導(dǎo)流墻的設(shè)置對(duì)氧化溝內(nèi)水體流速的影響論文
摘要：通過(guò)筆者的研究和工程實(shí)踐，總結(jié)出導(dǎo)流墻對(duì)氧化溝內(nèi)水體流速的影響，對(duì)改善氧化溝彎道池底積泥所起的作用。當(dāng)氧化溝導(dǎo)流墻半徑小于溝寬的一半時(shí)，導(dǎo)流墻偏心設(shè)置,導(dǎo)流墻偏心距一般在0.5m左右；導(dǎo)流墻半徑等于或大于溝寬的一半時(shí)，導(dǎo)流墻可以不偏心設(shè)置。另外，還就目前氧化溝的設(shè)計(jì)和建造中出現(xiàn)的問(wèn)題提出了相關(guān)的建議。
論文關(guān)鍵詞：氧化溝,導(dǎo)流墻,偏心設(shè)置,偏心距,積泥,流速分布
由荷蘭中央應(yīng)用研究院衛(wèi)生工程研究所帕斯維爾(A· Pasveer)博士設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的第一家氧化溝處理廠于1954年在該國(guó)的沃紹本(v0or—shopen)建成投產(chǎn)以來(lái)．這一獨(dú)特的處理技術(shù)很快為世界所公認(rèn)。至1975年，各國(guó)已建成558座氧化溝污水處理廠；到1976年，加拿大已擁有90座氧化溝處理廠；進(jìn)入80年代以來(lái)．我國(guó)建成投產(chǎn)的氧化溝污水處理廠已逾百家。
氧化溝工藝具有下列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：
①兼有推流型反應(yīng)池和完全混臺(tái)型反應(yīng)池的特點(diǎn)，有利于克服溝內(nèi)污水的短流現(xiàn)象，提高緩沖能力；
②具有明顯的溶解氧濃度梯度．比較適臺(tái)于硝化一反硝化生物處理工藝；
③在整個(gè)氧化溝流程中，功率密度的不均勻分布有利于氧的傳質(zhì)。液體的混合和污泥絮凝；
④整體體積功率密度較低，可以節(jié)約能源、降低能耗；
⑤污水的循環(huán)量是進(jìn)水的十倍甚至數(shù)十倍，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力；
⑥管理維護(hù)比較方便。
當(dāng)然，氧化溝工藝也有不足之處，幾乎普遍存在著彎道處池底積泥及局部水頭損失過(guò)大現(xiàn)象。在氧化溝彎道處,存在局部水頭損失,一般彎道處的局部水頭損失比沿程水頭損失要大得多,設(shè)法降低彎道處的水頭損失對(duì)減少氧化溝的總水頭損失有重要作用。同時(shí),水流經(jīng)過(guò)彎道后,溝內(nèi)側(cè)的流速將減小,導(dǎo)致斷面流速分布的不均衡,使得下游溝道的內(nèi)側(cè)易發(fā)生懸浮物沉淀,對(duì)氧化溝的運(yùn)行效果有一定的影響。為了減小彎道處的水頭損失,氧化溝在每個(gè)轉(zhuǎn)彎處可設(shè)置導(dǎo)流墻,可以防止或推遲混合液與壁面的分離,減小旋渦區(qū)和二次流的產(chǎn)生,降低彎道阻力,同時(shí)改善下游溝道的斷面流速分布,減少下游溝道的懸浮物沉淀[1]。目前,一般認(rèn)為導(dǎo)流墻應(yīng)偏心設(shè)置,即導(dǎo)流墻的圓心與彎道的圓弧不同心,改變下游斷面流速分布不均的作用效果更好[2]。但導(dǎo)流墻偏心距的大小目前主要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定,筆者從工程實(shí)踐上就氧化溝導(dǎo)流墻的設(shè)置問(wèn)題進(jìn)行了分析。
1.氧化溝流速分布的現(xiàn)狀
氧化溝是一種延時(shí)曝氣系統(tǒng)。為了獲得其獨(dú)特的混合和處理效果，混臺(tái)液必須以一定的流速在溝內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。一般認(rèn)為，最低流速應(yīng)為0．15 m／s，不發(fā)生沉積的平均流速應(yīng)達(dá)到0．3～0．5 s。
氧化溝的曝氣設(shè)備一般為曝氣轉(zhuǎn)刷和曝氣轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)劇的浸沒(méi)深度為250～300 mm，轉(zhuǎn)盤的浸沒(méi)深度為480～530 mm。與氧化溝水深(3．0～3．6m)相比，轉(zhuǎn)刷只占了水深的1／10～1／12，轉(zhuǎn)盤也只占了1／6～1/7，因此造成氧化溝上部流速較大(約為0.8～1.2 m，甚至更大)，而底部流速很小(特別是在水深的2／3或3/4以下，混合液幾乎沒(méi)有流速)，致使溝底大量積泥(有時(shí)積泥厚度≥ 1．0 m)，大大減少了氧化溝的有效容積，降低了處理效果，影響了出水水質(zhì)。
2.改善氧化溝流速分布措施的研究
