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設(shè)計(jì)主要參考資料
氧化溝工藝
氧化溝（oxidation ditch） 又稱(chēng)循環(huán)曝氣池，是一種改良的活性污泥法，其曝氣池呈封閉的渠形，污水和活性污泥混合液在其中循環(huán)流動(dòng)。氧化溝的水力停留時(shí)間和污泥齡較長(zhǎng)，有機(jī)負(fù)荷很低[0.05~0.15kgBOD5/（kgMLSS·d）]，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于延時(shí)曝氣活性污泥系統(tǒng)。
氧化溝的出水質(zhì)好，一般情況下，BOD5去除率可達(dá)到 95%～99%，脫氮率可達(dá)到90%，除磷效率在50%左右，如在處理過(guò)程中，適量的投加鐵鹽，則除磷效率可達(dá)到95%。
目前常用于生物脫氮的氧化溝工藝主要有卡魯塞爾式和三溝交替工作式。
這里主要介紹三溝式，三溝交替工作式氧化溝，又稱(chēng)T型氧化溝，是丹麥Kruger公司開(kāi)發(fā)的生物脫氮新工藝。該系統(tǒng)由三個(gè)相同的氧化溝組建在一起作為一個(gè)單元運(yùn)行，三個(gè)氧化溝之間相互連通，兩側(cè)的Ⅰ，Ⅲ兩池交替做曝氣池和沉淀池，中間的Ⅱ池始終進(jìn)行曝氣，進(jìn)水交替進(jìn)入Ⅰ池和Ⅲ池，出水相應(yīng)從Ⅲ池和Ⅰ池引出。這樣交替的運(yùn)行特點(diǎn)提高的曝氣池轉(zhuǎn)刷利用率，有利于生物脫氮。
三溝交替工作式氧化溝生物脫氮的運(yùn)行過(guò)程可分為6個(gè)階段。
階段A 污水通過(guò)分配井流入Ⅰ池，出水自Ⅲ池引出，三池的工作狀態(tài)為：Ⅰ池轉(zhuǎn)刷低速旋轉(zhuǎn)，維持缺氧狀態(tài)，進(jìn)行反硝化和有機(jī)物
的部分分解；Ⅱ池轉(zhuǎn)刷高速轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行有機(jī)物進(jìn)一步降解及NH4+-N的硝化；Ⅲ池轉(zhuǎn)刷停止轉(zhuǎn)動(dòng)，作為沉淀池。
階段B 進(jìn)水引入Ⅱ池，出水自Ⅲ池引出，Ⅰ池和Ⅱ池維持好氧狀態(tài)，Ⅲ池保留為沉淀池。
階段C 進(jìn)水仍引入Ⅱ池，出水自Ⅲ池引出，Ⅰ池轉(zhuǎn)為沉淀池，完成泥水分離；Ⅱ池轉(zhuǎn)刷低速轉(zhuǎn)動(dòng)，維持缺氧狀態(tài)。對(duì)階段B中積累的硝酸鹽進(jìn)行反硝化，Ⅲ池仍為沉淀池。
階段D 進(jìn)水引入Ⅲ池，出水自Ⅰ池引出。Ⅰ池與Ⅲ池的工作狀態(tài)正好與階段A相反，Ⅱ池則與階段A相同。
階段E Ⅱ池工作狀態(tài)與階段B相同，Ⅰ池與Ⅲ池的工作狀態(tài)與階段B 相反。
階段F Ⅱ池工作狀態(tài)與階段C相同，Ⅰ池與Ⅲ池的工作狀態(tài)與階段C相反。
從上述運(yùn)行個(gè)過(guò)程可以看出，三溝交替工作式氧化溝是一個(gè)A/O生物脫氮或行污泥系統(tǒng)，可以完成有機(jī)物的降解和硝化反硝化的過(guò)程，取得良好的BOD5去除效果。依靠三池工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，聲去了活性污泥回流和混合液回流，從爾節(jié)省了點(diǎn)耗和基建費(fèi)用。
三溝交替工作的氧化溝系統(tǒng)個(gè)階段運(yùn)行時(shí)間可根據(jù)水質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整。整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中。溢流堰高度的調(diào)節(jié)，進(jìn)出水的切換幾轉(zhuǎn)刷的開(kāi)啟，停止，轉(zhuǎn)刷的調(diào)整均由自控裝置進(jìn)行控制。三溝式氧化溝的脫氮通過(guò)是通過(guò)新開(kāi)發(fā)的雙速惦記來(lái)實(shí)現(xiàn)的，曝氣轉(zhuǎn)刷能起到混合器和曝氣器的雙重功能。當(dāng)處于反硝化階段時(shí)，轉(zhuǎn)刷低速運(yùn)轉(zhuǎn)，僅僅保持
池中污泥懸浮，而池中處于缺氧狀態(tài)。好氧和缺氧階段完全可由轉(zhuǎn)刷轉(zhuǎn)速的改變進(jìn)行自動(dòng)控制。
三溝交替工作式氧化溝的設(shè)計(jì)。
