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。随着出水水质标准的提高，越来越多的新建污水处理厂要求采用脱氮除磷工艺。本文针对北方某一污水处理工程采用Carrousel(卡鲁塞尔)氧化沟脱氮除磷，介绍了该厂工艺计算、设备、仪表选型等。1、设计参数及污水处理工艺流程的确定进出水水质参数见表1。表1设计水质授控制项目裁进水耀出水竖水赵量俩/恢（掩m偿3殿·d岗-1仗)米30000乒最低水叹温抽/辆℃灵10芽ρ居（猜CO辛D习）距/盐（沸mg·L棚-1殊）夜≤选350惧≤私60北ρ浩（棕BO抵D见）北/约（亡mg·L候-1稠）督≤瓜140甩≤乘20加ρ久（滚S污S葬）医/宋（糊mg·L振-1迈）雕≤击200美≤毯20扛ρ久（孕NH职3珠-索N萍）连/劣（字mg·L适-1咬）智≤篮30茅≤厌15品ρ伍（她T作P摆）配/汗（沿mg·L惰-1虹）避≤耗4溪≤氧1该厂位于北纬38.5度，东经106.2度，海拔1100m。该地区一月份平均最高气温-1.2℃，最低气温-14.3℃，降雨量1.2mm；7月份平均最高气温29.3℃，最低气温17.7℃，降雨量42.2mm，冬夏温差较大。①由进水水质可知：m(BOD)／m(COD)：0.4＞0.3，生化性较好；②理论上m(BOD)／m(TN)＞2.86时反硝化过程才能进行，实际运行要求m(BOD)／m(TN)应大于3。本工程m(BOD)／m(NH3-N）=4.67＞4，因此可采用脱氮工艺；③进水中的BOD是作为营养物质供给聚磷菌活动的基质，故m(BOD)／m(TP)是衡量能否达到除磷的重要指标，一般认为该值大于20，比值越大，除磷效果越明显。本工程m(BOD)／m(TP)=30-45，可采用生物除磷工艺。处理工艺流程见图1。污水处理工艺流程图2、构筑物设计与技术说明设计采用两组脱氮除磷氧化沟系统。2.1选择池容积的确定由于选择池内基质浓度梯度大，菌胶团的基质利用速率要高于丝状菌，因此丝状微生物难以生存，数量逐渐减少。经过该部分的接触，可通过选择器对微生物进行选择性培养以防止污泥膨张娩枝生，污泥的沉降性能将会锝到很大提高。同时，在选样池中氧的质量浓度为零，二沉池回流污泥中的微量硝酸盐能很快地被去除，消除了对磷去除的不利影响。本工艺还具有将二沉池回流污泥按比例分配到选择池和厌氧池的功能，可有，效保证在实际运行中进水水质波动时除磷对有机物的需求。选择池工艺尺寸L×B×H=9.0m×5.5m×5.0m,超高1.0m。2.2厌氧池容积的确定泥水混合液由选择池进入厌氧池[1]，在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下，兼性细菌可将溶解性BOD转化成低分子发酵产物，聚磷菌将优先吸附这些低分子发酵物，并将其运送到细胞内、同化成细胞内碳源存储物、所需能量来源于聚磷的水解及细胞内糖的水解，并导致磷酸盐的释放。经厌氧状态释放磷酸盐的聚磷菌在好氧状态下具有很强的吸磷能力，吸收、存储超出生长需求的磷量，并合成新的聚磷菌细胞、产生富磷污泥，最终通过剩余污泥的排放将磷从系统中除去。一般污水在厌氧段停留1.0—2.0h就可以使磷的释放达约80％，此后磷的释放将会很缓慢，因此本工程设计厌氧停留时间为1.5h。厌氧池工艺尺寸：L×B×H=9.0m×5.5m×5.0m,超高0.5m。设计选择池与厌氧池合建。脾愧卡2.3泄亿氧化沟容积的隆确定处以动力学绩计算方法为主凉，并用污泥龄泥法递(崖德国目前使用距的枣AT侦V强标准中的计算婶公妙式歪)靠及污泥负荷法筛校核。摊好氧区容积蛮[2]悉比搭①拴确定出水中溶秤解叼性搬BO筝D睛含量，使出水骑中汤BO堆D笋的质量浓度屋为思20m申g棍／亏L盘。平溶解掀性朱ρ豪(BOD)=香6.4m尖g漆／扣L庭，其中撑设贵BO卖D卖速率常数彩为鸣0.23d祝-1草。跳则需要去糊除手的般BO搏D前质量浓盾度央△捏S=140-躬6.4=13疏3.6m泻g枝／清L火。傅富站②裂污泥锻龄贼θ青c票是根据理论同专时参照经验确昏定。在有硝化津的污水处理厂单，泥龄必须大虚于硝化菌的世稠代周期，设计征通常采用一个倘安全系数，以吧应付高峰流量络，确保硝化作犯用的进行，其唉计算式为工：盖θ赴c冻=S.F(帖1驳／货μ凭0象)(1)仰式中情：柏μ惠0巴——肤硝化菌比生长违速率耻，辩d外-1显，危μ笨0争=0.47×点e榆0.09勤8脉（贩t-15)王×葛[粘ρ申(蓝N)+10拨（作0.05×T买-1.15安8沾）倾)×闲[征ρ锹(DO哭)席／损(Ko肿+搜ρ队(DO匹)摸）壶]泉，其志中刚ρ旅(N)=15地m残g拖／劝L惜、溶解锄氧直ρ土(D0)=2秧m跑g拍／谦L贺、氧的半速常丝数宝K予o竹取品1.拍3舰。袖焰蜓

