1、氧化沟的工艺系统的设计 1、设计的参数和选择：对于城市污水，氧化沟系统通常的预处理采用粗细格栅和沉砂池，一般不设初沉池。混合液在沟内的循环速度为 0.250.35 m/s，以确保混合液呈悬浮状态。氧化沟污泥回流比采用 60%200%，设计污泥浓度为 1500 5000mg MLSS/L， 氧化沟中的氧转移效率为 1.52.1 kg/(kW h)。设计参数与进出水水质密切相关，与是否脱氮脱磷密切相关。 氧化沟工艺的重要设计参数及相应取值如下 ： 泥龄 ： 氧化沟的设计泥龄范围为 448d，通常的泥龄取值为 1030 d。 泥龄与温度、脱氮、脱磷要求和要求稳定污泥的程度相关。 有机负荷 ： 氧化沟
2、常用的设计有机负荷取值 0.160.35 BOD5kg/(m3 d)。 污泥负荷 ： 0.030.10 BOD5kg/(kg MLSS d) 水力停留时间 ： 对于城市污水，采用的数值为 630 h。 2、 氧化沟的工艺系统的设计 ： 1) 氧化沟工艺设计一般的原则 ： 除考虑有机物的去除和污泥的稳定的要求外，目前氧化沟的设计中，通常考虑脱氮，有时还要考虑脱磷的要求。脱氮时按如下步骤进行 ： 确定进水水质和出水水质。 调查进水的 pH值和营养物 含量是否适合生物处理的要求 ； 要求脱氮时，应考虑碳源的来源和质量。 估算用于合成的总氮量和需要去除的总氮量 ； 计算硝化菌的生长速率 n 和在设计环
3、境条件下硝化所需最小污泥平均停留时间 cm； 20 . 0 9 8 ( 1 5 ) 0 . 0 5 1 1 . 1 5 80 .4 7 1 0 .8 3 3 ( 7 .2 ) 10Tn TON D Oe P HN K D O 式中 n 硝化菌的生长率 (d-1)； N 出水的 NH4+-N的浓度 (mg/L) ； T 温度 ( )； DO 氧化沟中的溶解氧浓度 (mg/L) ； KO2 氧的半速常数 O2（ mg/L） ,0.452.0 mg/L。 则最小污泥平均停留时间为 1/cm n 选择安全系数来计算氧化沟设计污泥停留时间 ； cd cmSF 式中 cd 设计污泥停留时间 (d)； SF
4、 安全系数，与水温、进出水水质、水量等因素有关，通常取2.03.0。 计算去除有机物及硝化所需的氧化沟体积和水力停留时间 ； 0()(1 )e cdd cdYQ S SV XK 式中 V 用于硝化及氧化有机物所需的氧化沟有效体积 (m3)； Y 污泥产率系数 (kg VSS/kg去除 BOD5)，对城市污水 取 0.30.5； Q 处理水流量 (m3/d)； S0 进水 BOD5浓度 (mg/L)； Se 出水 BOD5浓度 (mg/L)； cd 污泥龄 (d)，如考虑污泥稳定， cd取 30d左右 ； Kd 污泥内源呼吸系数 (d-1)，对城市污水， Kd取 0.031.0 d-1； X 混
5、合液污泥浓度 (kg MLVSS/L)，考虑脱氮时， X取 2.53.5 kg MLVSS/L。 估算在硝化过程中所消耗的和在反硝化过程中所产生的碱度。通常系统中应保证有大于 l00 mg/L(CaCO3计 )的剩余碱度 (即保持 pH 7.2)，以保证硝化时所需的环境 ； 剩余碱度 (或出水碱度 )=进水碱度 (以 CaCO3计 )+3.57 反硝化 NO3 -N 的量+0.1 去除 BOD5的量 7.14 氧化沟氧化总氮的量 式中 3.57 反硝化 NO3 -N产生的碱度 mg/(mg NO3 -N)； 0.1 去除 BOD5产生的碱度 mg/(mg BOD5)； 7.14 氧化 NH4+
