对城市污水处理厂几个配水问题的探讨

陆少鸣¹，杨立¹，闻占成²
( 1.华南理工大学造纸与环境工程学院,广东广州510640 ；2.郑州大学综合设计研究院,河南郑州450002)

　　摘　要：针对出水不对称条件下配水井的布置方式、污泥回流集泥方式对二沉池均衡排泥的影响、周进周出二沉池布水形式的选择等城市污水处理厂常见的配水问题，结合工程实例进行了分析和比较，并提出了改进建议和措施。
　　关键词：城市污水处理厂；配水；二沉池
　　中图分类号：X505
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2002)10-0061-03

　　目前在城市污水处理厂的几个重要配水环节仍然存在一些有待改进之处。一些常见的配水方法应用于较大规模的污水处理厂时，由于配水情况不易观察和控制，往往达不到对配水的均匀性要求，造成操作管理困难，也影响了运行效果。

1　配水井的形式

　　因维护管理的需要,城市污水处理厂的主要处理单元一般不少于两组,各组处理单元之间通常用配水井来实现均匀配水。配水井从进水至各个配水单元需要保持相似的水力条件，故往往呈几何对称性布置，以此消除由进水的冲击和波动造成的干扰，而工程上常采用溢流式配水井进行重力配水。
　　图1为某城市污水处理厂采用的溢流式配水井布置图。

　　污水从进水管进入内井后，水流方向也由水平转变为向上流，经内井顶部的溢流堰向外井均匀溢流，并在外井形成平稳水面。外井设有两根出水管，分别向两座氧化沟配水。出水管前安装的闸门起控制出水的作用，必要时将闸门关闭即可停止向该氧化沟配水。
　　该厂在配水井的两根出水管上还分别安装了电磁流量计，目的是在配水不均衡的情况下，通过调节出水闸门的开启度加以调整。实际运行中两座氧化沟的配水量有时明显不相等，通过调节出水闸门也只能获得暂时的均衡。由于进水流量不断变化，两沟配水量的比例关系也随之变化，故难以采用手动调节方式保持配水的均匀稳定性。
　　出现这种情况的原因在于向两沟配水的水力条件存在差异。虽然在工艺设计中将两沟相对于配水井进行了几何对称布置，但由于施工和运行方面的原因，配水井出水进入两座氧化沟的水力条件(诸如氧化沟的水位、流速及流态、出水管的入沟角度和标高等)并非能够保持完全一致。溢流式配水井能够维持外井内的水位基本平稳，如果到两沟的水位差和水头损失存在明显差别，只要进水总流量不变，仍然可以通过调节出水闸门使两沟配水量相等，但当进水总流量发生改变时，两部分配水流量的原有比例关系就会遭到破坏。
　　解决上述问题有两种方案：一是在两电磁流量计与电动闸门之间增设自动控制装置以实现自动均衡配水。该方案的不足之处是增加了投资，并使问题复杂化；二是将配水井的外井沿对称轴分隔成两个互不连通的配水室，分别向两沟配水(如图2所示)。只要内井的直径和进水口淹没深度都足够大，能够消除进水冲击造成的波动，其顶部溢流堰的出水就具有沿周均匀性。因此，分隔成两个配水室后各室的水位未必一致，但各室的进水量必然相等。方案二既能有效地解决出水不对称条件下的均匀配水问题，又简单实用，较方案一投资减少，运行更为可靠。

