转碟)曝气机，立轴式曝气机主要有浮筒式立轴表面曝气机和倒伞型表面曝气机等。

表面曝气是通过扬水与负压裹挟空气与污水混合，其推流和充氧能力都很强，最大的特点是不需要额外设置大型的鼓风机，除有效地避免了风机的噪声次生污染外，还极大地降低了水厂的用电量，节省运行费用，并且表面曝气机安装维修方便，设备造价也较低。但表面曝气方式存在一个局限性，就是目前所用曝气转碟的浸没深度宜为0.23～0.53m，转刷式表面曝气机浸没深度为0.3m，立轴式曝气机叶轮浸没深度0.04m左右，经研究证明增大表面曝气设备叶轮的浸没深度和线速度在一定范围内有助于增大提升水头，但过大的浸没深度和转速会导致水平流速的下降，随水深增加会降低沟底流速，造成氧化沟上部流速较大，而底部流速很小，致使沟底大量积泥(有时积泥厚度≥1.0m)，减少了氧化沟的有效容积，降低了处理效果，一般曝气池的水深需控制在3.5m以内，否则极易造成污泥淤积；因此采用表面曝气方式的氧化沟池深浅，占地面积大，除了对水厂的占地面积有局限外，由于其池体表面积大，水体与外界直接接触面积大，导致热量流失多，降温较快，降低了水处理效果；尤其在北方，冬季水温在10度左右，严重影响了污染物的去除，这也是氧化沟在北方地区不常使用的原因。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种新型双层结构氧化沟，该氧化沟具有占地面积小、运行费用低等优点，特别适用于寒冷环境下使用。本发明的技术方案为：

一种新型双层结构氧化沟，包括池体，所述池体由缺氧池、好氧池和二沉池组成；所述池体设有氧化沟进水管和回流污泥进水管；所述氧化沟进水管和所述回流污泥进水管与所述缺氧池相连；

所述好氧池与所述缺氧池在所述池体中形成上下双层结构，其中所述好氧池位于所述上下双层结构的上层，所述缺氧池位于所述双层结构的下层，所述好氧池为圆环状折流结构，所述好氧池内设有表面曝气机；所述缺氧池为圆环状结构，所述缺氧池内设有曝气系统；所述好氧池与所述缺氧池之间设有回流水道；

所述二沉池位于所述池体中央，被所述好氧池与所述缺氧池环绕，所述二沉池纵截面为倒T形结构；所述好氧池的出水渠与所述二沉池的进水管相连；所述二沉池内设有刮泥机，所述刮泥机连通二沉池的排泥管，所述二沉池还设有二沉池排水管和环形二沉池出水渠。

进一步地，所述好氧池内设导流墙。

进一步地，所述缺氧池内设潜水推流器。

进一步地，所述表面曝气机采用转刷型表面曝气机、转叠型表面曝气机或者竖流型表面曝气机。

进一步地，所述曝气系统包括鼓风机、风管和曝气头，所述曝气系统的作用有两个，一是利用气提作用将缺氧池中的水提升至好氧池内，二是对缺氧池内的污水进行充氧。

进一步地，所述曝气头采用孔径＞0.05mm的成品曝气盘。

进一步地，所述回流水道包括下水道和上水道，所述下水道用于将污水由好氧池引入缺氧池内，所述上水道位于所述曝气系统的上方，用于将污水由缺氧池引入好氧池内。

进一步地，所述二沉池内还设有环形结构的浮渣挡板、环形结构的出水堰板和排渣斗，所述浮渣挡板和所述出水堰板位于所述环形二沉池出水渠的内侧，所述排渣斗位于所述二沉池排水管与所述二沉池相连的一侧。

进一步地，所述好氧池的有效池深为2.5～3.0m，所述缺氧池的有效池深为2.0～3.5m。

进一步地，所述二沉池的表面负荷范围为1.5～1.8m³/(m²·h)。

进一步地，所述好氧池、所述缺氧池、所述二沉池的有效容积之比为：1∶(1.26～1.5)∶(1.36～2.10)。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用一体化池体，包括缺氧区、好氧区和沉淀区，工艺流程短，构筑物和设备少，较比现有氧化沟设初沉池、调节池和单独的二沉池，结构更为简化；

