北京市大興縣黃村污水處理廠設計特點
大興縣是北京市所屬的遠郊區(qū)縣之一，位于北京南郊，是“全國綜合實力百強縣”之一。黃村是大興縣政府所在地和全縣政治、經(jīng)濟、文化中心，又是北京市衛(wèi)星城，吸引了大批中央、市屬單位和市區(qū)人口。規(guī)劃建筑黃村污水處理廠近斯規(guī)模8 萬m3/d，遠期規(guī)模12 萬m3/d。
污水處理廠進、出水水質(zhì)為：
項目 進水水質(zhì) 出水水質(zhì)
CODcr(mg/1) 300 100
BOD5(mg/1) 150 20
SS(mg/1) 160 30
TN(mg/1) 35 --
NH3-N(mg/1) 25 15
本工程利用奧地利政府貸款，引進先進的國外污水處理技術和設備。
設計采用了奧貝爾（Orbal）氧化溝工藝，作為大型城市污水處理廠，在國內(nèi)尚屬首例，其工藝流程如圖1。
在污水處理廠整體設計上，結合水廠規(guī)模、污水水質(zhì)及當?shù)氐膶嶋H條件，積極穩(wěn)妥地采用先進技術，減少占地面積，降低工程投資。主要有一個特點：⑴廠區(qū)平面布置：水力流程順暢，布局緊湊，功能分區(qū)明確，交通聯(lián)系方便，綠化面積合理；⑵奧貝爾氧化溝：抗沖擊負荷能力強，出水水質(zhì)穩(wěn)定；曝氣設備充氧效率高攪攔能力強，安裝方便，調(diào)節(jié)靈活；能耗低，占地面積小，具有除磷脫氮能力。⑶二次沉淀池：潛水穿孔管出水水質(zhì)穩(wěn)定，管理方便。詳見下列說明：
1、廠區(qū)平面布置
黃村污水處理廠位于縣城東側，通黃路北側的鳳河與減河之間，按照少占農(nóng)田和降低工程投資的設計原則，選擇處理構筑物形式和進行廠區(qū)平面布置。本廠分為三個功能區(qū)，首先是污水機械處理區(qū)及污泥處理區(qū)，本區(qū)有粗、細格柵產(chǎn)生的柵渣，沉砂池的砂礫和污水處理過程中產(chǎn)生的污泥，衛(wèi)生條件較差。把這類處理構筑物集中起來可以減少衛(wèi)生隔離占地，并可改善個廠區(qū)的衛(wèi)生環(huán)境，其次是生物處理區(qū)，即氧化溝和二沉池，國內(nèi)普遍認為氧化溝工藝占地面積大，其主要原因是氧化溝泥齡長容積大，而由于曝氣設備的原因其水深較小。本廠采用了奧貝爾氧化溝，其水力條件好，曝氣設備選項用曝氣轉碟，不僅提高了曝氣設備的充氧效率，而且也提高了攪拌能力，據(jù)有關資料介紹，水深4.3 米時池底水平均流速仍大于0.3米/ 秒， 沒有污泥沉淀現(xiàn)象， 因而本廠的奧貝爾氧化溝水深加大到4.20--4.25 米，使氧化溝占地面積大大降低；二沉池是保證出水水質(zhì)達標的重要構筑物，通過技術措施在保證出水水質(zhì)要求的前提下，設計采用兩座大直徑輻流式沉淀池，使沉淀池占地面積降低，同時運行管理簡捷明快；再次是生產(chǎn)輔助區(qū)和生活區(qū)，本區(qū)位于夏季主導風向上游，與衛(wèi)生條件好的二沉池相鄰，遠離衛(wèi)生條件差的污泥區(qū)和機械處理區(qū)。廠區(qū)平面布置見圖2，占地面積僅4.80 公頃，遠低于國標要求。
2、Orbal 氧化溝
奧貝爾（Orbal)氧化溝是氧化溝類型中的重要形式，此法由南非的休斯蔓（Huisman)構想，南非國家水研究所研究和發(fā)展的。在長期的試驗性研究取得成功后，這項設計技術被轉讓給美國的恩維芮克斯（Envirex)公司加以推廣，該公司以設計建設Orbal 氧化溝和氧化溝曝氣轉碟著稱與世，目前已有500 多個奧貝爾污水處理廠投入使用，在國內(nèi)也有十來個廠在運行，有十來個廠在建設，有十幾個廠在方案設計階段，Orbal 氧化溝的優(yōu)點越來越被世人認可。
氧化溝由三個同心橢園形溝道組成，污水由外溝道進入溝內(nèi)，然后依次進入中間溝道和內(nèi)溝道，最后經(jīng)中心島流出，至二次沉淀池。在各溝道橫跨安裝有不同數(shù)量轉碟氣機，進行供氧兼有較強的推流攪拌作用。外溝道體積占整個氧化溝體積的50——55%，溶解氧控制趨于0.0mg/L,高效地完成主要氧化作用：中間溝道容積一般為25%——30%，溶解氧控制在1.0mg/L，作為“擺動溝道”，可發(fā)揮外溝道或內(nèi)溝道的強化作用；內(nèi)溝道的容積約為總容積的15%——20%，需要較高的溶解氧值（2.0mg/L 左右），以保證有機物和氨氮有較高的去除率。
