生化处理中的氧化沟工艺

氧化沟反应池的工艺设计

反应池工艺设计计算参数
氧化沟反应池的工艺设计计算参数值，可采用延时曝气活性污泥法中所建议的参数值。
(1)进水BOD5与CODcr浓度之比应大于0.3；
(2)当污水处理的目标为含硝化和生物脱氮时，氧化沟的主要技术参数，一般可按下表的规定确定。

含硝化和反硝化氧化沟的主要技术参数
项目	单位	参数值	项目	单位	参数值
污泥浓度(MLSS)Nw	mg/L	2500-4500	污泥龄θc	d	10-30
污泥负荷Fs	kgBOD5/(kgMLVSS·d)	0.05-0.10	污泥产率Y	kgVSS/kgBOD5	0.3-0.5
	kgNH3-N/(kgMLVSS·d)	0.05-0.10	每公斤BOD5需氧量Ow	kgO2/kgBOD5	1.6-2.5

(3)氧化沟沟内平均流速应大于0.3m/s；
(4)二次沉淀池的主要技术参数：表面水力负荷率宜采用12-18m3/m2·d(0.5-0.75m3/m2·h)；污泥回流比宜采用50%-200%。

反应池工艺设计
(1)确定反应池容积
氧化沟活性污泥法反应池的计算，主要是指氧化沟反应池容积的计算，不包含二次沉淀池，因二次沉淀池内不供氧，活性污泥微生物对有机物的代谢作用主要在反应池进行。因此，把氧化沟反应池看作是一个生物反应器，而把二次沉淀池仅看作是一个固、液分离器和污泥浓缩器。
计算氧化沟反应池容积。计算公式：Vc=YQ(So-Se)/KdX
式中 Vc碳化和硝化阶段所需反应池容积，m3；Q-污水设计流量，m3/h；X-曝气池内污泥浓度，mg/L；Y-产泥系数；
Kd-细菌的内源呼吸系数；S0-进水BOD5浓度mg/L；Se-出水BOD5浓度mg/L。
一般污水中有机物质浓度用BOD5表示，但由于BOD5测试时间较长，不宜及时反映水质的变化情况，大多改用测试快又能及时反映水质变化的CODcr表示。有时侯浓度还需增加其他物质如NH3-N。一般在有BOD5数据时，可直接计算出反应池容积；如果没有BOD5而
有COD数据时，需找出BOD5与CODcr的比值(一般由实验求得)，再换算出BOD5数据后，进行反应池容积的计算。
①对于污水中NH3-N含量不高，不要求脱氮时，反应池容积可按上述公式Vc计算，用BOD5或相当CODcr计算出碳化和硝化阶段的容积(Vc)。再用NH3-N计算出一个容积(Vn)与前者进行复核。取其大者为计算结果。
②对于污水中NH3-N含量较高，要求脱氮时，反应池容积采用BOD5或相当CODcr计算出碳化和硝化阶段的容积(Vc)。而脱氮的反硝化阶段所需要的容积(Vn)必须用NHx-N计算。反应池所需要的总容积(V)将是两者之和。Vn=Q(So-Se)/XNv
式中 VN--脱氮的反硝化阶段所需反应池容积，m3；
Nv--容积负荷率，BOD5·kg/m3·d。
由于Nv目前需通过试验求得，计算容积的公式尚不够成熟，故有时VN可按Vc的1/3--1/4取值。
氧化沟反应池总容积为：V=Vc+VN
(2)确定曝气设备所需功率
曝气设备所需功率取决于处理污水所需要的氧量。计算方法是从去除BOD5的量中扣除排放剩余污泥的BOD5量。当考虑氨氮氧化的需氧量时，应扣除用于细胞合成的氨氮量并计入反硝化作用放出的氧。
O2=Q{(So-Se)/1-e^-kt -1.42Px(VSS/SS)+4.5(No-Ne)-0.56Px(VSS/ss)-2.6△NO3}
式中 O2--需要的氧量，kgO2/d；Q--污水量，m3/d；So--进水BOD5浓度，mg/L；So出水BOD5浓度，mg/L；
K--BOD5速率常数，d^-1；T--BOD5试验天数，d；Px--剩余污泥排放量，kg/d；VSS/SS--污泥中挥发性污泥比，%；
No--进水氨氮浓度，mg/L；Ne--出水氨氮浓度，mg/L；△NO3--还原的硝酸盐氮，mgNH3--N/L。
标准耗氧量的计算：O2=O2·Csm(20)/α(β·Csm(T)-Ct)*1.024(T-20)
式中 O2--标准状态耗氧量，mg/L；Csm(20)--20℃时清水中的饱和溶解氧浓度，mg/L；
Csm(t)--T℃时清水中的饱和溶解氧浓度，mg/L；a--氧转移折算系数，a=Kla(污水)/Kla(清水)；
β--氧溶解度折算系数，β=Cs(污水)/Cs(清水)；T--污水温度，℃；Ct--氧化沟中的平均溶解氧浓度，mg/L。
