設計主要參考資料
氧化溝工藝
氧化溝(oxidation ditch) 又稱迴圈曝氣池,是一種改良的活性汙泥法,其曝氣池呈封閉的渠形,汙水和活性汙泥混合液在其中迴圈流動。氧化溝的水力停留時間和汙泥齡較長,有機負荷很低[0.05~0.
15kgbod5/(kgmlss·d)],實質上相當於延時曝氣活性汙泥系統。
氧化溝的出水質好,一般情況下,bod5去除率可達到 95%~99%,脫氮率可達到90%,除磷效率在50%左右,如在處理過程中,適量的投加鐵鹽,則除磷效率可達到95%。
目前常用於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。
這裡主要介紹三溝式,三溝交替工作式氧化溝,又稱t型氧化溝,是丹麥kruger公司開發的生物脫氮新工藝。該系統由三個相同的氧化溝組建在一起作為乙個單元執行,三個氧化溝之間相互連通,兩側的ⅰ,ⅲ兩池交替做曝氣池和沉澱池,中間的ⅱ池始終進行曝氣,進水交替進入ⅰ池和ⅲ池,出水相應從ⅲ池和ⅰ池引出。這樣交替的執行特點提高的曝氣池轉刷利用率,有利於生物脫氮。
三溝交替工作式氧化溝生物脫氮的執行過程可分為6個階段。
階段a 汙水通過分配井流入ⅰ池,出水自ⅲ池引出,三池的工作狀態為:ⅰ池轉刷低速旋轉,維持缺氧狀態,進行反硝化和有機物的部分分解;ⅱ池轉刷高速轉動,進行有機物進一步降解及nh4+-n的硝化;ⅲ池轉刷停止轉動,作為沉澱池。
階段b 進水引入ⅱ池,出水自ⅲ池引出,ⅰ池和ⅱ池維持好氧狀態,ⅲ池保留為沉澱池。
階段c 進水仍引入ⅱ池,出水自ⅲ池引出,ⅰ池轉為沉澱池,完成泥水分離;ⅱ池轉刷低速轉動,維持缺氧狀態。對階段b中積累的硝酸鹽進行反硝化,ⅲ池仍為沉澱池。
階段d 進水引入ⅲ池,出水自ⅰ池引出。ⅰ池與ⅲ池的工作狀態正好與階段a相反,ⅱ池則與階段a相同。
階段e ⅱ池工作狀態與階段b相同,ⅰ池與ⅲ池的工作狀態與階段b 相反。
階段f ⅱ池工作狀態與階段c相同,ⅰ池與ⅲ池的工作狀態與階段c相反。
從上述執行個過程可以看出,三溝交替工作式氧化溝是乙個a/o生物脫氮或行汙泥系統,可以完成有機物的降解和硝化反硝化的過程,取得良好的bod5去除效果。依靠三池工作狀態的轉換,聲去了活性汙泥回流和混合液回流,從爾節省了點耗和基建費用。
三溝交替工作的氧化溝系統個階段執行時間可根據水質情況進行調整。整個執行過程中。溢流堰高度的調節,進出水的切換幾轉刷的開啟,停止,轉刷的調整均由自控裝置進行控制。
三溝式氧化溝的脫氮通過是通過新開發的雙速惦記來實現的,曝氣轉刷能起到混合器和曝氣器的雙重功能。當處於反硝化階段時,轉刷低速運轉,僅僅保持池中汙泥懸浮,而池中處於缺氧狀態。好氧和缺氧階段完全可由轉刷轉速的改變進行自動控制。
三溝交替工作式氧化溝的設計。
1. 設計概述。
三溝式氧化採用合建式系統,即有一條邊溝總是作為沉澱池來使用,因此計算汙泥量時應僅計算不包括沉澱狀態的汙泥在內的汙泥。為了準確的表明設計的泥齡,需要引入三溝式氧化溝參與工藝反應(硝化,反消化)的有效性係數,假定三溝是等體積的,則
式中 ——邊溝參與反應的平均mlss含量, ㎏/m3;
——邊溝在半個週期內的工作時間, h;
——中溝參與反應的平均mlss含量,㎏/m3;
——中溝在半個週期內的工作時間, h;
——三條溝的平均mlss含量, ㎏/m3;
——執行乙個週期內的工作時間, h。
根據本章的第一節所述三溝式氧化溝的執行過程可知,氧化溝執行乙個週期的時間為8小時,乙個工作工程(半個週期)為4小時,即階段a~c或階段d~f。過度階段為c或f,此階段第一或第三溝轉刷停止執行開始泥水分離約乙個小時,因此在設計中應用上述的計算公式時,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。據邯鄲市東郊汙水處理廠三溝式氧化溝工藝實際測定,mlss含量在三條溝內的分布為5.3㎏/m3,2.
