摘 要：氧化(hua)溝(gou)采用的(de)(de)(de)曝氣(qi)轉刷除具有充氧性能外，還需推動溝(gou)內混(hun)合(he)液(ye)循環流動并能保證(zheng)混(hun)合(he)液(ye) 中的(de)(de)(de)活(huo)性污泥不會發(fa)生沉淀，否則會降低(di)混(hun)合(he)液(ye)的(de)(de)(de)濃(nong)度，影響(xiang)處理(li)效果。為保證(zheng)混(hun)合(he)液(ye)中的(de)(de)(de)活(huo)性污泥處于懸浮(fu)狀態，氧化(hua)溝(gou)最小(xiao)平均(jun)斷(duan)面流速必須在0.3m/s以(yi)上，并以(yi)此作為主要的(de)(de)(de)設計(ji)參數計(ji)算氧化(hua)溝(gou)的(de)(de)(de)沿程和局部(bu)水(shui)頭(tou)損失，以(yi)確(que)定曝氣(qi)轉刷的(de)(de)(de)提(ti)升水(shui)頭(tou)和水(shui)下推進(jin)器的(de)(de)(de)型號(hao)及(ji)數量。 

T型(xing)氧化溝為三(san)溝交替工作式(shi)氧化溝系統，曝(pu)氣沉(chen)砂池來水經過(guo)配(pei)水井(jing)可根據(ju)需要進入各(ge)溝內。溝與溝相(xiang)互連通(tong)，兩側溝設有(you)啟閉式(shi)可調堰，而(er)剩余污(wu)泥(ni)一般從中溝排放。T型(xing)氧化溝系統運行靈活(huo)，曝(pu)氣沉(chen)淀均在溝內交替進行，省(sheng)去了(le)污(wu)泥(ni)回流系統。通(tong)過(guo)合理地(di)(di)編排運行程序，還(huan)可以有(you)效地(di)(di)實(shi)現脫氮功(gong)能。

氧(yang)(yang)化溝(gou)采用的(de)(de)(de)(de)曝氣轉刷(shua)除具(ju)有充氧(yang)(yang)性能外，還需推動溝(gou)內混(hun)合液(ye)(ye)循環流(liu)動并(bing)能保證(zheng)混(hun)合液(ye)(ye) 中的(de)(de)(de)(de)活性污(wu)泥不會(hui)發生沉(chen)淀，否則會(hui)降低混(hun)合液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)濃度(du)，影響處(chu)理效果。為保證(zheng)混(hun)合液(ye)(ye)中的(de)(de)(de)(de)活性污(wu)泥處(chu)于懸(xuan)浮狀態(tai)，氧(yang)(yang)化溝(gou)最小平均斷面流(liu)速必須在0.3m/s以上(shang)，并(bing)以此(ci)作為主要的(de)(de)(de)(de)設計(ji)參數計(ji)算氧(yang)(yang)化溝(gou)的(de)(de)(de)(de)沿程和(he)局部水頭損(sun)失，以確定曝氣轉刷(shua)的(de)(de)(de)(de)提升水頭和(he)水下推進器的(de)(de)(de)(de)型號及(ji)數量。

在工(gong)程上，設計(ji)的T型氧化溝都具有脫(tuo)氮功能，屬延時曝氣，停留時間較長(chang)，造(zao)成氧化溝的總長(chang)度(du)很大，平面(mian)布置(zhi)上必然(ran)出現(xian)多(duo)處彎(wan)道。彎(wan)道的局部(bu)阻(zu)力相對于沿程阻(zu)力來說是相當大的，約占90%左右，但曝氣轉刷的推動(dong)力有限(xian)，應采取導流板(ban)減阻(zu)措施，其減阻(zu)效果可以通過(guo)水(shui)力計(ji)算說明(ming)。導流板(ban)的偏置(zhi)，增強了減阻(zu)效果并(bing)更(geng)有效地防止固體(ti)沉淀(dian)，也(ye)減少了工(gong)程投資。

1 水頭損失的計算

污水經過預處理后進入氧化溝，由于氧化溝中的混合液沿溝渠循環流動，使溝中的循環流量遠遠大于進水流量。循環流量是由曝氣轉刷和水下推進器的推動所引起的，為了保持氧化溝中的固體呈懸浮狀態而不致沉淀，溝內斷面平均流速一般為0.3～0.5 m/s，溝底流速保證不低于0.1m/s。在實際運行過程中，如果水平流速達不到設計值，可以通過調節出水堰高度或曝氣轉刷的垂直位置來改變曝氣轉刷的浸沒深度和調節曝氣轉刷的轉速等措施來調節。
對于T型(xing)氧化溝來(lai)說(shuo)，其溝底坡度(du)(du)和進出水(shui)位(wei)差很小，靠(kao)曝氣轉刷和水(shui)下推(tui)進器的(de)推(tui)動，在溝內產(chan)(chan)生局(ju)部(bu)的(de)水(shui)位(wei)差推(tui)動水(shui)流(liu)，其水(shui)位(wei)差用(yong)來(lai)克服沿程和局(ju)部(bu)水(shui)頭損失(shi)。實際上，起主要(yao)推(tui)動作(zuo)用(yong)的(de)是曝氣轉刷，它推(tui)動氧化溝混合液(ye)產(chan)(chan)生提升(sheng)水(shui)頭h，其與轉刷浸沒深度(du)(du)(I)和線速 度(du)(du)(Vr)有如下關系(xi)：