外溝道的供氧量通常為總供氧量的50%左右，但80%以上的BOD 可以在外溝道中去除。由于外溝道溶解氧平均值很低，絕大部分區(qū)域DO 為mg/L，所以，氧傳遞作用是在虧氧條件下進行的，大大提高了氧傳遞效率，達到了節(jié)約能耗的目的。一般情況下，可以節(jié)省電耗20%左右。內(nèi)溝道作為最終出水的把關，一般應保持較高的溶解氧，但內(nèi)溝道容積最小，能耗是較低的。中溝道起到互補調(diào)節(jié)作用，提高了運行的可靠性和可控性。因此，奧貝爾氧化溝可以在確保處理效果的前提下，可以獲得較大的節(jié)能效益。
對于每個溝道內(nèi)來講，混合液的流態(tài)為完全混合式，對進水水質(zhì)、水量的變化具有較強的抗沖擊負荷能力；對于三個溝道來講，溝道與溝道之間的流態(tài)為推流式，且具有完全不同溶解氧濃度和污泥負荷。奧貝爾氧化溝實際上是多溝道串聯(lián)的溝型，同時具有推流式和完全混合式兩種流態(tài)的優(yōu)點，耐沖擊負荷，可避免普通完全混合式氧化溝易發(fā)生的污泥膨脹現(xiàn)象，可以獲得較好的出水水質(zhì)和穩(wěn)定的處理效果。
奧貝爾氧化溝采用的曝氣轉碟，其表面有符合水力特性的一系列凹孔和三角形突起，使其在與水體接觸時將污水打碎成細密水花，具有較高的充氧能力和混合效率。通過改變曝氣機的旋轉方向、浸水深度、轉速和開停數(shù)量，可以調(diào)整其供氧能力和電耗水平。尤其是蝶片可以方便拆裝，更為優(yōu)化運行提供了簡便手段。另一方面，由于轉碟直徑達1.4m，平行切入在水中旋轉運行，具有極強的整流和推流能力。實踐證明，在水深為4.27m，污泥濃度為8g/LJF ，氧化溝沒有任何沉淀現(xiàn)象。當污水濃度下降，為節(jié)能而減少曝氣機運行臺數(shù)時，一般也不必擔心沉淀的發(fā)生。這是曝氣轉碟和奧貝爾溝型所獨具的優(yōu)點。
• 奧貝爾氧化溝的溝道布置，便于采用不同種類的工藝模式。在使用普通活性污泥法時，內(nèi)溝道用于曝氣，外溝道用于需氧消化；使用接觸穩(wěn)定和分段曝氣時，是把進水和回流污泥引入相應的溝道中；為了保證高質(zhì)量而穩(wěn)定的處理效果和減少污泥量，需要進行硝化時采延時曝氣模式；遇有合流制排水系統(tǒng)，在暴雨時把進水引入中間溝道或內(nèi)溝道，以防止污泥流失。
3、二次沉淀池
根據(jù)廠區(qū)地形及氧化溝布置，本廠宜選用兩座54 米直徑的輻流沉淀池。如果選用小直徑的沉淀池，則應設置4 座直徑40 米的沉淀池，給廠區(qū)布置及運行管理帶來不便，占地面積將增加2000 米2。目前國內(nèi)最大的二沉池直徑為55 米，為提高出水水質(zhì)，降低出水槽堰口負荷，在離池壁4.5 米處增設了出水槽，支承水槽的立柱用來兼作出水管，將水引出池外。根據(jù)運行結果，出水水質(zhì)并不十分理想，同時給二沉池排泥及吸泥橋設計安裝帶來很多困難。
在沉淀地的設計中，沉淀池的出水一般采用三角堰組明渠出水，這對于小型的沉淀池來說，出水是可以達到預期效果的；而對于大型沉淀池，存在如下缺點：
由于池體大，水面波動造成的水面標高差異大，三角堰體比較長，堰體安裝整平較困難，出水不均勻。
水面上的浮渣會隨水流進入出水中，造成出水水質(zhì)不穩(wěn)定。
對于大直徑輻流式沉淀池，中間設置出水堰，阻礙刮吸呢機排泥，清除浮渣困難。中間出水堰的清理維護十分不便。
經(jīng)考察，德國、奧地利等歐洲國家已有多座采用潛水穿孔管出水的輻流式沉淀池在運行，出水水質(zhì)穩(wěn)定，運行良好。認為在本廠采用潛水穿孔管出水切實可行。本廠中△Q/Q=7.1%,hw=99.3mm。
運行結果表明，潛水穿孔管出水水質(zhì)穩(wěn)定，浮渣容易清除，施工安裝方便。本工程通水調(diào)試，各處理構筑物及設備運行正常，僅用一個月的時間，出水水質(zhì)就達到設計要求。
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