0㎏/m3,5.0 ㎏/m3。/與理論推導值非常接近。
以實際的mlss分布代汝上述的計算公式,可計算為
由以上計算可以看出的值較小,或者說容積和裝置的利用率低。目前,提高容積和裝置利用率的方法是在三溝式氧化溝的設計中擴大中溝的比例,中溝的容積可佔50%~70%或更多,單個邊溝的容積佔30%~50%。有資料表明,當中溝的容積比例採用50%和70%時,可分別達到0.
69和0.80,從而裝置的利用率和汙泥分布均勻得到提高。
計算例項
1. 已知條件
(1) 城市汙水設計流量 q=12000m3/d,臨界執行水溫15℃,最高溫度25℃,ph=7.0~7.6。
(2) 氧化溝進水水值:bod5=150mg/l,ss=126mg/l,tkn=28 mg/l,鹼度(以caco3計)=200 mg/l。
(3) 要求二級出水水值:bod5=20mg/l,ss=20mg/l,tn≤10 mg/l,[nh4+-n] ≤2 mg/l (設計按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氮和出水vss中喊有有機氮總量為2mg/l,[no3-n]= 5mg/l 考慮),且汙泥得到穩定。
2. 設計計算
(1) 確定設計有關引數
1) 汙泥齡 c=30天(考慮汙泥得穩定化要求);
2) 汙泥含量 mlss=4000 mg/l;
3) fb==0.7;
4) 回流汙泥含量 x1=10000 mg/l;
5) 20時反硝化速率 (no3—n / mlvss)qd,20=0.02 kg/(kg.d);
6) 反硝化溫度校正係數=1.09;
7) 汙泥產率係數(vss / bod5) y=0.6kg /(kg。d);
8) 內源呼吸速率 kd=0.05 d-1 ;
9) 剩餘汙泥含水率 99.2;
10) 曝氣池好氧 do=2mg/l。
(2) 好氧區容積計算
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(排放汙泥中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) 好氧區容積 v好
v好=m3;
好氧水力停留時間:
t好==8.9 h;
3) 缺氧區容積計算
氧化溝生物汙泥產量
wv=用於細胞合成得的tnk=0.124 wv=0.124×1228=152.31 (kg/d)
即 tkn 中有(51.2×1000)/12000=4.3(mg/l) 用於合成
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
缺氧區容積v缺:
所以缺氧池水力停留時間: t缺==10.4 h;
4) 反應池總容積 v ===20006 m3;
5) 總水力停留時間 t==10 h(這是資料出錯,還未找到錯在那裡)
6) 鹼度平衡計算
硝化消耗鹼度 : 7.14×20.7=148 (mg/l)
反硝化產生鹼度 : 3.57×15.7=56(mg/l)
去除bod5產生鹼度: 0.1(s0-se)=0.1(150-6.5)=14(mg/l)
剩餘鹼度=200-148+56+14=122>100 (mg/l)滿足鹼度需求;
7) 實際需氧量計算
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) 標準需氧量:
實際需氧量確定後,需轉化為標準狀態需氧量(r0)以選取曝氣裝置。其轉化公式為:
式中 c——曝氣池溶解含量, mg/l;
標準大氣壓下,t℃時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℃時飽和溶解氧含量;
標準大氣壓下,20℃清水中的飽和溶解氧含量, mg/l;
汙水傳氧速率與清水傳氧速率之比,取值範圍為0.5~0.95,本例取=0.85;
汙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。
標準大氣壓下清水中的飽和溶解氧含量
注:其餘溫度(0~30℃)下的飽和溶解氧含量利用內差法確定,0℃時飽和溶解氧含量為14.62 mg/l。
9) 計算回流汙泥量氧化溝系統中,如果已知回流汙泥的含量,就可以根據下面簡單的質量平衡式,計算出維持mlss的回流汙泥流量,即
式中 ——回流汙泥量
汙水流量
進水ss含量, ;
回流汙泥含量, ;
氧化溝中nlss含量,。
根據上式,可得
12000×126+10000×qr=(12000+qr)×4000
qr=7748()
10) 剩餘汙泥量
w==413+(1-0.7)×0.126×12000-0.02×12000
1228+2000-667=2561 (㎏/d)
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