2、本发明的池体深度加深，不但降低了占地面积，并且保证缺氧区热量不散失，提高污水处理效果，同时也可适用于北方地区；

3、本发明在设计时增加了二沉池污泥沉淀区面积，固液分离效果比一般二次沉淀池高，使系统在较大的流量浓度范围内稳定运行；并且将二沉池设计成倒T型结构，既可以高效利用双层氧化沟的剩余体积，还可以使污水在上浮过程中与氧化沟池底相碰，可使重力稍大的污泥下沉，灵活运用了三相分离器的原理，使二沉池的分离效率进一步增加。

4、本发明极大地降低设备数量和占地面积，投资少、能耗低、管理简便；

5、本发明造价低，建造快，设备事故率低，运行管理工作量少。

附图说明

图1是本发明的一种新型双层结构氧化沟的剖面结构示意图；

图2是图1中氧化沟上层结构的平面示意图；

图3是图1中氧化沟下层结构的平面示意图；

其中1-缺氧池、2-好氧池、3-二沉池、4-刮泥机、5-潜水推流器、6-表面曝气机、7-曝气系统、8-好氧池出水渠、9-二沉池进水管、10-氧化沟进水管、11-回流污泥进水管、12-二沉池排泥管、13-导流墙、14-浮渣挡板、15-出水堰板、16-二沉池出水渠、17-排渣斗、18-二沉池排水管、19-鼓风机、20-风管、21-上水道、22-下水道、23-曝气头。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明提供了一种新型双层结构氧化沟，其结构如图1～3所示，包括池体，池体由缺氧池1、好氧池2和二沉池3组成；并且池体设有氧化沟进水管10和回流污泥进水管11；氧化沟进水管10和回流污泥进水管11均与缺氧池1相连。好氧池2与缺氧池1在池体中形成上下双层结构，其中好氧池2位于上下双层结构的上层，缺氧池1位于所述双层结构的下层。

好氧池2为圆环状折流结构，内设导流墙13和表面曝气机6，其中导流墙可大大减少水头损失，减少弯道淤积，提升减阻效果；表面曝气机采用转刷型表面曝气机、转叠型表面曝气机或者竖流型表面曝气机。

缺氧池1为圆环状结构，缺氧池内设潜水推流器5和曝气系统7，其中潜水推流器的功率为8～10W/m²，其作用是使空气中的氧被污水充分溶解和吸收，以提高氧的转移效率和充氧能力，使污水与空气在推流器内产生较高的负压和强烈的紊动、搅拌、剪切，促使液膜与气膜高频振荡，使气泡直径大幅度减小，气泡数目增多，增大气泡的比表面积；同时也使气液膜变薄，能极大地降低传质阻力，使氧分子更好地从气相转移到液相。曝气系统7包括鼓风机19、风管20和曝气头23，其中鼓风机19提供的风量与污水进水量的体积比为0.05∶1；曝气头23采用孔径＞0.05mm的成品曝气盘。曝气系统的作用有两个，一是利用气提作用将缺氧池中的水提升至好氧池内，二是对缺氧池内的污水进行充氧。

好氧池2与缺氧池1之间设有回流水道，回流水道包括下水道22和上水道21，下水道22用于将污水由好氧池引入缺氧池内，上水道21位于曝气系统的上方，用于将污水由缺氧池引入好氧池内。

二沉池3位于池体中央，被好氧池2与缺氧池1环绕，二沉池3纵截面为倒T形结构，倒T形结构既可以高效利用双层氧化沟的剩余体积，还可以使污水在上浮过程中与氧化沟池底相碰，可使重力稍大的污泥下沉，灵活运用了三相分离器的原理，使二沉池的分离效率进一步增加；好氧池的出水渠8与二沉池的进水管9相连；二沉池内设有刮泥机4，刮泥机4连通二沉池的排泥管12，二沉池3还设有二沉池排水管18和环形二沉池出水渠16。二沉池3内还设有环形结构的浮渣挡板14、环形结构的出水堰板15和排渣斗17，浮渣挡板14和出水堰板15位于环形二沉池出水渠16的内侧，排渣斗17位于二沉池排水管18与二沉池3相连的一侧。

