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1、1氧化沟设计常识与详解小引：三沟式氧化沟工艺一般适用于多大水量 检举 | 2012-4-26 13:27 提问者： 王伟杰 221 | 浏览次数：9 次回答 共 1 条 今天（12-5-2） 10:22 shuiyuelangyu | 二级 氧化沟设计可以结合水利负荷、BOD 负荷、预计的处理率（BOD 、脱氮和污泥稳定化等）、混合悬浮物固体浓度（一般为 30008000mg/L)和污泥龄等因素合理甲酸。一般的经验数据是污泥负荷为 0.050.15kg BOD/(MLSS d），曝气池的容积负荷 0.20.48kg BOD/m3，而水力停留时间 1236h 和污泥龄 1030d，采用平均进水流
2、浪作为设计流量。在氧化沟设计中除了要考虑传统碳源的去除，还要考虑污水的笑话和污泥的稳定化问题。氧化沟一般材建设为环状沟渠形，奇屏迷案可谓圆形和椭圆形或长方形的组合，二沉池、厌氧区与缺氧区、好氧区可合建也可分建；氧化沟的渠宽、有效水深视占地面积、氧化沟分组和宝器设备性能等情况而定。一般情况下，曝气转刷式，有效水深H=2.63.5m，曝气转盘式，H=3.04.5m ，表面曝气机， H=4.05.0m，当同时配备搅拌设施和鼓风曝气时，水深和适当加大；氧化沟渠的直线长度不小于 12m 或不小于水面处渠宽的 2 倍（不包括奥贝尔氧化沟）；氧化沟狂度与曝气器宽度相关；沟渠超高不小于0.50.6(表面曝气其
3、设备平台宜高出设计水面 1.01.2m。至于氧化沟工艺的设计适用水量，因为氧化沟的主要设计参数负荷值与反应器的额温度。废水的性质和浓度有关，同时考虑其处理效率，都比较大。目前应用的一般在1.04.5 万 t/d。水量很大到的 可以采用多池并联或串联。三沟式氧化沟以邯郸三沟式氧化沟的有关数据为例，以供参考：根据下列数据设计交替时氧化沟（三沟）：Q=99000m3/d（按 3 个系列，一个系列设计 Q1=33000m3/d）；碱度=280mg/L（以 CaCO3 计）；BOD5=130mg/L；氨氮浓度=22mg/L；TN 浓度=42mg/L；SS 浓度=160mg/L；最低温度 10 摄氏度；最
4、高温度 15 摄氏度。出水要求如下：BOD5 小于 15mg/L；TSS 浓度小于 20mg/L；氨氮浓度小于 23mg/L（ T=10 摄氏度）；TN 浓度小于 1012mg/L（T=10 摄氏度）；TN 浓度小于 68mg/L（T=25 摄氏度）；不设初沉池，处理后的污泥要求适合直接脱水，并要求做到完全硝化；冬天最低水温为 5 摄氏度。 2正文：氧化沟设计常识与详解1氧化沟的设计计算和反应动力学公式氧化沟所采用的负荷值与反应器的温度、废水的性质和浓度有关。对某种特定的废水，氧化沟的负荷一般应通过实验确定，也可以参开同类型的废水处理资料。在氧化沟设计中除了要考虑传统碳源污染问题的去除外，还要
5、考虑污水硝化和污泥稳定化问题。1.1 氧化沟设计经验参数表 1.1 是不同条件下氧化沟的设计参数汇总，可以作为氧化沟设计的参考。由于设计参数来源与大量的工程实践，所以在采用上述参数是需要参考类似厂家的运行数据。氧化沟污泥负荷一般小于 0.1kg BOD5/(kg MLSS d)，因此其出水水质好，而且运行可靠性和稳定性高。表 1.1 氧化沟的设计参数汇总参数 氧化沟 备注热带地区 1020污泥龄/d 温带地区 2030 依赖是否硝化寒带地区 30热带地区 0.20.25污泥负荷/kg BOD 5/(kgMLSSd) 温带地区 0.10.25寒带地区 4（其中 D 为丛向分散数；u 为氧化沟的平