6、-N消耗的碱度 mg/(mg NH4+-N)。 选择反硝化速率 ： ( 2 0 ) 1 .0 9 (1 )TD N D Nr r D O 式中 DNr 实 际的反硝化速率 mg NO3 -N/(mgVSS d)； DNr 反硝化速率 mg NO3 -N/(mgVSS d)， 在温度为 1527 ，城市污水取值范围 0.03一 0.11； DO 反硝化条件下的溶解氧浓度 (mg/L)。 依据反硝化速率和 MLVSS浓度，确定反硝化所要求增加的氧化沟的体积， 3 NODNSV Xr 式中 V 反硝化所需氧化沟的反应体积 (m3?； 3NOS 去除的硝酸盐氮量 (kg/d)； 其他符号同前。 因此，
7、氧化沟总体积为 V V V总 在同时有脱磷要求时，氧化沟前要设专门的厌氧池，厌氧池水力停留时间按l.02.0 h考虑，如果进水中快速可降解有机物含量高，水力停留时间可以取得小一些，生物反应系统的污泥停留时间不宜大于 20 d。 2) 需氧量的确定 ： 氧的供给是以需氧量为依据的，计算需氧量时，假定除了用于合成的那一部分有机物外，所有有机物都被氧化。同样，除了用于合成的那部 分氮外，其余的氮都需被先氧化，然后在反硝化的过程中再被还原，此过程还可获得一部分氧。因此，需氧量可以表示为 ： 需氧量 =去除的 BOD-剩余污泥的 BOD+去除氮的需氧量 -剩余污泥含NH4+-N氧化所需氧量 一反硝化中获
8、得的氧量 用公式可表示为 ： 02 0 31 .4 2 4 .5 ( ) 0 .5 6 2 .61 e V SS e V SSKtSSO Q X Q N N X Q NOe 式中 O2 同时去除 BOD5和脱氮所需的氧量 (kg O2/d)； Q 污水流量 (m3/d)； S0 进水 BOD5 (mg/L)； Se 出水 BOD5 (mg/L)； K 速率常数 (d-1)； t BOD试验天数 (d)，对 BOD5， t=5d； VSSX 每日产生的生物污泥量 (VSS kg/d)； N0 进水氮浓度 (mg TKN/L)； Ne 出水氮浓度 (mg TKN/L)； 3NO 还原或反硝化的硝酸
9、盐氮量 (mgNO3 -N/L) 得到需氧量后，可根据工艺要求选择曝气设备。由于考虑厌氧或缺氧的要求，还需核算混合需要的最小净输人功率 (以确保沟内平均水流速度大于等于 0.25m/s)。 混合要求的最小功率可 用下式计算 ： 0 .3 0 .2 9 8/ 0 .9 4 ( ) ( )P V M LS S 式中 绝对粘滞性系数， 20时等于 1.0087； P/V 单位体积需要的净输入功率 (W/m3)； MLSS 氧化沟中混合液污泥浓度 (mg/L)。 3) 沉淀池的设计 ： 氧化沟工艺由于通常采用延时曝气工艺参数，因此污泥的沉降性能要优于普通活性污泥法工艺。典型的沉淀池设计参数见表 1。
10、表 1 氧化沟工艺中沉淀池设计的推荐参数 溢流率 m3/(m2 d) 固体负荷 kg/(m2 d) 堰负荷率 m3/(m d) 12.220.4 4.982 124186 4） 剩余污泥量的确定 ： 针对我国城市污水的特点，在泥龄为 1030 d,氧化沟工艺的污泥产率为 0.30.5kg VSS/kg去除 BQD5。 剩余污泥量的计算应考虑泥中惰性物质和沉淀池出水流失的固体，基本公式可表示为 ： / (1 ) d c l ex Q S Y f K X Q X Q 式中 x 总的剩余污泥量 (kg/d)； Q 污水流量 (m3/d)； S 进水 BOD5 (mg/L)一出水 BOD5 (mg/L)； Y 污泥产率 ， kg VSS/kg去除 BOD5； f MLVSS/MLSS之比 ； 设计污泥停留时间 (d)； Xl 污泥中的惰性物质 (mg/L)为进水总悬浮物浓度 (TSS)与挥发性悬浮物浓度 (VSS)之差 ； Xe 随出水流出的污泥量 (mg/L)。
