氧化沟工艺一般设计方法讨论

　　　f_a=(t_S1＋t_m＋t_S1)/t　　　　　　　　　(14

　　1.6 剩余污泥

　　虽然动力学设计能确定生物污泥产量，应考虑沉淀池的固体流失量和存在的惰性物质，可以采用下式计算：

　　式中　ΔS——去除BOD₅

　　　X_i——进水悬浮固体中惰性部分

　　　X_e——出水TSS

　　氧化沟以常规模式运行时，会产生不稳定的剩余污泥，应在处置前加以稳定，氧化沟以延时曝气模式运行时，污泥量少且稳定。根据回流污泥量和剩余污泥量可以选择水泵和污泥处理系统。

　　1.7 氧化沟需氧量和曝气设备

　　在氧化沟系统，考虑以下几个过程的需氧量：总需氧量（D）=氧化有机物需氧＋细胞内源呼吸需氧＋硝化过程需氧－脱氮过程产氧

　　　D=a′Q(S₀-S)＋b′ΔX.f＋4.6(N₀－N)－0.07ΔX.f-2.6ΔNO^-₃（16）

　　式中　f——MLVSS/MLSS

　　　ΔNO^-₃——被还原的NO^－₃

　　需氧量D(AOR)确定之后，并转化为标准状态需氧量(SOR)。在标准状态需氧量确定之后，根据不同设备厂家的表曝机样本和手册，计算出氧化沟系统的总能耗。总能耗一旦确定，就可以确定氧化沟曝气器的数目、氧化沟外形和分组情况。

　　式中　α——不同污水的氧转移速率参数，对生活污水取值0.5～0.95

　　　β——不同污水的饱和溶解氧参数，对生活污水取值0.90～0.97

　　　ρ——大气压修正参数

　　　C_S——温度T时饱和溶解氧

　　2 设计结果和问题讨论

　　2.1　设计对比

　　为了说明氧化沟的设计过程，以邯郸三沟式氧化沟的数据为例，说明几个设计上的问题。根据下列数据设计处理生活污水的交替式氧化沟(三沟)：

　　进水：

　　BOD₅=130 mg/L

　　NH₃－N=22 mg/L(T=10 ℃)

　　TN=42 mg/L

　　SS=160 mg/L

　　碱度=280 mg/L(以CaCO₃计)

　　出水：

　　BOD₅<15 mg/L

　　NH₃－N< 2～3 mg/L(T=10℃)

　　TN< 10～12 mg/L(T=10℃)

　　TN=6～8 mg/L(T=25 ℃)

　　TSS< 20 mg/L

　　最低温度=10 ℃（最高温度=25 ℃）

　　邯郸氧化沟是按三个系列，每个系列流量Q₁=33 000 m³/d，主要设计结果见表2。

　　2.2　原设计存在的问题

　　清华大学周律等人^［4、5］对邯郸氧化沟进行了大量的现场测定工作，总结起来也是以下三个问题：

　　① 停留时间与反应时间问题：出水NH₃－N偏高，通过实验发现延长硝化停留时间，可以降低出水的NH₃－N。这说明原设计的停留时间虽然对于BOD的去除充分，但对于脱氮其停留时间是不够的。上述问题可能也与污泥龄和运行方式有关。

　　② 污泥停留时间问题：通过污泥耗氧速率和悬浮物干重损失率等评价污泥稳定化实验方法，对其污泥进行测定的结果表明：经过处理的污泥尚未得到稳定。

　　③ 三沟式氧化沟的容积利用率问题：从前面的讨论可知三沟式氧化沟本身的容积利用率较低(58％)。在邯郸测得三沟中MLSS为5.3 、2.0、5.0 kg/m³。f_a=0.40与上述的理想状态相差很大。三条沟的MLSS分布与设计的分布情况有较大差距，这是三沟式氧化沟运行及设计的一个主要问题。

表2　三沟式氧化沟主要设计项目比较

　　2.3 讨论

　　通过设计计算的比较可见，邯郸污水处理厂的设计中存在两个问题：首先是停留时间上存在较大的差别；其次是按照三沟式氧化沟污泥龄的概念核算，其好氧部分的污泥龄偏低；另外前面的讨论可知三沟式氧化沟的实际容积利用率低也是一大问题。

　　① 本例设计水力停留时间为20 h，这可保证污水的完全硝化反应。

　　② 总的停留时间是20 h，但反应时间仅为11.6 h。带有二沉池的沉淀时间一般2.0～3.0 h，但需增加回流污泥和刮泥机等机械设备。这意味着运行操作方便、流程简化的结果是用较长的停留时间取得的。因此所谓三沟式氧化沟的优点也是有一定代价的，其经济性是需要仔细、全面考虑的。

　　③ 设计中可看出对于污泥稳定化，原设计的污泥龄明显不足。实验结果也充分证实了上述的分析。这也说明交替运行式氧化沟原设计的方法，在污泥龄的计算上是不正确的。从设计结果看，对于本例非常低的BOD浓度，根据稳定性要求的停留时间(20 h)是相当长的，因此这种系统的经济性是需要探讨的。我国大部分氧化沟设计中不考虑硝化和污泥稳定化问题，今后设计标准中是否应考虑是需要讨论的问题。

　　④ 提高设备利用率的方法之一是采用Gruger公司的动态顺序沉淀(DSS)系统。笔者建议在三沟式氧化沟的设计中扩大中沟的比例，中沟的容积可占50％～70％或更多(在边沟较小时，需要校核其沉淀功能可否满足)。中沟可采用一个沟或等体积两个沟。有效性系数计算可采用下面修正公式：

　　式中　X_mi、X_S1,2——中沟、边沟1，2参与反应的MLSS浓度

　　　f——边沟反应时间与一个周期时间比值

　　　V_mi——中沟的体积

　　　V_si——边沟的体积

　　采用上述数据，则f_a分别为0.69和0.80。设备的利用率和污泥分布均匀性均可提高，从而提高三沟式氧化沟的容积利用率。

　　作者通讯处：100037　北京市阜外北二巷　北京市环境保护科学研究院

　　参考文献

　　1 许保玖. 当代给水与废水处理原理　.北京高等教育出版社，1990

　　2 Mikkel G,Mandt,Bruce　A Bell. Oxidation Ditches in Wastewater Treatment.1982

　　3 Arceivalaed S J.Wastewater Treatment and Disposal.Marcel Dekker,Inc.USA:New York and Basel

　　4 周律，钱易　.浅议三沟式氧化沟的设计　.给水排水，1988；24(1)：6～9

　　5 周律等　.三沟式氧化沟处理城市污水的效应.中国给水排水，1997；13(5)：4～7

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