一体化氧化沟侧沟固液分离器分离效果研究
一体化氧化沟侧沟固液分离器分离效果研究
摘要：对一体化氧化沟侧沟式固液分离器的分离效果进行了试验研究，并对表面负荷、污泥的沉降性能以及侧沟分离器设置位置等影响因素进行了探讨。实践证明，侧沟式固液分离器工作原理独特、适应能力强、分离效果好，是一种高效的固液分离设施。
一体化氧化沟能否取得良好的出水水质，其技术关键是固液分离器。目前，应用于一体化氧化沟上的固液分离器类型较多，但总的来看，应同时具备高效的固液分离和污泥及时回流这两重功能。本文在一体化氧化沟技术试验研究的基础上，就侧沟固液分离器的固液分离效果和影响因素进行了探讨。
1 侧沟固液分离器构造和机理
1.1 构造
通过对目前各种一体化氧化沟固液分离器进行比较，并结合本研究前期多年所取得的经验，设计出了侧沟式固液分离器(见图1)。该分离器具有占据氧化沟断面小、阻力损失小、水力条件好等优点，克服了船式分离器和沟内澄清器BMTS的一些弊端。
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试验的一体化氧化沟主沟容积为34.5m3、沟宽1.2m、直段长6.0m、有效水深2.0m，相应的侧沟有效尺寸为：长4.0m、宽0.5m、深1.5m。
1.2 固液分离机理
通过试验观察和分析，侧沟固液分离器具有独特的固液分离机理。主要表现在：①由于分离器的特殊构造使混合液在分离器内的上升流速逐渐减小，污泥发生絮凝并靠重力沉降与水分离；②絮凝的污泥形成一悬浮污泥层，起到了阻挡作用，将新进入分离器混合液中的污泥颗粒拦截下来，使泥水分离。这一现象尤如悬浮澄清池的情况，但二者又有不同，分离器内的污泥层不是长时间留在分离器中，而是在回流作用的影响下呈循环流动并回流进入氧化沟主沟中，即不断有污泥回流，同时又不断有新的絮凝污泥层形成，污泥在分离器中的停留时间是较短的。
试验结果表明，由于独特分离机理，使侧沟固液分离器的效率较普通二沉池高。
2 侧沟固液分离器的分离效果
为考察侧沟固液分离器的分离效果，试验安排了不同的表面负荷，并且每个负荷都稳定运行10d左右。从表1可以看出，在不同的负荷试验期间，侧沟出水的SS指标始终优良，说明侧沟具有很强的适应能力，并且具有更高的泥水分离效率。
表1 出水SS的频数和频率
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3 表面负荷对侧沟出水SS的影响
各试验负荷以及相应的出水SS平均值如表2，表面负荷和出水SS的关系如图2。可以看出，出水SS有随表面负荷增大而增大的趋势，这符合一般规律。但和一般二沉池比较，侧沟固液分离器有更大的表面负荷，分析其原因，主要是侧沟内存在活性污泥悬浮层，当混合液自下而上通过悬浮层时，混合液中的污泥颗粒与悬浮层中的污泥颗粒碰撞凝聚，使悬浮层中的污泥密度不断增高，重力沉降过程加快，为保持泥层的稳定，上升流速也相应增大，从而提高了产水量，使侧沟具有较大的表面负荷。
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图2中还可看出，表面负荷为50m3/(m2•d)左右时，侧沟出水SS一般稳定在20mg/L以下。
由于侧沟固液分离器能够承受较大的表面负荷，因而显著地缩小了固液分离所需的面积，提高了固液分离效率，同时也增强了一体化氧化沟运行的灵活性。
4 污泥沉降性能对侧沟出水SS的影响
污泥沉降性能的好坏直接影响到侧沟固液分离效果，污泥的沉降性能可用污泥指数SVI来反映。一般认为，正常的活性污泥 SVI在70～100范围内，SVI值越大，沉降性能越差，当SVI≥200时，可能出现污泥膨胀，污泥难于沉降。
对于一般二沉池，由于其固液分离是依靠重力沉降，污泥的沉降性能对其分离效果影响非常显著，SVI值高时，出水水质显著变差。而本试验的侧沟固液分离器则对污泥沉降性能的变化有较强的承受能力，表3反映了在表面负荷为50m3/(m2•d)时SVI的变化和侧沟出水SS情况。
从表3可以看出，SVI值处于正常范围时，侧沟出水SS优良；SVI超过正常范围时，侧沟出水SS相应增大，但仍然稳定和良好。从机理 上分析，当SVI偏高，污泥沉降性能变差，但污泥的絮凝性能并未改变，沉降性能变差仅仅影响到侧沟固液分离机理中靠重力沉降作用的那一方面，但是只要在侧沟内污泥絮凝形成悬浮层，则阻挡拦截作用就存在，其机理的另一方面并未受到影响，同时随着悬浮层密度增大，重力沉降性能还有所改善。因此，侧沟固液分离器对污泥沉降性能的变化有较强的承受能力。
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5 侧沟位置对固液分离的影响
由于侧沟内悬浮污泥层对固液分离起到了重要作用，而悬浮污泥层能否形成且是否稳定，与氧化沟主沟和侧沟是否能提供良好的水力条件有关。从前期研究的经验分析，由于主沟的水力条件在氧化沟建成后已确定，因此侧沟位置成为主要影响因素。
为探讨侧沟在氧化沟中的理想位置，曾进行了小试。试验是在一容积为300L的模型氧化沟中进行的，将侧沟模型分别置于氧化沟中的不同位置进行观察(见图3)。
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将分离器置于第二直段前部(图3中a位置)，由于液流经过弯道后紊动强烈，对固液分离器有较强的冲击作用，且分离器内上升气泡较多，翻动较厉害，污泥层难于形成。
将分离器置于第二直段中部(图3中b位置)，主沟中水流结束弯道流动后流过一段直段距离，流动趋于稳定，紊动有所减弱，分离器内上升气泡减少，但液流上升流速仍然很大，虽有泥层形成，但泥层与水之间的界面不清楚，回流趋势不明显。
将分离器置于第二直段后部(图3中c位置)，这时主沟中的流动趋于均匀，紊动较弱，泥层形成，且界面清晰，回流的规律性明显。
由以上试验观察可知，分离器的设置位置对于固液分离及回流的效果影响较大，当主沟流速大、紊动较剧烈时，分离器底部入流流量分布不均，某些局部上升流速大，污泥层形成较为困难。因此，分离器不宜设在水流紊动强烈的位置，主沟的流态越均匀越稳定，侧沟的分离效果就越好，并且侧沟应离转刷有足够的距离，以保证气水充分分离，避免气泡在侧沟内释放。
6 结论
① 侧沟固液分离器是一种具有独特工作原理的高效固液分离设施，有较高的表面负荷，出水SS指标优良，对活性污泥沉降性能的变化有较强的承受能力。
② 分离器宜设置在氧化沟流态较好的区段内，若分离器前设有转刷，则二者之间的距离应足以使气水分离，且二者之间应考虑整流措施。
参考文献
1 邓荣森等 .一体化氧化沟污水处理技术研究. 重庆环境科学，1990；12(1)
2 邓荣森等.氧化沟沟内分离技术初探.中国给水排水，1990；6(3)
3 邓荣森等.氧化沟侧沟分离技术初探.给水排水，1989；15(6)
4 马鲁铭等.二次沉淀池新工艺：絮凝一沉淀系统.中国给水排水，1990；6(2)
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