2　二沉池均衡排泥的实现

　　在设计城市污水处理厂时，为了布置紧凑和便于操作管理，往往将两座或几座二沉池合用一座回流污泥泵房。这种布置形式的缺点是容易导致二沉池之间排泥量不平衡(有的二沉池排泥过少，造成污泥在池内过度积累，影响了沉淀效果，甚至会因吸泥机转动扭矩过大而造成停机；有的二沉池则排泥过多，污泥含水率升高，影响了污泥回流效率)。
　　某城市污水处理厂采用了两座二沉池共用一座回流污泥泵房的布置方式，二沉池沉淀的活性污泥经吸泥机和排泥管进入回流污泥泵房的集泥间。在排泥管上未安装计量设施，而仅在进入集泥间的末端处安装有套管阀，用于调节该二沉池的回流污泥量。泵房内共设三台轴流式回流污泥泵(二用一备)，各污泥泵直接从集泥间吸泥，其出泥管汇合成总管后接入配泥井，并向两座曝气池配泥。该系统运行中存在的主要问题是：由于套管阀的出流量大小不易观察，往往到了某二沉池已出现积泥过多的征兆时方知需要进行调整，这必然会影响处理效果，而且也不便于管理。
　　改进上述工艺布置的一个简单措施是在集泥间设置隔墙，在隔墙底部安装连通闸门，隔墙两边则分别布置1～2台污泥泵。大多数情况下隔墙底部的连通闸门关闭，两座二沉池分别由隔墙两边的污泥泵进行污泥回流。因为每台同型号污泥泵的流量大致相同，经过一段时间的运行调整是可以维持两座二沉池之间的污泥量平衡的，仅当需要使用备用泵时才将连通闸门开启，暂时进行共同回流。一般情况下，维修污泥泵耗时较短，修好后仍恢复到分隔回流的运行状态，故产生的影响也很小，不需要加以调整。当然，上述改进方法仅适合两座二沉池共用一座回流污泥泵房的情况。几座二沉池合用一座回流污泥泵房的布置并不多见，也可作出类似的改进。

3　单向、双向布水的利弊

　　我国于20世纪90年代初开始引进周进、周出二沉池技术，直到90年代末投入使用的该类二沉池均属单向布水，其直径＜40m。随着城市污水处理厂建设规模的增大，近两年已见直径达50m的该类二沉池投入运行，并且有单向布水和双向布水两种形式的工程实例。
　　周进、周出二沉池单向布水的优点是能借助吸泥机同向旋转的条件，在吸泥机上安装配水槽的浮渣刮板以便及时清理浮渣，但是单向布水需要环池一周，当池径较大时则布水流程过长的缺点就越加明显，主要表现为三点：①变截面配水槽内的水位差随着流程加长而增大，首尾布水孔之间的单孔布水量之差也越大，即使可以通过改变孔距来维持线流量不变，但对布水的均匀性还是有不利的影响；②等截面配水槽内环槽流速过低的区段越长则造成污泥在槽内沉淀的现象就越严重，不利于末端布水；③为了减小配水槽内的水面比降，配水槽的设计环槽流速通常会参考最小自净流速选取，因此配水槽的断面面积与环槽流量大致成正比。由于单向布水的环槽流量大，故单向布水槽所需的断面面积也较大，工程投资相应会增加。
　　周进、周出二沉池如果采用双向布水，其环槽流程和流量均只有单向布水的一半，因此能够克服单向布水的一些缺点。双向布水需要保证流量对称分配，可以采用类似于溢流式配水井的方式来布置配水槽的入口，使进水管具有足够的进水淹没深度，将水流由水平方向转变为向上流，然后向两侧对称溢流，但是双向布水不能依靠吸泥机自动撇除配水槽内的浮渣，这给运行管理带来不便。特别是对于氧化沟工艺，由于混合液污泥浓度很高(MLSS达到4～6g/L)，往往会在氧化沟中出现上浮污泥，当上浮污泥随混合液流入二沉池的配水槽后，没有随水流从布水孔下潜的那部分将积在配水槽内形成大量浮渣。
　　对近期投入使用的分别采用双向布水和单向布水的周进、周出二沉池(直径为50m)的运行情况进行了比较，发现两者的沉淀效果都符合工艺要求，布水均匀性也没有明显区别，但是单向布水沉淀池的配水槽内基本没有浮渣，运行效果更好。根据对实际工程的考察情况来看，尽管双向布水较单向布水在理论上存在某些优点，但是对直径≤50m的周进、周出二沉池仍然适宜采用单向布水。

4　结语

　　①进行重力流配水时，若配水井至各配水单元的水力条件不对称则可将溢流式配水井分隔成与各配水单元逐一对应的若干独立的配水室，利用均匀溢流来实现均匀配水，该方法简单可靠。
　　②二沉池共用回流污泥泵房时容易造成各池排泥量的不均衡，此时可将泵房集泥间分隔成与二沉池逐一对应的集泥室，内设污泥泵进行独立回流，以此保证各二沉池实现均衡排泥。当某台泵发生故障时，可打开连通阀门与相邻泥室共同回流，从而减少了备用泵的数量。
　　③对于直径为50m的周进、周出二沉池，采用单向布水的沉淀效果与双向布水基本相当，而且不存在后者的配水槽内浮渣无法清理的问题。因此，对于直径≤50m的周进、周出二沉池，采用单向布水形式仍具有一定优势。

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　　收稿日期：2002-04-22