北方某污水厂卡鲁塞尔氧化沟系统的设计

北方某污水厂卡鲁塞尔氧化沟系统的设计摘要：北方某城市污水处理厂，设计水量3000m3／d，设计最低水温10℃，ρ(COD)≤350mg／L，ρ(BOD5）≤140mg／L，可采用卡鲁塞尔氧化沟进行污水的脱氰除磷处理。在分析、介绍卡鲁塞尔氧化沟设计的基础上，还得出以下设计经验：氧化沟中间隔墙与曝气机叶轮边缘的距离宜为80-100mm，氧化沟液面距曝气机基础平台的高度庄为1.45m，曝气机的防冻可采取保温房或通蒸汽加热的方法。

关键字：污水厂卡鲁塞尔氧化沟北方某城市市污水处理厂厂，设计水量量3000mm3／d，设计最低低水温10℃，ρ(COD)≤350mmg／L，ρ(BOD5）≤140mg／L，可采用卡卡鲁塞尔氧化化沟进行污水水的脱氰除磷磷处理。在分分析、介绍卡卡鲁塞尔氧化化沟设计的基基础上，还得得出以下设计计经验：氧化化沟中间隔墙墙与曝气机叶叶轮边缘的距距离宜为80-1000mm，氧化沟液液面距曝气机机基础平台的的高度庄为1.45m，曝气机的的防冻可采取取保温房或通通蒸汽加热的的方法。随着出水水水质标准的提提高，越来越越多的新建污污水处理厂要要求采用脱氮氮除磷工艺。本本文针对北方方某一污水处处理工程采用用Carroousel((卡鲁塞尔)氧化沟脱氮氮除磷，介绍绍了该厂工艺艺计算、设备备、仪表选型型等。1、设计计参数及污水水处理工艺流流程的确定进出水水质质参数见表1。表1设计水质质控制项目进水出水水量/（m3··d-1)30000最低水温/℃10ρ（COD）//（mgg·L-1）≤350≤60ρ（BOD）//（mgg·L-1）≤140≤20ρ（SS）/（mg·L-11）≤200≤20ρ（NH3-NN）/（mg·L-11）≤30≤15ρ（TP）/（mg·L-11）≤4≤1该厂位于北北纬38.5度，东经106.2度，海拔1100m。该地区一一月份平均最最高气温-1.2℃，最低气温-14.3℃，降雨量1.2mm；7月份平均最最高气温29.3℃，最低气温17.7℃，降雨量42.2mm，冬夏温差差较大。①由进水水水质可知：m(BODD)／m(CODD)：0.4＞0.3，生化性较较好；②理论上mm(BOD))／m(TN)＞2.86时反硝化过过程才能进行行，实际运行行要求m(BODD)／m(TN)应大于3。本工程m(BODD)／m(NH3-N）=4.67＞4，因此可采采用脱氮工艺艺；③进水中的的BOD是作为营养养物质供给聚聚磷菌活动的的基质，故m(BODD)／m(TP)是衡量能否否达到除磷的的重要指标，一一般认为该值值大于20，比值越大大，除磷效果果越明显。本本工程m(BODD)／m(TP))=30-445，可采用生生物除磷工艺艺。处理工艺艺流程见图1。污水处理工艺流流程图2、构筑筑物设计与技技术说明设计采用两两组脱氮除磷磷氧化沟系统统。2.1选选择池容积的的确定由于选择池池内基质浓度度梯度大，菌菌胶团的基质质利用速率要要高于丝状菌菌，因此丝状状微生物难以以生存，数量量逐渐减少。经经过该部分的的接触，可通通过选择器对对微生物进行行选择性培养养以防止污泥泥膨张娩枝生生，污泥的沉沉降性能将会会锝到很大提提高。同时，在在选样池中氧氧的质量浓度度为零，二沉沉池回流污泥泥中的微量硝硝酸盐能很快快地被去除，消消除了对磷去去除的不利影影响。本工艺艺还具有将二二沉池回流污污泥按比例分分配到选择池池和厌氧池的的功能，可有有，效保证在在实际运行中中进水水质波波动时除磷对对有机物的需需求。选择池工艺艺尺寸L×B×HH=9.0mm×5.5mm×5.0mm,超高1.0m。2.2厌厌氧池容积的的确定泥水混合液液由选择池进进入厌氧池[1]，在没有溶溶解氧和硝态态氮存在的厌厌氧条件下，兼兼性细菌可将将溶解性BOD转化成低分分子发酵产物物，聚磷菌将将优先吸附这这些低分子发发酵物，并将将其运送到细细胞内、同化化成细胞内碳碳源存储物、所所需能量来源源于聚磷的水水解及细胞内内糖的水解，并并导致磷酸盐盐的释放。经经厌氧状态释释放磷酸盐的的聚磷菌在好好氧状态下具具有很强的吸吸磷能力，吸吸收、存储超超出生长需求求的磷量，并并合成新的聚聚磷菌细胞、产产生富磷污泥泥，最终通过过剩余污泥的的排放将磷从从系统中除去去。一般污水水在厌氧段停停留1.0—2.0h就可以使磷磷的释放达约约80％，此后磷磷的释放将会会很缓慢，因因此本工程设设计厌氧停留留时间为1.5h。厌氧池工艺艺尺寸：L×B×HH=9.0mm×5.5mm×5.0mm,超高0.5m。