1． 設(shè)計(jì)概述。
三溝式氧化采用合建式系統(tǒng)，即有一條邊溝總是作為沉淀池來(lái)使用，因此計(jì)算污泥量時(shí)應(yīng)僅計(jì)算不包括沉淀狀態(tài)的污泥在內(nèi)的污泥。為了準(zhǔn)確的表明設(shè)計(jì)的泥齡，需要引入三溝式氧化溝參與工藝反應(yīng)（硝化，反消化）的有效性系數(shù),假定三溝是等體積的，則
式中 ——邊溝參與反應(yīng)的平均MLSS含量， ㎏/m3；
——邊溝在半個(gè)周期內(nèi)的工作時(shí)間， h；
——中溝參與反應(yīng)的平均MLSS含量，㎏/m3；
——中溝在半個(gè)周期內(nèi)的工作時(shí)間， h；
——三條溝的平均MLSS含量， ㎏/m3；
——運(yùn)行一個(gè)周期內(nèi)的工作時(shí)間， h。
根據(jù)本章的第一節(jié)所述三溝式氧化溝的運(yùn)行過(guò)程可知，氧化溝運(yùn)行一個(gè)周期的時(shí)間為8小時(shí)，一個(gè)工作工程（半個(gè)周期）為4小時(shí)，即階段A～C或階段D～F。過(guò)度階段為C或F，此階段第一或第三溝轉(zhuǎn)刷停止運(yùn)行開(kāi)始泥水分離約一個(gè)小時(shí),因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)用上述的計(jì)算公式時(shí),可取=3h, =4h, =8h.在理論上/=0.41,如果三條溝的平均MLSS含量分布為5.0㎏/m3,2.0㎏/m3,5.0 ㎏/m3。據(jù)邯鄲市東郊污水處理廠(chǎng)三溝式氧化溝工藝實(shí)際測(cè)定，MLSS含量在三條
溝內(nèi)的分布為5.3㎏/m3,2.0㎏/m3,5.0 ㎏/m3。/與理論推導(dǎo)值非常接近。以實(shí)際的MLSS分布代汝上述的計(jì)算公式，可計(jì)算為
=
由以上計(jì)算可以看出的值較小，或者說(shuō)容積和設(shè)備的利用率低。目前，提高容積和設(shè)備利用率的方法是在三溝式氧化溝的設(shè)計(jì)中擴(kuò)大中溝的比例，中溝的容積可占50%～70%或更多，單個(gè)邊溝的容積占30%～50%。有資料表明，當(dāng)中溝的容積比例采用50%和70%時(shí)，可分別達(dá)到0.69和0.80，從而設(shè)備的利用率和污泥分布均勻得到提高。
計(jì)算實(shí)例
1. 已知條件
（1） 城市污水設(shè)計(jì)流量 Q=12000m3/d，臨界運(yùn)行水溫15℃，最高溫度25℃，PH=7.0～7.6。
（2） 氧化溝進(jìn)水水值：BOD5=150mg/L，SS=126mg/L，TKN=28 mg/L，堿度（以CaCO3計(jì)）=200 mg/L。
（3） 要求二級(jí)出水水值：BOD5=20mg/L，SS=20mg/L，TN≤10 mg/L，[NH4+-N] ≤2 mg/L （設(shè)計(jì)按TN=8mg/L，[NH4+-N]= 1mg/L，生物處理出水中生物不可降解溶解性有機(jī)氮和出水VSS中喊有有機(jī)氮總量為2mg/L，[NO3-N]= 5mg/L 考慮），且污泥得到穩(wěn)定。
2. 設(shè)計(jì)計(jì)算
（1） 確定設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù)
1) 污泥齡 c=30天（考慮污泥得穩(wěn)定化要求）；
2) 污泥含量 MLSS=4000 mg/L；
3) fb==0.7；
4) 回流污泥含量 X1=10000 mg/L；
5) 20時(shí)反硝化速率 （NO3—N / MLVSS）qD，20=0.02 kg/（kg.d）；
6) 反硝化溫度校正系數(shù) =1.09；
7) 污泥產(chǎn)率系數(shù)（VSS / BOD5） Y=0.6kg /（kg。d）；
8) 內(nèi)源呼吸速率 Kd=0.05 d-1 ；
9) 剩余污泥含水率 99.2；
10) 曝氣池好氧 DO=2mg/L。
（2） 好氧區(qū)容積計(jì)算
1) 確定水中溶解性BOD5
確定出水中得溶解性BOD5
出水中VSS=0.7SS=0.7×20=14 （mg/L）
VSS所需得BODu=1.42×14（排放污泥中VSS所需得BODU 通常為VSS的1.42倍）
VSS所需得BOD5=0.68×0.7×20×1.42=13.5 mg/ L
出水中得溶解性BOD5=20-13.5=6.5