根据计算求得的反应池需氧量，就可根据曝气设备标准氧转换率计算反应池所需的总功率。然后根据氧化沟反应池的几何形状及布置，确定曝气设备的数量和尺寸。
当污水处理仅要求硝化时，只需控制最小溶解氧为1.5--2.5mg/L即可，不是十分严格。
当污水处理还要求脱氮时，要严格控制溶解氧浓度：好氧区为1.5--2.Omg/L；缺氧区为<0.5mg/L，并保证必要的缺氧区。
(3)自动控制系统
氧化沟一般设两套自动控制系统。
①定时控制：在一定时间间隔控制进水闸门和出水溢流堰的启闭和转换，控制曝气设备运行的启动或停止。这套系统多用于交替工作的氧化沟系统；
②溶解氧控制：在氧化沟特定位置设置溶解氧探头，根据池中溶解氧浓度控制曝气设备的启动或停止，以便在满足运行要求的前提下最大限度地节减动力消耗。
(4)反应池工艺设计
氧化沟的形式很多，目前用于石油化工企业污水处理的有二沟式、三沟式、多沟式及奥贝尔式等多种形式。在设计时尚需注意以下几点：
①容积分配比例：二沟式是一用一备，故两沟容积分别为计算容积；三沟式是考虑中间沟始终运行，而两侧沟一个运行(曝气)另一个用于沉淀，故容积将被三沟平分，即三沟的容积之和为总容积；多沟式的容积分配也类同三沟式；奥贝尔式如为三沟，且要求考虑运行方式和效益，三个沟的容积分配比例一般推荐(从外沟到内沟为序)为总容积的0.50：0.33：0.17；沟间壁底部设连通孔，用其过流速度略高于0.3m/s来确定连通孔的面积，见图4-9。
②曝气设备的布置：曝气设备在满足氧需求量的同时，必须推动沟内混合液循环流动并能保证混合液的流速达到一定的要求，否则，混合液中的活性污泥会发生沉淀，影响处理效果。推动功能的指标，以氧化沟内混合液达到0.3m/s的平均流速时，曝气设备的总功率与氧化沟的有效体积之比来表示，单位为W/m3。在单池工艺条件下，单位体积混合功率为5-25W/m3时就不会发生沉淀。一般混合液的输入功率应大于10W/m3。如果不能满足时，可以设置一定数量的水下搅拌推流器来补充加强混合的功率，以满足要求。
氧化沟内水深需根据曝气设备及实际运行要求而定。采用曝气转刷时，水深宜取2.5m以内；采用曝气转盘时，水深宜取4.5m以内；采用表面曝气设备时，水深宜取5m以内。曝气设备之间的距离宜≤40m。
③进水和出水口的位置：进水及回流污泥位置宜布置在氧化沟反应池的缺氧区，且与曝气设备保持一定距离，促使系统形成缺氧区，使生物脱氮过程有一个良好的反硝化阶段，并获得较低的污泥容积指数。出水位置可布置在进水区另一侧，避免短流产生。出水处设有可升降滗水器或调节堰，便于调整曝气设备的浸深。
④导流墙与导流板：为保持氧化沟内具有使污泥不沉积的流速，减少能量损失，沟内需设置导流墙与导流板。一般在较宽(大于9m)氧化沟的转折处设导流墙，使水流平稳转弯，维持一定的流速。另外，距曝气设备之后一定距离内，在水面以下应设置导流板，使水流在横断面内均匀分布并增加水下流速。同时要注意导流板的淹没深度，避免由于调低出水堰口时，因水位下降而使导流板顶露出水面。导流墙与导流板目前尚无计算公式可循。建议上游挡水导流板距曝气器1.5-2.Om，下游压水导流板距曝气器2.0-3.0m。
⑤曝气设备的选择：确定氧化沟反应池需氧量之后，将根据氧化沟反应池的实际需要，选择曝气设备。
氧化沟反应池专用的曝气设备有：曝气转刷、曝气转盘、表面曝气机等。
氧化沟反应池中设置曝气设备的目的：是在推动水流不停地循环流动的同时，提供生物反应所需要的氧量；设备的充氧能力应便于调节；曝气设备充氧的动力效率(kg·O2/kWh)力求较高；能够使氧、有机物、微生物三者充分接触混合，使混合液始终保持悬浮状态，防止污泥沉淀；曝气设备应易于维修，易于排除故障。
不同曝气设备对提升深度的要求：曝气转刷的提升深度不超过2.5m；曝气转盘的提升深度不超过4.5m；表面曝气机的提升深度不超过5.0m；
碱度校核
应校核氧化沟反应池中混合液的碱度，以确定其pH值是否符合要求。一般去除BOD5所产生的碱度(以CaCO3计)约为0.1mg/mgBOD5，氧化氨氮所要求的碱度为7.14mg/mgNH3-N，还原硝酸盐氮所产生的碱度为3.0mg/mgNH3-N。因此，可根据原水的碱度及上述各项数据计算剩余碱度，当剩余碱度大于或等于100mgCaCO3/L时，即能维持pH值>7.2，符合生物处理的要求。

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