6、均流速；L 为氧化沟的长度） 。Pasveer 建议对于小规模的氧化沟，采用 0.083kg BOD5/(kg MLSS d) 负荷和 2530d污泥龄。对于大规模的额污水处理场，由于控制较好，卡鲁塞尔氧化沟可以采用较高的负荷和较低的污泥龄。但是在不同的场合必须认真考虑，以免影响污泥脱水性能。（2）硝化反应 Wuhrmann、Eckenfelder 等人对影响活性污泥硝化过程的因素进行了研究，下面简单介绍其主要成果。氨氮的硝化反应涉及到亚硝化毛杆菌和硝化杆菌两种不同的硝化细菌。从化学计量学角度，1.0kg 氨氮硝化需要 4.6kg 氧气。实际生产中的数据较小，为3.94.3kg O2/kg N
7、。这是因为一部分用于细菌合成，并且硝化细菌可以从污水中的二氧化碳和重碳酸盐中获得一部分氧。由于上述反应产生氢分子，所以会消耗碱度，每氧化 1mg氨氮消耗 7.14mg/L 碱度。从文献可知，氧化 1.0mg BOD5 产生 0.3mg/L 的碱度。硝化细菌是严格好氧自养型微生物，它们利用氨氮作为产能代谢反应物，其生长比一般去除有机物的异养型微生物缓慢，对环境条件敏感。硝化菌的产率系数为 0.08g/gNH3-N去除 ，异养微生物的产率系数大约是 0.50.08g/g BOD去除 。由于污水中氨氮浓度较低，因此对于氧化沟中硝化细菌的实际比例一般只有 1%2%。据报道，硝化反应的温度范围是 545
8、,2532为最佳温度范围，最佳的 pH 范围是7.89.2.虽然消化过程也可以在地溶解氧的条件下发生，但硝化菌的生长速率较低。为了避免反应过程中受氧的限制，反应池中的溶解氧最好控制在 34mg/L。温度对生长速率的影响公式可以用阿累尼乌斯公式表示，温度常数取 1.12（520） 。即使存在很少的毒性物质，也可能抑制硝化菌，因此，对于工业废水，污泥龄 c 的确定需要进行实验研究；而对于城市污水，如果没有特殊的抑制物质，可以采用表 1.2 中的参数。表 1.2 硝化工艺在不同温度下采用的污泥龄污水温度/ 完全硝化的 c/d 污水温度/ 完全硝化的 c/d5 12 15 6.510 9.5 20 3
9、.5在寒冷季节水温低于 10，如果 c 小于 10d，则硝化反应一般进行较差。当 c 大于10d，只要氧化沟的曝气能力满足总的氧化需求，并且保持较高的溶解氧，则都可以取得很好的消化率，这也是对于脱氮的基本保证。在欧洲国家（如荷兰） ，笑话负荷一般选在0.050.10kg BOD5/kg MLSS，硝化速率大约为 1.6mg NH3-N/(g VSSd)（温度约在 10） 。应该注意的是，对于生物脱氮工艺要同时充分满足碳源和硝化需氧量。因为硝化是脱氮的前提，所以在任何时候，首先要保证硝化条件得到满足。（3）污泥稳定性 在氧化沟设计中考虑的第二个因素是污泥的稳定性问题。从理论上讲，氧化沟的污泥龄的
10、选取应该使得所有的挥发性固体通过内源呼吸全部被降解。无论是厌氧消化还是好氧消化，如果反应时间足够长，细胞讲解过程中有 23%的残余物为不可生物降解物质。已知泥产率（Y ， kg VSS/kg BOD5）和去除 BOD5 的量（Sr） 。则每天 VSS的产量为 YS，其中科生物降解部分的量是 0.77 YS。如果系统重科生物降解部分的固体物质是 bX（ b 为 VSS 可生物降解系数） ，内源代谢常数 kd，则在稳定状态下有0.77YSr=kdbX （1-08）或 X= 0.77YSr （1-09）5kdb从而按照污泥龄定义得（1-10）bdrkYSXc7.0温度将影响到 b 和 kd 的数值，
11、并且 kd 值与污水性质有关。Adams 和 Eckenfelder 给输了混合液中 VSS 可以生物降解部分的比值 b 的计算公式（1-11） ，对于氧化沟其数值一般在 0.30.5 之间。（1-11）XkYSYSkYSdrdrdr2)7.0(4)(b 式中 X系数中的平均 VSS，kg，如果采用的是 MLSS，则要换算；Sr去除的基质， kg/d。由上述的公式可以计算出污泥负荷比（F/M） 。（1-12 ）YkXSMFbdr7.0式（1-09）和式（1-10）是考虑污泥稳定问题，对氧化沟污泥龄和有机负荷的计算公式，是只从污泥稳定化校对出污泥龄和负荷要求。五一温度对上述公式中的参数 Y、k