h=k(Im/Y)Vrn （１）

式中h——曝氣轉刷的提升水頭，m
I——轉刷浸沒深度，m
Y——氧化溝水深，m
Vr——轉刷線速度，m/s
k、m、n—— 試(shi)驗常數

另(ling)外，從混合推動力(li)（PC）指標(biao)來看[1]，

h=Fr/(ρgY)(2)

式中h——曝氣轉刷的提升水頭，m
Fr— 曝(pu)(pu)氣(qi)轉刷(shua)(shua)的混合推(tui)動(dong)力（表示(shi)溝(gou)內混合液達到0.3m/s的平均流速時，１m曝(pu)(pu)氣(qi)轉刷(shua)(shua)所能推(tui)動(dong)的混合液體(ti)積，單位為m3/m2，一(yi)般在200～250m3/m）

由以上兩個公式看出，曝氣轉刷的提升水頭與氧化溝的水深成反比。在設計氧化溝時應根據曝氣轉刷的推動力確定水深，否則氧化溝水深太大會降低溝底流速，容易造成懸浮固體的沉淀。可以采取減少溝底過水斷面的措施，提高溝底流速。
若對轉刷軸線的上下游斷面列能量方程，則曝氣轉刷的提升水頭等于混合液循環一周的水頭損失。若有多個曝氣轉刷，則其提升水頭為流至下一臺轉刷的水頭損失(計算沿程損失時，鋼筋混凝土溝壁粗糙系數n取0.013)。
根據氧化溝的構造情況，每臺轉刷下游均安裝傾角為60°的傾斜擋流板，使水流折向溝底， 推動溝底水流流動，保證溝底混合液充分混合。也可在上游安裝垂直擋流板，這樣局部阻力系數包括彎道阻力系數kb、垂直擋板阻力系數kv和傾斜擋板阻力系數ki。
對于彎道，其阻力系數kb＝0.5～1.0；對于垂直和傾斜擋流板的阻力系數，有人得出如下關系[1]：
kv＝5.4β1.5
ki＝4.3β1.5
式中d——擋流板水下深度，m
Y——氧化溝(gou)水深(shen)，m

故氧化溝的總阻力系數K為：
K=kf+∑kb+∑kv+∑ki
氧化溝總的水頭損失為：
∑h=KV2/(2g)

根據氧化溝(gou)總的(de)水(shui)頭(tou)損(sun)失和(he)所選用(yong)的(de)轉刷(shua)臺數(shu)，可以校核轉刷(shua)總提升水(shui)頭(tou)能否克(ke)服總的(de)水(shui)頭(tou)損(sun)失。若不能則應增設轉刷(shua)或采用(yong)水(shui)下推動器等(deng)輔助措施來保(bao)證達(da)到混合推動要求。

2 導流板的作用

氧化溝直段上的沿程水頭損失相對于彎道的局部水頭損失來說非常小，一般認為僅為10%左 右。以某污水處理廠為例計算一個氧化溝的水頭損失：
【例】一(yi)氧化溝(gou)(gou)的總長度為300m，溝(gou)(gou)總寬20m，有效水深4m。

hf=n2LV2/R4/3=0.0132×300×0.32/(10×4/(10+4+4)4/3)=0.00157m

若彎道(dao)的阻力(li)系數取1.0，則彎道(dao)的局部損失為(wei)：

hb=∑ζV2/(2g)=2×1.0×0.32/2g=0.00918m

沿程水(shui)頭損失占彎(wan)道(dao)局部水(shui)頭損失的0.00157/0.00918×100%＝17%，其中(zhong)還包括了(le)(le)T型氧(yang)(yang)化溝(gou)連通孔的局部水(shui)頭損失，其實(shi)僅(jin)占總的水(shui)頭損失約為10%。因此，理(li)想的彎(wan)道(dao)設計(ji) 對(dui)于保證具有(you)關鍵(jian)作用的渠中(zhong)水(shui)平(ping)流(liu)速來(lai)說是非(fei)常(chang)重要的。為了(le)(le)減少摩阻(zu)，氧(yang)(yang)化溝(gou)在每個(ge)轉(zhuan) 彎(wan)處都(dou)設一個(ge)或多個(ge)導流(liu)板(ban)，可以防止或推遲混合液與壁面的分離，減小旋渦區和二次(ci)流(liu)的產(chan)生，達到降低彎(wan)道(dao)阻(zu)力系(xi)數的目的。設置導流(liu)板(ban)后(hou)，其阻(zu)力系(xi)數按下(xia)式計(ji)算：

