生化处理中的氧化沟工艺

沧州炼油厂氧化沟实例

概述
沧州炼油厂在上世纪90年代扩建中，原油加工能力由100*10^4t/a扩大到250*10^4t/a，并新建了5套深加工装置，加工的原油由中原原油改为胜利含硫原油。但是，由于统配原油指标不足，自筹的散落原油比例较大，因此，生产过程中产生的污水，污染物浓度大幅增高。1989年建成投产的300m3/h规模的污水处理场，无论是其规模还是处理流程都已不适合扩建要求。为此，对原污水处理场进行了改扩建，处理规模扩大到500m3/h，处理流程也加长，增加了二级生化处理设施。为了保证排放水质达到一级水质标准，确保脱C和脱N效果，二级生化处理选用了五沟式交替工作氧化沟。该工程已于1998年建成投产，运行效果良好，排放水质达到了一级标准。
设计处理水量500m3/h
设计进出水水质，见表4-14。

设计及运行水质表4-14
序号	项目	进水/(mg/L)		出水/(mg/L)
序号	项目	设计	运行	设计	运行
1	CODcr	390	300-100	100	<60
2	N	85	70	<15	<15
3	悬浮物	200		<70
4	硫化物			<1.0	<0.2
5	挥发物			<0.5	<0.5

工艺过程及特点
交替式氧化沟，交替进出水，按A-O、A-A-O可变生物反应模式运行，PLC程序控制，具有序批式(SBR)工作模式特点，是一种新型的生物反应器，曝气和沉淀合一，更附有氧化沟的特点，更能发挥生物脱C、脱N、除P的特点。人们可以根据污水水质特性，随意改变生物反应程序模式，充分发挥其效力。
交替式氧化沟，曝气沉淀合一，不需要污泥回流设备和刮泥设备。结构简单、占地省、程序控制、操作方便、流程短、生物流程可以多变，可以按硝化、硝化-反硝化运行，运行稳定，处理出水水质更佳。
五沟交替式氧化沟运行方式及周期如下：
氧化沟运行方式
设计和计算
(1)负荷计算
BOD5负荷计算：
原水CODcr 1500mg/L
预处理CODcr去除率 25%
一级生化池CODcr去除率 65%
污水可生化性B/C=0.4
BOD5负荷：1500*0.75*0.35*0.4*500*24/1000=1764kg BOD5/d
N负荷计算：
进水氨氮 85mg/L
出水氨氮 15mg/L
(85-15)*500*24/1000=840kg N/d
(2)氧化沟容积计算：
BOD5污泥负荷率 0.08kg BOD5/kg MLVSS·d
负荷率0.08kgN/kgLVSS·d
活性污泥浓度MLVSS 3000mg/L
需要混合液容积：
VG=1764/0.08/3=7350m3
VN=840/0.08/3=3500m3
V=VC+VN=7350+3500=10850m3
氧化沟采用五沟式交替工作氧化沟
氧化沟容积：10850/4*5=13560m3
氧化沟结构尺寸为长45600mm，沟宽7000mm，水深4500mm，外形尺寸为45600*73000*4800(mm)
氧化沟实际容积为13200m3
水力停留时间26h，其中澄清时间5h，吸气时间21h。
(3)充氧量计算
硝化需氧量 N1=0.5*1764+0.144*13200*3=6585kgO2/d
反硝化还原氧量 N2=2.6*840=2194kgO2/d
充氧需氧量 N=N1-N2=6585-2184=4401kgO2/d
折合标准状态需氧量No=4401/0.7*0.9*(8.4-2)/9.17*1.024(25-20)=8890kgO2/d
(4)曝气机选择计算
选用YP1400-A型转盘曝气机，每片充氧量为1.2kgO2/h，曝气盘数量为：8890/24/1.2=309
曝气机轴长为6m，每台装曝气盘26片
曝气机台数为 309：26=11.9台
采用14台，I、III、V沟每沟2台，配双速电机N=18/22kW调节充氧量；II、IV沟每沟4台，配恒速电机，N=22kW。五沟式氧化沟中有一边沟为澄清，曝气机为停止状态，实际运行充氧曝气机为12台。
(5)堰门计算
出水堰门为5m电动调节堰，每边沟五台，堰门总长25m，堰上水力负荷20m3/h·m，堰上水头为：h=0.025m
配水井堰门为5m电动调节堰，堰上负荷为100m3/h·m，堰上水头为：h=0.073m
(6)结构与布置(见图4-15)

(7)自控与仪表
五沟交替式氧化沟的进水、曝气、沉淀、排水过程，通过时间程序控制器控制出水堰门的开关、曝气机的开关和调速开关(高速、低速开关)、出水堰门的开关来完成。其中一沟、三沟、五沟中转盘曝气机为双速运行，二沟、四沟为高速运行。当三沟中低速运转时，充氧量小，活性污泥处于缺氧状态，局部按A-O流程运行，一沟、五沟转盘停止时，按沉淀状态运行，使出水澄清、基质活性污泥不带出去。整座氧化沟中总有一沟在低速运行，使整个流程保持A-O状态，以达到脱N的目的。时间程序可以根据进水水质状态，人工调节，改变各段时间长短来完成，以达到最佳的A-O曝气时间和澄清时间，达到最佳的出水效果。电机的控制箱可以安装在现场，也可以集中在控制室控制。曝气机充氧量的变化亦可采用溶解氧探测仪表控制变频电机来自动调节。
图4--16为五沟式氧化沟的控制平面图。

一般在各沟中装设溶解氧测量仪表。
(8)消耗与占地
①电耗 169*10^4kWh/a
②磷酸氢二钠 74t/a
③占地 4563m2

主要工程量及投资，见下表。

工程量表
序号	名称	型号及规格	数量
1	配水井	575057502900mm	1
2	氧化沟	45600728004900mm	1
3	电动堰门	AEW-5000/0.55，N=0.55kW	13
4	转盘曝气机	YBP1400-A，L=6000mm Y180L-4W，N=22kW	8
5	转盘曝气机	YBP1400-A，L=6000mm Y200L-6/4W，N=18.5/22kW	6
6	堰门控制箱	320200400mm	13
7	转盘控制箱	320200400mm	14
8	PLC控制柜	8003601800mm KZP	2
9	配电柜	8006002200mm GS3	8
10	溶解氧探测仪		5

预算表
序号	名称	设备费	安装费	建筑费	合计
		406.24	106	431.74	943.98
1	配水井			8.57	8.57
2	氧化沟		22.62	423.17	445.79
3	转盘曝气机	231.00			231.00
4	电动调节堰门	65.00			65.00
5	控制柜及控制箱	59			59.00
6	溶氧探测仪	2	2		4.00
7	电气	49.24	71.38		120.62
8	配管		10		10.00

技术经济指标
(1)投资指标 2.36元/t水
(2)能耗指标 0.42度/t水
(3)药剂消耗 0.18t/10^4水
(4)占地指标 11.4m2/10^4t水

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