為改善氧化溝液流的流速分布，防止或減少溝內(nèi)的污泥沉積，不少人做過(guò)多種研究和改進(jìn)，例如：改轉(zhuǎn)刷和轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)為射流曝氣、導(dǎo)管式曝氣，在氧化溝內(nèi)加裝推進(jìn)器，研制新型曝氣機(jī)等。筆者經(jīng)過(guò)多年的研究和現(xiàn)場(chǎng)改裝檢測(cè)，認(rèn)為加裝前后導(dǎo)流墻的方法比較簡(jiǎn)單有效。目前部分轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤式氧化溝中也安裝了導(dǎo)流墻，但導(dǎo)流墻尺寸和安裝位置都不到位，對(duì)水力性能的改善和流速的分布都沒(méi)有達(dá)到所要求的狀態(tài)，而且國(guó)內(nèi)一般只加裝后導(dǎo)流墻。根據(jù)國(guó)外文獻(xiàn)資料介紹以及筆者近幾年的室內(nèi)和半生產(chǎn)性試驗(yàn)，認(rèn)為在曝氣轉(zhuǎn)刷或曝氣轉(zhuǎn)盤上游和下游分別加裝前、后導(dǎo)流墻，對(duì)改善轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤式氧化溝的水流速度和流速分布具有非常明顯的效果，轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤的充氧能力和理論動(dòng)力效率也有明顯的提高。
3.導(dǎo)流墻偏心距的設(shè)置建議
如果導(dǎo)流墻的半徑等于溝寬的一半,在不考慮彎道阻力特點(diǎn)的情況下,導(dǎo)流墻應(yīng)不偏心設(shè)置,即偏心距為0;在距離隔墻不到一半溝寬的斷面內(nèi),斷面平均流速是小于整個(gè)溝寬上的斷面平均流速的,如果導(dǎo)流墻的半徑小于溝寬的一半,導(dǎo)流墻若不偏心設(shè)置,顯然下游導(dǎo)流墻內(nèi)側(cè)的流速小于外側(cè)的流速,此時(shí)導(dǎo)流墻應(yīng)向上游溝道偏心;在距離隔墻超過(guò)一半溝寬的斷面內(nèi),斷面平均流速是大于整個(gè)溝寬上的斷面平均流速的,如果導(dǎo)流墻的半徑大于溝寬的一半,導(dǎo)流墻若不偏心設(shè)置,下游導(dǎo)流墻內(nèi)側(cè)的流速大于外側(cè)的流速,此時(shí)導(dǎo)流墻應(yīng)向下游溝道偏心,考慮到氧化溝彎道的阻力特點(diǎn),即彎道內(nèi)側(cè)由于流線彎曲程度比較大,阻力比較大,彎道外側(cè)則阻力較小,一般不考慮導(dǎo)流墻向下游溝道偏心。
實(shí)際工程中的氧化溝,在設(shè)置兩道導(dǎo)流墻時(shí), R= 1/3b , R2= 2/3b;在設(shè)置一道導(dǎo)流墻時(shí),一般R= 1/2b。大多數(shù)場(chǎng)合下,氧化溝只設(shè)置一道導(dǎo)流墻。此外,導(dǎo)流墻在下游引伸L長(zhǎng)度,一般L= R [3]。導(dǎo)流墻有偏心設(shè)置和不偏心設(shè)置兩種,在偏心設(shè)置的情況下,偏心距一般在0. 5m 左右,最多不超過(guò)1m。當(dāng)導(dǎo)流墻的半徑等于一半溝寬時(shí),一般不偏心設(shè)置。從工程運(yùn)行情況來(lái)看,基本上達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
4．結(jié)束語(yǔ)
①氧化溝加裝上、下游導(dǎo)流板是改善氧化溝流速分布、提高充氧能力的最佳方法和最方便的措施。
②導(dǎo)流板與其他改善措施相比，不僅不會(huì)增加動(dòng)力消耗和運(yùn)轉(zhuǎn)成本，而且還能夠較大幅度地提高充氧能力和理論動(dòng)力效率。
③氧化淘的溝深以3.0～3．5 m比較適中，最好在3.0 m 左右。氧化淘過(guò)深(如4.0 m 甚至到6.0 m)則弊病較大：a上、下層流速相差較大，混合液濃度不均勻，處理效果較差；b．底部流速小，很容易積泥。
④氧化溝的導(dǎo)流墻半徑大于或等于溝寬的一半時(shí),可不偏心設(shè)置;導(dǎo)流墻半徑小于溝寬的一半時(shí),一般偏心設(shè)置,偏心距可考慮在0.5m左右。
⑤對(duì)于同一半徑的導(dǎo)流墻,溝寬越大,偏心距越大;溝寬越小,偏心距越小。
參考文獻(xiàn)：
[1]李偉民,鄧榮森,王濤,等.水下推動(dòng)器對(duì)氧化溝混合液的循環(huán)作用[J].中國(guó)給水排水, 2003, 19 (9): 45- 47.
[２]趙星明,徐志偉.氧化溝的水頭損失計(jì)算與導(dǎo)流板偏置的作用[J].中國(guó)給水排水, 2000, 16 (7): 35- 37.
[３]汪大翠,雷樂(lè)成.水處理新技術(shù)及工程設(shè)計(jì)[M].第1版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2001.
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