12、d 的影响是十分重要的，这可以通过表 1.1 和表 1.2 中数据算出来，big 结合温度修正系数对选择的设计温度进行计算。对于延时曝气氧化沟，温度常数值较小（1.011.03） ，因此处理生活污水时温度的影响不大，基于污泥稳定化要求的有机负荷和污泥龄一般远远超过完全硝化所要求得数值，即使较低也可以取得完全的硝化效果，并且产生的污泥在夏季也没有恶臭。（4）脱氮反应 在没有溶解氧的条件下（缺氧） ，除氮的异养微生物可以利用硝酸盐和亚硝酸盐作为电子手提，把其还原为氮。虽然在氧化沟的主体溶液中存在溶解氧，但缺氧条件事实上是指微生物生长的微环境（即生物絮体中或生物膜中） ，其中的氧化还原电位是-200
13、mV。脱氮动力学也可以采用 Monod 方程，其参数值的范围如下。Umax=0.020.25mgNO -N/mgVSS，Y=0.71.4mgVSS /mgNO -N，k d=0.220.06。3 3还原硝酸盐后产生 N2，计量关系如下：还原 1mg 氮气产生 2.86mg 氧气。污泥脱氮负荷要低于 30mg N/(g MLSSd)。脱氮需要考虑排放污泥中细胞的含氮量，按照细胞合成的碳氮磷的比例为 C：N：P=106：:1:1，即污泥中最多包含 12.3%的氮和 2.6%的磷。一般在内源呼吸阶段，不可生物降解部分仅仅包含 7%的氮和 1%的磷。剩余污泥中的其他 N、P回流到主体溶液中。因此污泥中
14、的含氮量依赖于污泥龄（ c） ，污泥龄越长，污泥中的含氮量越小，对营养物的需求也越小。6缺氧区的体积按下式计算：（1-13 ）XNQVdr式中 Vd缺氧区体积，m 3；Nr硝酸盐减少量，mg/L；Nd比脱氮率，mg N/(mg MLSSd)。（5）动力学参数 表 1.3 给出了氧化沟设计的动力学参数数据，需要说明的是，对于一种特定的污水，即使是生活污水，虽然文献中有许多动力学参数的数据可用于氧化沟设计，但要特别注意这些参数的适用范围和条件。由于废水特性各异，只要条有条件，都尽可能进行试验。表 1.3 氧化沟设计的动力学参数范围污水种类 Y/(kg/kg) kd/d-1 max/ d-1 KS/
15、(mg/L) k(k)/d 测定基质生活污水 0.4 0.09 3.2 60.0 8.0 COD生活污水 0.73 0.073 0.0170.03 BOD5生活污水 0.372 0.098 45.5 8.35 BOD5牛奶废水 0.48 0.098 100 5.1 BOD5化工废水 0.310.72 0.050.18 0.0030.018 BOD5纺织废水 0.72 0.10 0.89 52 1.24 BOD5 进水中含有大量的悬浮物。1.3 氧气需求氧化沟中废水需氧量可由各种方法算得，并且不同的二氧化沟系统也可采用不同的计算公式，需考虑以下几个过程的需氧量。（1）氧化有机物的需氧量 氧化有机
16、物的需氧量（D 1）的计算公式可在一般手册和教科书上上查到。（2）系统内源呼吸需氧量 废水中有机物的 BODu 值和 BOD5 之间有关系，即BOD5=0.68BODu，对微生物，如果细胞固体的 BODu 等于 COD，则通过下面的化学计量关系有 O2 用量/微生物=160/113=1.42 。C5H7O2N+5O2+H+=5CO2+2H2O+NH+能量细胞需氧量（D 2） =1.42mgBODu/mg 可生物降解固体=1.0mgBOD5/mg 可生物降解固体=0.77mgBOD5/mgVSS由于作为基质降解，产生的 VSS 大约仅有 77% 是科生物降解的，而有大约 33%在一般生物反应时间内是惰性的。