2) 好氧區(qū)容積 V好
V好=m3；
好氧水力停留時(shí)間：
t好==8.9 h；
3) 缺氧區(qū)容積計(jì)算
氧化溝生物污泥產(chǎn)量
WV=
用于細(xì)胞合成得的TNK=0.124 WV=0.124×1228=152.31 （kg/d）
即 TKN 中有（51.2×1000）/12000=4.3（mg/L） 用于合成
故需氧化得[NH3-N]=20.7-5=15.7（mg/L）
需還原得[NO3-N]=10.43
反硝化速率 ： qD=0.020×1.09（15-20）=0.013
缺氧區(qū)容積V缺：
所以
缺氧池水力停留時(shí)間： t缺==10.4 h；
4) 反應(yīng)池總?cè)莘e V ===20006 m3；
5) 總水力停留時(shí)間 t==10 h（這是資料出錯(cuò)，還未找到錯(cuò)在那里）
6) 堿度平衡計(jì)算
硝化消耗堿度 ： 7.14×20.7=148 （mg/L）
反硝化產(chǎn)生堿度 ： 3.57×15.7=56（mg/L）
去除BOD5產(chǎn)生堿度： 0.1（S0-Se）=0.1（150-6.5）=14（mg/L）
剩余堿度=200-148+56+14=122＞100 （mg/L）滿(mǎn)足堿度需求；
7) 實(shí)際需氧量計(jì)算
碳化需氧量 ：D1
D1=
硝化需氧量 ：D2
D2=4.6Q·NO0=4.6×12000×20.7=1143 （㎏/d）
反硝化脫氮產(chǎn)氧量 :D3
D3=2.6NT=2.6×12000×15.7=490（㎏/d）
總需氧量 ：D
D= D1+ D2- D3=1949+1143-490=2599（㎏/d）
8) 標(biāo)準(zhǔn)需氧量：
實(shí)際需氧量確定后，需轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)需氧量（R0）以選取曝氣設(shè)備。其轉(zhuǎn)化公式為：
式中 c——曝氣池溶解含量， mg/L；
——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，T℃時(shí)清水中的飽和溶解氧含量，mg/L，其取值可參照下表，本例取T=25℃時(shí)飽和溶解氧含量；
——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，20℃清水中的飽和溶解氧含量， mg/L；
——污水傳氧速率與清水傳氧速率之比，取值范圍為0.5～0.95，本例取=0.85；
——污水中飽和溶解氧與清水溶解氧含量之比，通常為0.90～0.97，本例取=0.95。
標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下清水中的飽和溶解氧含量
水溫/℃
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
飽和溶解氧含量/( mg/L)
14.23
13.84
13.48
13.13
12.80
12.48
12.17
11.87
11.59
11.33
水溫/℃
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
飽和溶解氧含量/( mg/L)
11.08
10.83
10.60
10.37
10.15
9.95
9.74
9.54
9.35
9.17
水溫/℃
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
飽和溶解氧含量/( mg/L)
8.99
8.83
8.63
8.53
8.38
8.22
8.07
7.92
7.77
7.63
注:其余溫度(0～30℃)下的飽和溶解氧含量利用內(nèi)差法確定,0℃時(shí)飽和溶解氧含量為14.62 mg/L。
9) 計(jì)算回流污泥量 氧化溝系統(tǒng)中，如果已知回流污泥的含量，就可以根據(jù)下面簡(jiǎn)單的質(zhì)量平衡式，計(jì)算出維持MLSS的回流污泥流量，即
式中 ——回流污泥量， ；
——污水流量， ；
——進(jìn)水SS含量， ；
——回流污泥含量， ；
——氧化溝中NLSS含量， 。
根據(jù)上式，可得
12000×126＋10000×Qr=（12000+Qr）×4000
Qr=7748（）
10) 剩余污泥量
W==413+（1-0.7）×0.126×12000-0.02×12000
=1228+2000-667=2561 （㎏/d）
污泥含水率 P=99.2
剩余污泥得體積（濕污泥量）：。