生化处理中的氧化沟工艺

抚顺石化公司石油厂氧化沟实例

概述
九五期间，抚顺石化公司石油一厂外迁工程，包括30*10^4t/a酮苯脱蜡脱油、15*10^4t/a石蜡加氢、15*10^4t/a石蜡成型、10*10^4糠醛精制、8*10^4t/a白土精制等五套生产装置及与之配套油品储运、供热、供电、供水、消防、化验、维修、管理等辅助生产设施及新建一座300m3/h的污水处理场，污水处理流程为平流斜板隔油池→提升→调节罐→两级溶气气浮→提升→均质罐→鼓风曝气池(A-0)→沉淀→氧化沟→排放。
污水处理流程二级生化采用交替式氧化沟-T型三沟式氧化沟，氧化沟设计进出水水质见表。

设计及运行水质
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	N-HN4	25		15
2	CODcr	250		100
3	SS	200		70

工艺过程及特点

T形(三沟式)交替式氧化沟是交替式氧化沟的经典型式，作为一种活性污泥反应池，无论是水力条件还是生物反应程序模式，都具有很多独特之处。它既具有完全混合、反应较彻底的特点，又具有SBR(序批式)间歇式反应、A-O生物反应工艺的优点，既可按硝化反应设计、又可按硝化-反硝化反应设计，因而既可脱C、又能脱N、脱P，因此是各种类型氧化沟中运用较普遍的一种，见图4-17。
T形氧化沟由三角形配水井电动调节堰门按程序启动，污水交替进入氧化沟两个边沟及中沟，两个边沟交替进行曝气和沉淀，中沟总是进行曝气。边沟中的曝气机同时按程序启停，进行高速充氧曝气(好氧氧化反应)或低速充氧曝气(缺氧氧化反应)或停止(沉淀和出水)。这样，沟中活性污泥呈A-0模式序批反应形态，达到硝化、反硝化的目的。
T形氧化沟工作周期一般为8h，每个周期分为6个阶段，有两种运行模式。见图4-18。

T形氧化沟用于去除有机物和氨氮的运行方式及各氧化沟运行状况见表4-9。

T形氧化沟用于去除有机物和氨氮的运行方式
运行阶段	第一阶段			第二阶段			第三阶段			第四阶段			第五阶段			第六阶段
各沟状态	I沟	II沟	III沟	I沟	II沟	III沟	I沟	II沟	III沟	I沟	II沟	III沟	I沟	II沟	III沟	I沟	II沟	III沟
各沟状态	硝化	硝化	沉淀	硝化	硝化	沉淀	沉淀	硝化	沉淀	沉淀	硝化	硝化	沉淀	硝化	硝化	沉淀	硝化	沉淀
延续时间	2.5h			0.5h			1h			2.5h			0.5h			1h

第一阶段，延续2.5h。I沟进水，III沟出水。I、II沟中的曝气设备开动，处于曝气状态即好氧状态，I、II沟中的有机物在好氧微生物作用下进行生物降解转化为二氧化碳和水，同时合成新的细胞物质，而进入I、II沟的氨氮在硝化细菌的作用下转化为亚硝酸氮和硝酸氮。III沟为二沉池，进行固液分离，上清液从III沟排出。
第二阶段，延续0.5h。II沟进水，仍由III沟出水。I、II沟的曝气设备仍处于开动状态，发生与第一阶段相同的生化作用，III沟仍为二次沉淀。
第三阶段，延续1h。这一阶段为固液分离的过渡阶段。II沟进水，仍由III沟出水。I沟转变为静止沉淀状态，曝气设备不开动，II沟中的曝气设备高速运转，在好氧状态下运行，II沟中的曝气设备停止运转，为二沉池。
第四阶段，延时2.5h。III沟进水，I沟出水。I沟和III沟的工作状态正好与第一阶段相反，II沟与第一阶段相同。
第五阶段，延时1.0h。Il沟进水，I沟出水，三沟运行状态与第四阶段相同。
第六阶段，延时1.0h。II沟进水，I沟出水，三沟运行状态与第三阶段相同。
重复上述6个阶段运转。
图4-19是T形氧化沟用于去除有机物和总氮的运行方式及氧化沟运行状况，与前面的相比，只增加了缺氧状态，工作周期仍为8h，运行过程仍分为6个阶段。这种工艺也称Bio-Denitio工艺。

T形氧化沟生物脱氮运行方式
运行阶段	第一阶段			第二阶段			第三阶段			第四阶段			第五阶段			第六阶段
各沟状态	I沟	II沟	III沟	I沟	II沟	III沟	I沟	II沟	III沟	I沟	II沟	III沟	I沟	II沟	III沟	I沟	II沟	III沟
各沟状态	反硝化	硝化	沉淀	硝化	硝化	沉淀	沉淀	硝化	沉淀	沉淀	硝化	反硝化	沉淀	硝化	硝化	沉淀	硝化	沉淀
延续时间	2.5h			0.5h			1h			2.5h			0.5h			1h

