奧貝爾氧化溝曝氣機組改造實例

閆法龍 李 霞

(大同煤礦集團有限責任公司生活污水處理分公司，山西 大同 037003)

0 引言

同煤集團生活污水處理分公司位于大同市南郊區，2008年建成投運，主要收集處理同煤集團平旺地區及部分廠礦的生活污水，采用奧貝爾氧化溝工藝，設計處理能力為4萬t/d，設計出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準，該廠于2015年完成提標改造，出水達到一級A標準。該廠出水一部分供電廠回用，剩余部分排入口泉河，該廠的建設運行對同煤集團循環經濟的發展和大同市礦區地表水的改善都具有積極地作用。

1 奧貝爾氧化溝工藝概述

污水中存在的COD,NH3-N、磷等污染物質嚴重污染了水體，易引起水體的富營養化，導致水體發黑變臭，奧貝爾氧化溝因工藝流程簡單、運行管理方便、出水水質穩定等優點，在城鎮生活污水處理中應用較為廣泛，見圖1。

生活污水通過收水管網流入進水井，通過粗格柵的攔截過濾去除一部分較大的固體垃圾，較小的固體垃圾經細格柵進一步去除，污水中含有的無機固體顆粒經旋流沉砂池分離去除，之后污水進入生化處理階段，首先進入厭氧池，在厭氧池內生活污水與活性污泥充分接觸并降解部分有機物，同時進行聚磷菌體內磷的釋放和硝酸鹽的反硝化，然后污水進入奧貝爾氧化溝，在氧化溝曝氣機對活性污泥不斷的充氧攪拌下，活性污泥開始分解、氧化、吸收污水中含有的有機物、氮、磷等污染物質，以達到去除水中污染物質的目的，氧化溝出水進入二沉池，在二沉池進行泥水分離后進入后續構筑物進行深度處理。

2 奧貝爾氧化溝工藝特點

該廠設計兩組氧化溝，主要動力傳動裝置為減速機，單溝37 kW減速機4臺、22 kW減速機8臺。該工藝需要氧化溝曝氣機組不停運轉，以達到對氧化溝充氧和攪拌的目的。氧化溝曝氣機組的作用主要表現在四個方面：一是向水中供氧，保證活性污泥生存繁殖必要的溶解氧；二是推進水流前進，使泥水混合物在氧化溝內循環流動；三是保證氧化溝內活性污泥處于懸浮狀態；四是保證溶解氧、污染物質、活性污泥充分混合。因此，曝氣機組是氧化溝的核心設備，而減速機高故障率影響了曝氣機組的正常運行，對氧化溝的處理效率、出水水質的合格達標具有關鍵性影響。

同煤集團生活污水處理分公司自2008年投產運行后，曝氣機組驅動設備采用國產設備，一直存在著減速機齒輪易損、故障頻繁、維修困難、維修費用高等問題，隨著時間的推移，上述問題越來越嚴重，甚至出現故障速度大于維修速度的情況，在此情況下，曝氣機組已不能滿足生產需要，嚴重影響污水處理廠的正常生產運行。

3 氧化溝曝氣轉碟存在的問題

1)曝氣轉碟減速機易出現油封漏油、齒輪打齒、軸承損壞等現象，基本每周都有減速機故障，維修工人勞動強度大，維修費居高不下。

2)由于曝氣轉碟減速機故障，導致氧化溝溶解氧不足、攪拌不勻，影響污水處理效果。

3)由于減速機與曝氣轉碟水平軸直接連接，維修減速機時需將曝氣轉碟水平軸吊起固定，導致維修困難。

4 氧化溝機組問題的原因分析

1)氧化溝轉碟曝氣機組采用的為單支承式的結構形式，此種形式使減速機的輸出軸不僅要傳遞輸出扭矩而且要承受較大的徑向負荷，這種復雜的受力易造成減速機出現輸出軸端油封損壞而漏油、齒輪打齒、軸承損壞等現象，從而影響了減速機的使用壽命。

2)氧化溝轉碟曝氣機組的安裝基礎采用預埋鋼板的形式，氧化溝曝氣機組從2008年開始運行，經過長時間設備啟動負荷的沖擊，預埋鋼板基礎容易出現松動現象，使設備運行時產生抖動和偏移，影響了設備的同軸度精度，從而增加了減速機的故障率及設備的運行維護費用。

5 對氧化溝機組的改造方案

1)在動力傳動裝置減速機與曝氣機的水平轉軸之間增設一套前端軸承座支承部件，前端軸承座支承的一端與減速機通過聯軸器相連，聯軸器之間采用彈性柱銷(尼龍棒)連接方式，另一端通過法蘭與曝氣機的水平轉軸相連。這樣曝氣機的水平轉軸的自身重力及旋轉運行時產生的復雜受力不直接作用于減速機的輸出軸上，而是由前端軸承座支承與后端軸承座支承共同承受，減速機的輸出軸只傳遞扭矩的作用，從而提高了減速機的運行可靠性、延長了減速機的使用壽命。此外這種雙支承結構形式的曝氣機組在維修減速機時比較方便，在不用起吊曝氣機水平轉軸的情況下松開聯軸器的連接就可以進行。

2)拆除原基礎上的預埋鋼板并按設備定位尺寸的要求在基礎上打預留孔，采用不銹鋼地腳螺栓埋設混凝土灌注的方法重新對氧化溝轉碟曝氣機組進行安裝，用以解決設備基礎預埋鋼板松動的問題。改造前后曝氣機組的安裝形式如圖2，圖3所示。

6 氧化機組改造后的情況

由于污水處理廠肩負著改善環境和消減污染物的重要任務，因此，改造只能在污水處理廠運行的情況下進行，為了保證改造工程質量并且不影響出水水質，曝氣機組改造只能逐臺改造，上一臺改造完成，運行正常后，才能改造下一臺，每臺曝氣機組的改造時間20 d左右。2013年10月初氧化溝所有曝氣機組共24套全部改造完成，運行至2014年7月發現，曝氣機組轉動平穩，減速機振動明顯減小，機械噪聲低，減速機油封漏油和打齒現象出現頻率遠低于改造前，維修費用也大幅下降，減速機故障時，只需將尼龍棒抽出，曝氣機水平軸無需起吊，提高了維修時的安全性。

7 結語

改造過程中，應注意減速機、中間軸承座、轉碟尾端軸承座三者之間的同心度;地腳螺栓灌漿時應使用高標號水泥，養護合格后才能進行試車;改造曝氣機組運行后，應經常檢查地腳螺栓的緊固程度，避免因地腳螺絲松動造成曝氣機組的損壞;改造應有序進行，避免因改造出現出水水質超標的現象;污水廠曝氣機動力傳動裝置應盡量選用中上等質量的設備，可有效降低設備故障率;聯軸器連接盡可能采用彈性柱銷方式，運行時可抵消因設備水平位移造成的部分不良影響;污水處理采用表面曝氣方式時，在設計階段應按雙支撐結構進行設計。

通過對奧貝爾氧化溝曝氣機組的改造，保障了曝氣機組的運轉率，提高了出水質量，實現了污水處理廠的穩定運行。

[1] 王亞南.奧貝爾氧化溝工藝運行機理研究[J].北方科技研究中心，2014(16)：24-26.

[2] 張晶晶.淺析奧貝爾氧化溝的特性分析與運行理論[J].中國科技報，2013(4)：109-110.