设计选择择池与厌氧池池合建。2.3氧氧化沟容积的的确定以动力学计计算方法为主主，并用污泥泥龄法(德国目前使使用的ATV标准中的计计算公式)及污泥负荷荷法校核。好氧区容积[22]①确定出水水中溶解性BOD含量，使出出水中BOD的质量浓度度为20mg／L。溶解性ρ((BOD)==6.4mgg／L，其中设BOD速率常数为0.23dd-1。则需要去除除的BOD质量浓度△S=1400-6.4==133.66mg／L。②污泥龄θθc是根据理论论同时参照经经验确定。在在有硝化的污污水处理厂，泥泥龄必须大于于硝化菌的世世代周期，设设计通常采用用一个安全系系数，以应付付高峰流量，确确保硝化作用用的进行，其其计算式为：：θc=S.F((1／μ0)(1))式中：μ00——硝化菌比比生长速率，d-1，μ0=0.477×e0.0098（t-15))×[ρ(N)+100（0.05××T-1.1158）)×[ρ(DO)／(Ko+ρ(DO)）]，其中ρ(N)=115mg／L、溶解氧ρ(D0)==2mg／L、氧的半速速常数Ko取1.3。

S.FF--安全系数，取取值范围2.0-33.0，考虑北方方地区气温较较低，本设计计取3.0。计算得出设设计污泥龄θc为17.5d(10℃)，本工程确确定污泥龄为为18d。污泥自身氧氧化速率Kd取0.05，污泥产率率系数Y=0.66kg[VSSS]/kgg[BOD]]，混合液悬悬浮固体的质质量浓度X=ρ[MISSS]=40000mg／L，f=ρ[MLVSSS]／ρ[MLSSS]=0.775，则好氧区容容积V1=(YY×θc×Q×△S)/ρ[MLVSSS]×(11+Kd×θc)]=37797m3，其中Q为水量。水力停留时时间t1=V1／Q=6.008h。缺氧区容积缺氧区容积积V2=脱硝需要的的污泥量(VX)dn／混合液液中ρ[MLVSSS]。需要去除的的氮量△N为：△N=ρ((NO)-ρ(Ne)-△X×ψN=9.777mg／L式中：ρ((NO)，ρ(Ne)——进、出水总总氮的质量浓浓度，mg／L；△X——生生物污泥产量量，△X=Q×△S×[Y/（1+Kd×θc)]=6332.84kkg／dψN——生生物污泥中氮氮的质量分数数，取12.4％。由需要去除除的氮量，确确定反硝化污污泥量:(VX))dn=△NQ／qdn=17550.6kgg／d式中：(VVX)dn——参与脱氮反反应的污泥量量，kg／d；qddn——脱氮负荷，kg[NOO3-N]／[kg[MMLVSS]]·d]；T=10℃℃时，qdn=0.002×1.008（T-20）=0.00093kg[[NO3-N]／[kg[MMLVSS]]·d]；由此计算出出缺氧区的容容积V2=（VX）dn/ρ[MLVSSS]=52251.9mm3，水力停留留时间t2=V2／Q=8.440h；则氧化沟好好氧区加缺氧氧区之和V总=V1+V2=90488.9m3，水力停留留时间t=V总／Q=14..48h。前置反硝硝化区容积V3按完成20％反硝化和和取40min除磷所需容容积计算，即即V3=14677m3，占氧化沟沟池容的16％，水力停停留时间t3=2.355h。内回流比比取100％-400％。氧化沟总池池容为9203mm3，水力停留留时间t=14..7h，污泥负荷=0.07726kgg[BOD]]／[kg[VVSS]·dd]。氧化沟池容校校核——污泥龄法由德国目前前使用的ATV标准中的计计算公式可知知剩余污泥产产率[3](每去除1kgBOOD产生的剩余余污泥量)取决于曝气气池进水SS与BOD的质量比、水水温、污泥泥泥龄等因素：：污泥产率系系数Y=K×00.6[m((SS)／m(DODD)+1]—(O.0772×0.66×θcX×1.0072（T-15）)／(1+0..08θc×1.0772(T-15))）=1.0555kg[SSS]／[kg(BBOD]·dd]其中修正系系数K取0.9，θc=18d。ρ(MISSS)=40000mg／L，T=10℃，则V=24××Q×θc×Y×△S／ρ(MLSS))=93711m3，水力停留留时间t=14..9h(包括缺氧区)。污泥负荷=0.0771kg[BBOD]／[ks[VVSS]·dd]，在0.05--0.15kkg(BODD)／[kg[VVSS]·dd]范围内。由污泥龄法法计算出的污污泥负荷与动动力学计算方方法基本一致致，故此设计计合理。