改善氧化沟流速分布的措施

一家 氧化沟处理厂于 1954 年在该国的沃绍本 (voor — shopen) 建成投产以来，这一独特的处理技术 很快为世界所公认。至 1975 年，各国已建成 558 座氧化沟污水处理厂；到 1976 年，加拿大已 拥有 90 座氧化沟处理厂；进入 80 年代以来，我国建成投产的氧化沟污水处理厂已逾百家。
　　氧化沟工艺具有下列独特的优点：
　　①兼有推流型反应池和完全混合型反应池的特点，有利于克服沟内污水的短流现象，提高缓冲能力；
　　②具有明显的溶解氧浓度梯度，比较适合于硝化—反硝化生物处理工艺；
　　③在整个氧化沟流程中，功率密度的不均匀分布有利于氧的传质、液体的混合和污泥絮凝；
　　④整体体积功率密度较低，可以节约能源、降低能耗；
　　⑤污水的循环量是进水的十倍甚至数十倍，具有较强的抗冲击负荷能力；
　　⑥管理维护比较方便。
　　当然，氧化沟工艺也有不足之处，几乎普遍存在着池底积泥的现象。 1 氧化沟流速分布的现状
　　氧化沟是一种延时曝气系统，为了获得其独特的混合和处理效果，混合 液必须以一定的流速在沟内循环流动。一般认为，最低流速应为0.15 m/s，不发生沉积 的平均流速应达到0.3～0.5 m/s。
　　 氧化沟的曝气设备一般为曝气转刷和曝气转盘，转刷的浸没深度为250～300mm，转盘的浸没深度为480～530mm。与氧化沟水深(3.0～3.6m)相比，转刷只占了水深的1/10～1/12，转盘也只占了1/6～1/7，因此造成氧化沟上部流速较大(约为0.8～1.2m ，甚至更大)，而底部流速很小(特别是在水深的2/3或3/4以下，混合液几乎没有流速)，致使沟底大量积泥(有时积泥厚度≥1.0m)，大大减少了氧化沟的有效容积，降低了处理效果，影响了出水水质。
　　如某污水处理厂的三沟式氧化沟(见图1)，沟宽度为7.0 m，有效水深为3.5 m，其不同断面、不同深度的流速测定数据见表1。

表1 氧化沟断面流速分布测试数据　　 m/s
测点水深 (m)	断面
1-1	2-2	3-3	4-4
0.5	1.05	0.49	0.63	0.70
1.0	0.77	0.41	0.44	0.49
1.5	0.63	0.28	0.38	0.29
2.0	0.33	0.17	0.19	0.21
2.5	0.21	0.12	0.10	0.12
3.0	0.12	—	—	—
3.5	—	—	—	—

由表1可以看出，在水深3.0m以下混合液处于不流动状态。
　　 在另外一污水处理厂检测时也发现，该氧化沟水深为3m，而在2.0m以下混合液流速为零，可见积泥深为1m左右。
　　2 改善氧化沟流速分布措施的研究
　　改善氧化沟液流的流速分布，防止或减少沟内的污泥沉积，不少人做过多种研究和改进，例如：改转刷和转盘曝气机为射流曝气、导管式曝气，在氧化沟内加装推进器，研制新型曝气机等。笔者经过多年的研究和现场改装检测，认为加装前后导流板的方法比较简单有效。目前部分转刷或转盘式氧化沟中也安装了导流板，但导流板尺寸和安装位置都不到位，对水力性能的 改善和流速的分布都没有达到所要求的状态，而且国内一般只加装后导流板。根据国外文献资料介绍以及笔者近几年的室内和半生产性试验，认为在曝气转刷或曝气转盘上游和下游分别加装前、后导流板，对改善转刷或转盘式氧化沟的水流速度和流速分布具有非常明显的效果，转刷或转盘的充氧能力和理论动力效率也有明显的提高。
　　在实验室内，通过模拟池内导流板的不同高度、距转盘(转刷)转轴的不同距离以及导流板 倾斜的不同角度，进行了各种组合试验并得出其最佳组合，按照相似原理还进行了半生产性验证测试。实践证明：①上游导流板的高度为水深的1/5，距转盘(转刷)轴心为4.0m，与水面垂直安装，②下游导流板的高度为水深的1/5，导流板上缘距转盘(转刷)轴心为3.0m ，导流板安装与水面的外倾角为60°时(上、下游导流板都应与氧化沟同宽)，都可以获得比较好的流速分布，充氧能力和理论动力效率也会获得最佳效果。
　　生产性应用研究的氧化沟直段长为17.0m，弯道外圆直径D＝8.0m，中心圆直 径为4.0m，也即氧化沟外周全长为59.12m，平面中心线周长为46.56m，氧化沟宽度

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