第一阶段，延续2.5h。I沟进水，III沟出水。三沟的工作状态分别为：I沟处于缺氧状态，曝气设备低速运转，只维持水流流动进行反硝化和有机物的部分降解，反硝化即为在缺氧状态下硝化得到的硝酸氮在反硝化细菌的作用下转化为氮气，达到无害化这样一个过程；II沟处于好氧状态。曝气设备高速运转，进行有机物的进一步降解以及氨氮的硝化作用；III沟为二沉池，进行固液分离，上清液从III沟排出。
第二阶段，延续0.5h。II沟进水，III沟出水。I沟和II沟的曝气设备高速运转，进行曝气，I、II沟处于好氧状态，III沟中曝气设备停止运转，为二沉池。
第三阶段，延续1h。这一阶段为固液分离的过渡阶段。II沟进水，III沟出水。I沟转变为静止沉淀状态，曝气设备停止运转，II沟在好氧状态下运行，曝气设备高速运转，进行曝气。III沟中的曝气设备停止运转，为二沉池。
第四阶段，延时2.5h。III沟进水，I沟出水。I沟和III沟的工作状态正好与第一阶段相反，II沟与第一阶段相同。
第五阶段，延时0.5h。II沟进水，I沟出水，II沟工作状态与第二阶段相同，I沟和III沟工作状态正好与第二阶段相反。
第六阶段，延时1.0h。II沟进水，I沟出水，II沟运行状态与第三阶段相同，I沟

和III沟的情况正好与第三阶段相同。此后重复上述6个阶段动转。
氧化沟的工作状态由程序控制器自动控制。

设计与计算
(1)负荷计算
B/C=0.4
CODcr负荷
(250-60)*300*24/1000=1368kgO2/d
N负荷
[25-15-(250-60)*0.4*0.05]*300*24/1000=45kg^n/d
(2)氧化沟容积计算
CODcr容积负荷率0.33kg CODcr/d·m3
N容积负荷率 0.12kg^n/d·m3
活性污泥浓度 3000mg/L
需要混合液容积
VC=1368/0.33=4145m3
Vn=45/0.12=375m3
氧化沟容积
V=(4145+375)/2*3=6780m3
采用沟宽7000mm，沟长50000mm，沟深3500mm，外形尺寸为50600*43800*3901)三沟交替式氧化沟。
容积V=6900m3
停留时间t=23h，其中沉淀时间t1=7.6h
(3)充氧量计算
脱C需氧量
Nc=0.5*1368*0.4+0.144*3*6900/3x*=2261kgO2/d
脱N还原氧量
Nn=2.6*45=117kgO2/d
需氧量
N=2261-117=2144kgO2/d
折合标准状态需氧量
No=2144/0.7*0.9*(8.4-2)/9.17*1.024(25-20)=4331kgO2/d
(4)曝气机选择
选用YHG1000/6转刷曝气机，每台充氧量48kg/h
曝气机台数(工作机)
4331/24/48=3.8台
采用6台，每沟2台，曝气机型号为YHG 1000/6型转刷。
边沟曝气机为双速型，N=28/22kW，中沟曝气机为单速型，N=30kW。
(5)调节堰门计算
配水井电动堰门长度5m，堰上水力负荷为60m3/h·m，堰上水头为0.05m。
出水电动堰门为5m，每边沟设3座，堰门总长15m，堰上水力负荷为20m3/m·h，堰上水头为0.025m。
(6)结构与布置见图4-20。
(7)自控与仪表
交替氧化沟的进水、曝气和沉淀、排水过程，即进水堰门的开关，出水堰门的开关，曝气机转速的调节(充氧量大小的调整)和开关，均由可编程序控制器(PLC)自动控制。电动堰门和曝气机电机的开停可以集中到控制室进行控制，也可以将控制箱设在堰门和曝气机现场进行控制。控制箱设有自动、手动两种方式。心机的控制还可以通过变频器来进行调节控
制，或者通过各沟安装的溶解氧探测仪来控制曝气机的转速。T形氧化沟控制平面布置见图4-21。

(8)消耗及占地
①电耗 76.8*10^5kWh/a
②磷酸氢二钠 55t/a
③占地 2674m2

主要工程量及投资见表4-18、表4-19。

工程量
序号	名称	规格/mm	数量
1	配水井	575057504000	1
2	氧化沟	50600438003900	1
3	电动堰门	AEW5000，L=5000mm，GA80-4W，N=0.55kW	9
4	转刷曝气机(单速)	YHG1000/6，Ф1000，L=6000mm，Y200L-4W，N=30kW	2
5	转刷曝气机(双速)	YHG1000/6，Ф1000，L=6000mm，YD225S-6/4W，N=22/28kW	4
6	堰门控制箱	320200400	9
7	转刷控制箱	320200400	6
8	PLC控制柜	8003601800KZP	2
9	配电柜	80036002200KLG	4
10	溶解氧探测仪		3

预算
序号	项目名称	设备费	安装费	建筑费	合计
		203.00	87.00	174	464
1	配水井			9	9
2	氧化沟			165	165
3	电动堰门	45.00			45.00
4	转刷曝气机	108.00			108.00
5	PLC控制柜及控制箱	45.00			45.00
6	溶解氧探测仪	5.00			5.00
7	电气		77.00		77.00
8	配管		10		10

技术经济指标
(1)投资指标 1.93元/t水
(2)能耗指标 0.32度/t水
(3)药剂消耗 0.23t/10^4t水
(4)占地指标 11.14m2/10^4t水

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