本发明的缺氧池的有效池深为2.0～3.5m，好氧池的有效池深为2.5～3.0m，二沉池的表面负荷范围为1.5～1.8m³/(m²·h)。并且好氧池、缺氧池、二沉池的有效容积之比为：1∶(1.26～1.5)∶(1.36～2.10)。

本发明的单座氧化沟适用水量为1000～5000t/d，大于5000t/d的水量则需采用双座以上氧化沟并联。

好氧池的容积计算公式如式[1]所示：

式[1]中，Y为污泥产率系数，kg/(kg.d)，污泥产率系数取值与池深有一定关系，

Q为进水流量，m³/d；SO为进水BOD5，mg/L；SE为出水中溶解性BOD5，SE＝S0-SA，mg/L；SA为出水BOD5，mg/L；θC为污泥龄，d；Kd为内源代谢系数；XV为混合液污泥浓度，mg/L；

缺氧池的容积计算公式如式[2]所示：

式[2]中，N0为进水氨氮，mg/L；NE为出水氨氮，mg/L；NTE为剩余污泥中TN浓度，mg/L；Ndn为脱氮速率，kgNO3-N/kgMLVSS·d；X为污泥浓度，mg/L；

在本发明的氧化沟中，污水的脱氮速率与温度的关系式如式[3]所示：

在本发明的双层结构氧化沟中，污水从氧化沟进水管以及污泥泵池的回流污泥从回流污泥进水管一起带压力进入到缺氧池，氧化沟进水和回流污泥直接从缺氧区的前1/3处进入氧化沟，缺氧区为满渠，进水为带压水，上游压力不低于好氧区水面以上0.5m，污水在潜水推流器的作用下沿缺氧池流动，流至曝气系统，在前一个构筑物水压及曝气气提的双重作用下从上水道流至好氧池中，好氧池中的表面曝气机推动污水循环并且为污水提供空气，污水在圆环状折流结构中循环流动，流至下水道处部分返回至缺氧池继续循环，好氧池中循环的污水又经好氧池出水渠进入到池体中央的二沉池，经刮泥机刮泥后的污水由二沉池出水渠排放至下一个处理环节，污泥由刮泥机刮至池底经二沉池排泥管排放。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种双层结构氧化沟，其特征在于，包括池体，所述池体由缺氧池、好氧池和二沉池组成；所述池体设有氧化沟进水管和回流污泥进水管；所述氧化沟进水管和所述回流污泥进水管与所述缺氧池相连；

所述回流水道包括下水道和上水道，所述下水道用于将污水由好氧池引入缺氧池内，所述上水道位于所述曝气系统的上方，用于将污水由缺氧池引入好氧池内；

2.根据权利要求1所述的一种双层结构氧化沟，其特征在于，所述好氧池内设导流墙。

3.根据权利要求1所述的一种双层结构氧化沟，其特征在于，所述缺氧池内设潜水推流器。

4.根据权利要求1所述的一种双层结构氧化沟，其特征在于，所述曝气系统包括鼓风机、风管和曝气头，所述曝气系统的作用有两个，一是利用气提作用将缺氧池中的水提升至好氧池内，二是对缺氧池内的污水进行充氧。

5.根据权利要求4所述的一种双层结构氧化沟，其特征在于，所述曝气头采用孔径＞0.05mm的成品曝气盘。

6.根据权利要求1所述的一种双层结构氧化沟，其特征在于，所述二沉池内还设有环形结构的浮渣挡板、环形结构的出水堰板和排渣斗，所述浮渣挡板和所述出水堰板位于所述环形二沉池出水渠的内侧，所述排渣斗位于所述二沉池排水管与所述二沉池相连的一侧。

7.根据权利要求1所述的一种双层结构氧化沟，其特征在于，所述好氧池的有效池深为2.5～3.0m，所述缺氧池的有效池深为2.0～3.5m。

8.根据权利要求1所述的一种双层结构氧化沟，其特征在于，所述二沉池的表面负荷范围为1.5～1.8m³/(m²·h)。

9.根据权利要求1～8任意一项权利要求所述的一种双层结构氧化沟，其特征在于，所述好氧池、所述缺氧池、所述二沉池的有效容积之比为：1∶(1.26～1.5)∶(1.36～2.10)。