1/fc=1/fc1+1/fc2+1/fc3+......+1/fcn

式中(zhong)fc1～fcn——在由n-1個(ge)導(dao)流板分開的轉彎處每一渠(qu)道的局部阻(zu)力系數

這種(zhong)計算類似(si)于電學(xue)上的并聯(lian)電路。

下面再用一例子分析用導流板后局部阻力系數的變化情況：
 【例】有一氧化溝，其彎(wan)道(dao)處的阻力系數(fC)等(deng)于10。當該渠道(dao)被(bei)二(er)個導流(liu)板分開(kai)時，所(suo)形(xing)成的各支(zhi)渠的局部阻力系數為fC1＝15，fC2＝07，fC3＝05，那么，由于彎(wan)道(dao)分割(ge)渠道(dao)，其阻力系數fC為：

1/fc=1/fc1+1/fc2+1/fc3=1/1.5+1/0.7+1/0.5

fc=0.224

由此看出，這個轉彎處的水頭損失減少到沒有分割前轉彎處損失的24.4%，減阻效果非常明顯。
導(dao)(dao)流(liu)(liu)(liu)板(ban)通常是(shi)薄壁結構，因為(wei)薄壁導(dao)(dao)流(liu)(liu)(liu)板(ban)的(de)(de)(de)阻力和(he)摩(mo)阻通常是(shi)忽(hu)略(lve)不計的(de)(de)(de)，否(fou)則就(jiu)要考慮由于它(ta)(ta)對水(shui)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)阻力所產生(sheng)的(de)(de)(de)額外損失(shi)。但彎(wan)(wan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)阻力系(xi)數總是(shi)較(jiao)大，這(zhe)主要是(shi)因為(wei)它(ta)(ta)的(de)(de)(de)曲率半徑較(jiao)小。若導(dao)(dao)流(liu)(liu)(liu)板(ban)偏(pian)置于彎(wan)(wan)道(dao)(dao)處，即它(ta)(ta)的(de)(de)(de)圓心(xin)不在氧化(hua)溝渠道(dao)(dao)的(de)(de)(de)縱向(xiang)中心(xin)線(xian)上，水(shui)流(liu)(liu)(liu)從大斷面進從小斷面出(chu)，這(zhe)樣(yang)可以(yi)增(zeng)加(jia)氧化(hua)溝彎(wan)(wan)道(dao)(dao)出(chu)口的(de)(de)(de)水(shui)流(liu)(liu)(liu)流(liu)(liu)(liu)速，加(jia)強其(qi)紊流(liu)(liu)(liu)程度和(he)沖刷能力，防止固體在隔墻背流(liu)(liu)(liu)處沉(chen)(chen)淀(dian)。實(shi)際工(gong)程中，一般只(zhi)設一道(dao)(dao)導(dao)(dao)流(liu)(liu)(liu)板(ban)，再增(zeng)加(jia)導(dao)(dao)流(liu)(liu)(liu)板(ban)會增(zeng)加(jia)工(gong)程費用，導(dao)(dao)流(liu)(liu)(liu)板(ban)偏(pian)置能夠減少彎(wan)(wan)道(dao)(dao)隔墻背流(liu)(liu)(liu)處活性污泥(ni)等(deng)固體沉(chen)(chen)淀(dian)，從而減少導(dao)(dao)流(liu)(liu)(liu)板(ban)的(de)(de)(de)數量，降低工(gong)程投(tou)資(zi)。山東省某污水(shui)處理(li)廠采用偏(pian)置導(dao)(dao)流(liu)(liu)(liu)板(ban)，其(qi)在試運(yun)行過程中，發現T型氧化(hua)溝的(de)(de)(de)直段全部產生(sheng)污泥(ni)沉(chen)(chen)淀(dian)，但彎(wan)(wan)道(dao)(dao)處沒有產生(sheng)，從而說明了偏(pian)置的(de)(de)(de)導(dao)(dao)流(liu)(liu)(liu)板(ban)具有較(jiao)強的(de)(de)(de)減阻效(xiao)果和(he)防沉(chen)(chen)作用。

3 結語

①溝(gou)中(zhong)斷面(mian)平(ping)(ping)均流(liu)速(su)的(de)動力主要來自于曝氣轉刷和(he)水下推進器，通過(guo)提(ti)升(sheng)水頭和(he)水頭損失的(de)計算(suan)，可(ke)以保(bao)(bao)證斷面(mian)平(ping)(ping)均流(liu)速(su)達到設(she)計值，保(bao)(bao)證混合和(he)推流(liu)達到設(she)計要求，保(bao)(bao)持氧化溝(gou)中(zhong)固體呈懸浮狀態而不致(zhi)沉淀(dian)。

②彎道局部(bu)阻力在整(zheng)個氧化溝中(zhong)比較(jiao)大，設置(zhi)(zhi)導(dao)(dao)流板(ban)可降(jiang)低彎道阻力，導(dao)(dao)流板(ban)的偏置(zhi)(zhi)可減少導(dao)(dao)流板(ban)的數(shu)量(liang)并防(fang)止彎道隔(ge)墻背流處的固(gu)體沉(chen)淀。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章