奥伯尔氧化沟设计应注意的几个问题

汤小玲 周扬秋 梁新和
长岭炼油化工有限责任公司

　　目前，我国氧化沟应用的类型主要有多沟式氧化沟和奥伯尔氧化沟两种。长岭炼油化工有限责任公司(以下简称长炼)的奥伯尔氧化沟为三条同心曝气沟，见图1，由广东某石油化工设计院设计。污水从外沟进入，然后依次流入内沟，曝气池混合液出水流入二沉池，回流污泥由二沉池再打入氧化沟外沟。氧化沟尺寸为60×50×4.5(m)，水力停留时间为19.24h，设计处理量为500t/h，可通过调整变频、转碟浸没深度及运行台数来调整沟内溶解氧浓度。长炼奥伯尔氧化沟于九七年十二月投用，运行时间近两年。《浅谈奥伯尔氧化沟的溶解氧控制》一文主要从管理着手，解决溶解氧控制问题。本文将对施工和运行过程中暴露出的问题及影响进行讨论，以供设计、施工人员参考，希望所有问题在前期阶段解决，为构筑物运行提供良好的外部条件。

1　工艺参数

　　转碟浸没深度：430-530mm
　　污泥浓度：5g/L
　　不同浸没深度下的碟片充氧能力见表。

　　注：转碟最大转速为50rpm，此条件下的充氧能力即最大充氧能力，转碟浸 没深度为430mm时，充氧能力取0.78kgO2/h。

2　问题讨论

2.1　　构筑物漂浮
　　九七年五月，正在安装设备的l^＃氧化沟出现漂浮。氧化沟漂浮的主要原因是南方季节多雨，地下水位较高，而构筑物周围又没有考虑排水设施，无法降低地下水位，结果地下水的浮力把空载的氧化沟托起，导致氧化沟上浮。而氧化沟复位的整改措施却又费时、费力、费钱，还无法恢复原状，影响设备水平安装。
2.2　　溶解氧控制
　　奥伯尔氧化沟一般是由三个闭路环形沟道以串联方式组成，其中每个沟通充氧程度不同，因而在各沟道内创造了不同的环境。三条沟的容积比例一般为50：33：17，而溶解氧的阶梯比例为0：1：2，外沟供氧量通常为计算需氧量的50%～70%，以确保硝化、反硝化反应同时在外沟发生。
　　长炼氧化沟一、二、三沟的转碟设置分别为8、4、2组，带动一、二、三轴(一至三沟有三根轴)转碟转动的电机功率分别为75、45、22kW，，一、二、三沟轴上的碟片数分别为26、24、22片，外沟碟片数占总数的59.43%。从设计数据来看，外沟供氧量应满足0、1、2工艺的需求。但实际运行的结果是当来水负荷高时，一、二、三轴转碟都高频运转，内沟溶解氧仍然很低；当来水负荷较低时，停运单轴转碟，外沟溶解氧仍相当高。但停运单轴转碟，会降低混合能力，而使污泥浓度、污水负荷等呈阶梯状。溶解氧出现异常，大致有以下几个原因：
　　a.因为来水有机负荷比设计值低，氧化沟总的供氧量大于实际需氧量，外沟供氧量占总供氧量的61.47%｛(8×26×0.96)/(8×26×0.96+4×24×0.93+2×23×0. 7 8)｝，是0、1、2工艺需氧量的149.76%，因而不利于工艺控制。氧化沟供氧量为(8×26 ×0.96+4×24×0.93+2×23×0.78)=324.84kg/h，而需氧量只在265.9kg/h左右 。需氧量=去除的BOD—剩余的BOD+去除氨氮的需氧量—剩余污泥中氨氮的需氧量—脱硝中获得的氧，氧化1mg氨氮需要4.5mg的氧，还原1mg硝酸氮可产生2.86mg的氧，代进经验参数后，氧化沟需氧量计算公式如下：

