Carrousel氧化沟的脱氮除磷工艺设计 |
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| 作者：刘长荣，… 点击数： 更新时间：2007-1-10 8:25:12 |
1.2.3 氧化沟区Ⅲ
氧化沟兼有推流型和完全混合型反应池两者的特性，完成一次循环所需时间约为5～20 min，而总的停留时间却很长。氧化沟中有好氧、缺氧交替出现的区域，具有硝化、生物除磷、反硝化的条件。在氧化沟好氧区聚磷菌除了吸收、利用污水中的可生物降解有机物外，主要是分解体内贮积的PHB，产生的能量可供自身生长繁殖，此外还可主动吸收周围环境中的溶解磷，并以聚磷的形式在体内超量贮积。在剩余污泥中含有大量能超量聚磷的聚磷菌，大大提高了A2/C氧化沟系统的除磷效果。同时污水中的氨氮被亚硝酸菌、硝酸菌转化为亚硝酸盐和硝酸盐，氧化1.0gNH4+-N为NO3-N共耗氧4.57 g，消耗碱度为7.14 g(以CaCO3 计)。在缺氧区反硝化菌利用亚硝酸盐和硝酸盐中的N3+和N5+(被还原为N2) 作为能量代谢中的电子受体，O2-作为受氢体生成H2O和OH-碱度，有机物作为碳源及电子供体提供能量并得到氧化稳定。将1.0gNO2-N转化为N2时消耗有机物(以BOD计)1.71 g，将1.0gNO3-N转化为N2时消耗有机物(以BOD计)2.86 g，与此同时产生3.57 g碱度(以CaCO3计)。氧化沟区Ⅲ的容积由好氧区和缺氧区组成，通过计算好氧区有机物的去除速率q0和缺氧区的反硝化速率q1，并根据已确定的MLVSS浓度可求得好氧和缺氧区所需容积。
① 好氧区有机物去除速率q0的确定
q0=(μ+k)/y (1)
式中 q0——有机物去除速率，kgBOD5/(kgVSS·d)
μ——硝化菌比增长率，d-1，μ=1/θ，θ为污泥龄，d
k——异养微生物内源衰减系数，一般取0.05d-1
y——异养微生物的产率系数，一般取0.6kgVSS/kgBOD5
② 缺氧区反硝化速率q1的确定
q1=μ1/y1 (2)
式中 q1——反硝化速率，一般取0.02 kgNO3-N/kgVSS·d
μ1——脱硝菌的生长率，d-1
y1——脱硝菌的产率系数，kgVSS/kgNO3-N
2 设计实例
某城市生活污水量Q=15 000m3/d，原水COD=300 mg/L、BOD5=150 mg/L、SS=200 mg/L、TKN=30 mg/L、TP=4.0 mg/L、pH=7～9；设计出水水质为COD=60 mg/L、BOD5=20 mg/L、SS=20 mg/L、NH+4-N≤5.0 mg/ L、NO3-N≤10.0 mg/L、TP≤1.0 mg/L。
2.1 氧化沟区Ⅲ容积的确定
① 好氧区容积
V1=好氧区需要的污泥量/混合液浓度
硝化菌的比增长速率可用下式计算：
μ=0.47 e0.098(T-15)×［N/(N+100.051T-1.158)］×［DO/(K0+DO)］ (3)
当最低温度T=15 ℃、出水NH3-N=5.0 mg/L、DO=2.0 mg/L、K0=1.3时，μ=0.28d-1，θ=1/μ=3.6 d，安全系数取2.5，则设计污泥龄为9 .0 d。为保证污泥稳定，确定污泥龄为25 d，μ=0.04d-1。
好氧区有机物的去除速率
q0=(μ+k)/y=0.15 kgBOD5/(kgVSS·d)
通过计算，则MLSS=4.0kg/m3，MLVSS=2.8kg/m3，好氧区需要的污泥量 为13 000 kg，好氧区的容积V1=4 643m3，水力停留时间t=V1/Q =7.4 h。
② 缺氧区容积
V2=脱硝需要的污泥量/混合液浓度
假设生物污泥含12.4%的氮，则每日用于生物合成的N合=每日产生的污泥量×12.4%，而污泥产量=y×Q×ΔBOD5/(1+kθ)=585 kg/d，则N合=72.54 kg/d，进水中用于生物合成的氮为4.8mg/L、被氧化的NH+4-N=30-4.8-5.0=20.2 mg/L。
脱硝所需NO3-N=20.2-10.0=10.2 mg/L；在15 ℃时反硝化速率q1=0.02×10-5=0.013 6kgNO3-N/(kgVSS·d)，需还原的NO3-N=10.2×0.8×(15 000×10-3)=122.4 kg/d，脱硝所需MLVSS=122.4/0.0136=9000 kg。
通过计算，缺氧区容积V2=3 214m3，氧化沟区Ⅲ容积=V1+V2=7857m3，水力停留时间t1=12.57 h。
2.2 缺氧区Ⅱ容积的确定
① 除磷所需容积V3：若缺氧区水力停留时间取40 min，则V3=417m3。
② 脱硝所需容积V4：若需还原的NO3-N=30.6 kg/d，脱硝所需的MLVSS=2250kg，则V4=804m3，缺氧区Ⅱ容积=V3+V4=1221 m3，水力停留时间t2=1.95 h。
2.3 厌氧区Ⅰ容积的确定
生物除磷系统的厌氧区水力停留时间取1.5 h，所需容积V5=150000×1.5/24=938m3。
2.4 污泥回流比的确定
① 外回流比R
假设二沉池排放污泥浓度XR=8 000 mg/L，A2/C氧化沟混合液浓度X=4000 mg/L，则R=X/(XR-X)=100%。
② 内回流比r
由氧化沟Ⅳ的通道回流到缺氧区Ⅱ的回流量为Qr，通道宽度为1.0m、水深为4.0m、流速为0.3 m/s，则Qr=1.2m3/s，最大回流比 r=(1.2×86 400/15 000)×100%=691%，内回流量可以通过安装在回流通道上的闸板控制。
通过上述计算可知，A2/C氧化沟总容积为10 016m3，水力停留时间为16 h，混合液浓度为4 000 mg/L，污泥负荷为0.05kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥龄为25d。污泥外回流比R=100%，混合液内回流比r=400%～600%。
3 结语
① A2/C氧化沟利用沟内的水力循环、无动力回流等特点，实现了类似于A2/O工艺，以达到脱氮除磷的目的。一般城市生活污水若采用A2/C氧化沟处理，可使出水磷浓度＜1.0 mg/L，其他指标可达到GB 8978—1996的一级排放标准。
② 主要设计参数的确定如下：
a.厌氧区容积一般按1.0～2.0 h的水力停留时间确定。
b.缺氧区容积包括脱硝和除磷两部分，除磷所需容积一般按0.5～1.0 h水力停留时间确定，脱硝量可按总脱硝量的15%～20%计算，反硝化速率计算可采用后续好氧区的数据以确定脱硝所需容积。
c.氧化沟区Ⅲ容积包括氧化、硝化、反硝化所需容积。好氧区有机物去除速率可用公式q0=(μ+k)/y计算，反硝化区的脱硝速率可用公式q1= μ1/y1计算。
d.A2/C氧化沟混合液的浓度一般取3000～4 000 mg/L，污泥负荷为0.05～0.08kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥龄为15～30d。
电 话：(0931)8616711×4669 13619365851
收稿日期：2001-10-16 上一页 [1] [2] |
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