氧化沟需氧量量的确定在氧化沟系系统中，考虑虑以下几个过过程的需氧量量[4]：总需需氧量(D)=氧化有机物物需氧+细胞内源呼呼吸需氧+硝化过程需需氧—脱氮过程产产氧计算得出需需氧量AOR=2205kg／h，利用下列列公式转化为为标准状态需需氧量(SOR)。SOR=AORR×Cs(20)／[α×β×ρ×Cs(T)-C×11.024((T-20))]式中：α———不同污水的的氧转移速率率参数，对生生活污水取值值0.5-00.95，取0.9；β———不同污水的的饱和溶解氧氧参数，对生生活污水取值值0.90--0.97，取0.97；ρ———大气压修正正参数，海拔拔1100m时大气压为883000Pa；(ρ=883000／1013000=0.88715)Css(T)——温度T时饱和溶解解氧。计算得出SSOR=3558Kg[OO2]／h。曝气机动动力效率取：：2.1kgg[O2]／kW；需配置功率率数(N)=3358/2..1=1700.4KW。3、设备备选型及说明明3.1选选择池及厌氧氧池为满足选择择池内污水与与二沉池回流流污泥快速混混合的需求，设设计搅拌功串串密度为13W／m3(一般在10-155W／m3)。采用2台型号为GQT0115×3255(功率=1.5kkW)的潜水高速速推进器，有有效搅拌混合合和防止颗粒粒状杂物在池池壁或池底沉沉积。在选择择池中还配置置有型号为L3100的全不锈钢钢污泥分配槽槽，调节范围围20％-100％(以20％为一档)，采用手动动控制方式。厌氧池为防防止污泥沉降降及保证≥0.3m／s的流速，设设汁搅拌功率率密度为8.5W／m3(一般在7.0-99.0W／m3)，采用2台GOT0440×4800(功率=4.0kkW)的潜水高速速推进器。3.2氧氧化沟前置反反硝化段该段对搅拌拌器功能要求求以推流为主主，设计采用用2台DOT0555×18000(功率=5.5kkW)的潜水低速速推进器，功功率密度7.4W／m3(一般在6.5—8.5W／m3)。混合液回回流至氧化沟沟主体内采用用LB4.00×1.2型的内回流流控制闸门，控控制范围：100％=600％。3.3氧氧化沟主体反反应区根据计算，本本工程选用90kW，DS350型大倒伞表表面曝气机两两台，总供氧氧量(以O2计，下同)90×22.1×2==378kgg／h，氧富余20kg／h。从节能方方面考虑采用用一台变速曝曝气机(充氧量90-1889中h)、一台恒速速曝气机(充氧量189kkg／h)。根据水力力模型数据，氧氧化沟沟宽与与倒伞直径的的最佳比例为为2.2-22.4倍，沟深与与直径的比例例约为1.1-11.2倍，在此条条件下，曝气气机可达到最最佳的椎流及及曝气效果。本本工程曝气机机叶轮直径D=35000mm，确定氧化化沟最佳沟宽宽：B=8.00m、有效水深h=4.22m。则氧化沟沟主体工艺尺尺寸为L×W=774.0×332m(分4廊道)，超高600mm。在氧化沟中，弯弯道的水头损损失占全部水水头损失的90％以上，为为防止外沟弯弯道发生污泥泥沉淀，确定定在该处设置置DQT0555×18000型潜水低速速推进器2台，功率5.5kW，位于出水水堰下游，为为避免由于底底部水流搅动动带动较高浓浓度的污水上上翻，影响出出水水质，采采用DY50000型出水堰，可可调范围500mm。校核氧化沟沟内功率密度度=N／V=(1880+5.55×4)×11000／9203==21.9kkW／m3,在15-255kW／m3范围内，可可同时满足充充氧及推流、搅搅拌的功能。氧化沟平面面布置见图2。4、仪表表选型及说明明4.1选选择池设置一台MMLSS在线检测仪仪，用于控制制并保证进入入氧化沟系统统的污泥质量量浓度在2500--4500mms／L范围内，并并与二沉池回回流污泥管道道上的电磁流流量计组成控控制回路。4.2厌厌氧池设置一台DDO计及ORP仪，对厌氧氧进行在线检检测，分析是是否存在磷的的释放和吸收收；同时通过过厌氧段的ORP(氧化还原电电位)值的变化及NO3--N的质量浓度度来调整污泥泥回流比，使使厌氧池处于于厌氧环境。4.3前前置反硝化区区设置一台MMISS计用于在线线检测缺氧区区的污泥浓度度；一台ORP仪与内回流流控制闸门组组成闭环控制制，通过ORP检测数值确确定内回流闸闸门的开启角角度，从而有有效保证反硝硝化处理效果果。4.4氧氧化沟主体区区根据工艺要要求，氧化沟沟前置反硝化化区应保证为为缺氧状态才才能达到预期期的反硝化处处理效果，因因此，进水端端的曝气机在在进行充氧的的同时应尽量量避免对内回回流混合液溶