　　O=Q［｛(S_o-S)/(1-e^-kt)｝-1.42Px×(Vss/Tss)+4.5(N_o-N)-2 .6ΔN03］

　　实际需氧量转换成标准氧量为：
　　SOR=AOR×C_s／(α(βC_∞-CL)×θ^T-20)
　　C_L：氧化沟中所需溶解氧，取2mg/L
　　C_s：海平面高度和20℃时清水中的饱和溶解氧，9.07mg/L
　　α：污水传氧速度与清水传氧速度之比，取0.9
　　β：污水中饱和溶解氧与清水饱和溶解氧之比，取0.97
　　θ：温度校正系数，通常为1.024，温度取30℃
　　C_∞：污水温度时的清水表面饱和值
　　b.氧化沟水位由外沟至内沟逐渐降低，即内沟单片转碟的充氧能力低于外沟的碟片，内沟碟片实际充氧能力小于计算值。内沟设计水位(36.90m)比外沟(36.95m)低50mm。
　　C.由于设备本身方面的原因，三轴转碟不能高频运行，因而内沟充氧能力又受到限制。
　　d.由于氧化沟漂浮及施工方面的原因，在确保同一合减速机各轴承座水平的同时，不同减速机的轴之间产生了高差，因而各轴转蝶的浸没深度不同，影响了各沟的充氧能力。
　　e.由于设备方面的原因，轴承座不能浸水。为保证设备正常运行，氧化沟出水堰降低了50mm，既内沟水位又减少了50mm，所以内沟单片转碟充氧能力的降低幅度大于外沟。由于各轴转碟浸设深度不同，氧化沟水位降低后，各轴转碟充氧能力降低幅度也不同，不利于溶解氧的控制。
2.3　　偏差影响
　　a.由于氧化沟漂浮及施工方面的影响，导致转碟轴承座之间产生了高差，各轴碟片浸没深度不同，充氧能力不同，溶解氧控制难度加大，给操作工带来了不便。
　　b.转碟浸没深度设计值为430-530mm，但未说明以什么水位为标准。由于内、外沟水位相差50mm，如设计值以外沟水位为准，没有施工误差的话，则内沟转碟浸没深度的调节值为380-480mm，内沟转碟充氧能力较低。因此，在确定内沟曝气设备数目时，应考虑曝气设备充氧能力降低的因素。
　　C.由于出水堰降低，因而改变了水力停留时间。

3　建议

3.1　　溶解氧控制
　　a.限制充氧
　　奥伯尔氧化沟的运行模式国外已有限制充氧和富余充氧等模式。限制充氧即外沟充氧受到限制。以便允许硝化/反硝化同时在此发生，从而达到最高脱氮率。有经验表明：限制充氧模式中外沟供氧量是整个系统供氧量的50%，中沟为35%，内沟为15%。外沟限制充氧后，充氧能力相对降低。在低负荷状态下，可通过变频降低转速而不需停运单轴转碟，因而保证了氧化沟外沟污泥浓度、污水负荷等呈均匀状态。限制外沟充氧就必须增加其他沟的充氧量，因此需要在设计过程加以考虑。
　　b.富余充氧
　　在国家暂不考核总氮的情况下，可利用硝化作用把氨氮转变成硝酸盐氮，从而达到去除氨氮的目的，利用硝化系统可以去除大约57%的氮。富余充氧因沟内溶解氧控制较高，同时少了脱硝过程补充的氧，因而供氧量要比限制充氧多24%左右。富余充氧还因为少了反硝化过程(还原1克硝酸氮可产出3克的碱度)，氧化沟进水PH值相对0、1、2工艺要控制得高，以提供氧化氨氮所需要的碱度。
　　3.2　防漂浮
　　南方季节多雨，地下水位较高。氧化沟池容大，施工过程中易漂浮，为防止这些较大池容的构筑物漂浮，可在构筑物周围设防漂浮井，在井内架设潜水泵以降低地下水位。同时，防漂浮井还可在构筑物检修时发挥它的作用，防止空载的构筑物漂浮。防漂浮井相当于普通集水井，池壁用红砖干砌、不用砂浆粉刷，以保证透水性，每个井的井壁上设两个?300的通水孔，集水井数量可视构筑物大小而定。

参考文献
　　［1］米克尔G·曼特布鲁斯A·贝尔著，袁懋梓译，《污水处理的氧 化沟技术》，中国建筑出版社，1988
　　［2］王凯军，《氧化沟的设计方法讨论》，中国给水排水，1999.1
　　［3］梁新和，汤小玲，李宏青，《浅谈奥伯尔氧化沟的溶解氧控制》，炼油设计 ，1999.10