S.F-绵-师安全系数，取证值范现围碍2.0-3.位0臣，考虑北方地润区气温较低，协本设计差取影3.旦0久。恐计算得出茄设计污泥闸龄窃θ妈c储为澡17.5d羡(疼10灯辟℃惯)躲，本工程确定咸污泥龄汉为差18蔽d陡。背污泥自身守氧化速命率李K烘d咏取秩0.0阅5暗，污泥产率系萌数殃Y=剧0.6kg营[VSS]/外kg[BOD哭]匀，混合液悬浮肃固体的质量浓严度脚X意=毛ρ垦[MISS]越=4000m表g汤／班L乱，腥f瓦=州ρ毯[MLVSS新]搂／诸ρ指[MLSS]帆=0.7蛮5香，述则好氧区容欠积抬V1=(Y执×常θ畜c端×Q睬×胞△售S)往/葡ρ抓[MLVSS踩]×(1+K交d勤×缘θ摔c枕)]=形3797m脖3瞧，其泥中嫩Q趋为水量。倘水力停留掏时骡间耍t缸1淘=V比1吊／汪Q=6.08央h汗。缺氧区容积状缺氧区容昏积纸V刑2姐=立脱硝需要的污薄泥妻量说(联VX)丙dn记／混合液势中经ρ兄[MLVSS舌]蜂。叶需要去除壶的氮旗量题△酷N粮为：缴走扣△剖N钱=华ρ恢(见N齐O结)售-筑ρ缎(Ne)穗-惕△恋X召×妨ψ周N电=9.77m城g程／搏L发式中坑：梨ρ绍(览N堆O犬)愁，舰ρ材(Ne龙)迟—授—馆进、出水总氮木的质量浓度起，坏m国g偏／区L蓝；披粉贸△自X秃—悉—玉生物污泥产量粱，樱△冤X=Q火×桂△阔S×[Y疼/稻（歉1+K抬d紫×径θ蓝c处)]=道632.84原kg忍／荷d权得床ψ零N警—沿—形生物污泥中氮达的质量分数，虽取独12.朱4娇％。蓬由需要去顺除的氮量，确涛定反硝化污泥洞量疯:(VX)之dn赠=改△喊N轿Q孕／购q昆dn赛=料1750.6铲kg召／送d阻式中黎：瓶(VX)d孩n够—论—纺参与脱氮反应督的污泥量悬，冠k俊g撑／喷d定；倾牵洲q摸dn隐—廊—洪脱氮负荷吊，鹅kg[NO3规-N归]齿／殖[kg[ML孟VSS]·d恨]范；宗烦钳T=穿1视0即℃渐时令，畏q竞dn嚼=0.02×慌1.08蔬（艳T-2病0伙）翁=葬0.0093山kg起[NO无3并-N鼻]榆／川[kg[ML贷VSS]·d隐]难；差由此计算臂出缺氧区的容意积摇V2蜻=棚（遵V狭X料）著dn忌/厕ρ孝[MLVSS单]=昆5251.9泄m赵3飘，水力停留时吸间晴t勾2逝=V絮2茎／塌Q=8.40惑h喜；含则氧化沟拐好氧区加缺氧至区之初和积V僵总律=V沾1港+V龄2悔=尿9048.9贝m擦3孙，水力停留时稳间心t=V缠总蓬／宅Q=14.4经8吗h速。前置反硝化芒区容污积罚V节3林按完寺成匀2勤0垮％反硝化和魔取酬40mi霞n某除磷所需容积夹计算，箱即携V台3踢=送1467m萍3扛，占氧化沟池丽容架的舅1喘6搜％，水力停留校时配间棋t括3舌=2.35棚h针。内回流比堤取库10秃0轻％帅-40栏0膏％。士氧化沟总岗池容为扯9203m谨3播，水力停留时兵间越t=14.7白客h测，污泥负记荷秆=券0.0726凑kg玻[BOD耍]恒／锻[kg[VS下S]·d伟]裳。移投氧化沟池容校繁核植—聋—羡污泥龄法白由德国目希前使用扔的魄AT狗V被标准中的计算悬公式可知剩余率污泥产率青[3]没(构每去退除裹1kgBO浆D岗产生的剩余污绪泥要量疫)擦取决于曝气池摇进瓦水饺S锣S谷与螺BO腾D愚的质量比、水训温、污泥泥龄道等因素：先污泥产率患系戏数凶Y=K×0.皱6[m(SS挽)届／秘m(DOD)妇+1队]俗—巡(O.072炕×0.6他×刻θ膏c涛X×1.07杏2博（迅T-1惧5秒）谋)贫／僻(1+0.0炒8痒θ耻c请×1.072彻(执T-15)蚁）炮=徒1.055k钱g惨[SS拣]漂／壳[kg(BO柏D]·d]例其中修正短系废数辰K权取鲁0.确9测，缓θ桂c热=18口d罗。哄ρ椅(MISS)泻=4000m离g昂／傲L绩，旁T=催1类0句℃舰，鼠则香V=24×Q俊×主θ四c容×Y忍×耻△锋S抹／付ρ扛(枕MLSS)=爪9371m羊3榨，水力停留时插间乒t=14.9竹h勿(打包括缺氧刊区辩)抵。污泥负投荷饺=虎0.071k肿g泛[BOD翼]勒／煌[ks[VS度S]·d挽]负，口在睁0.05忌-0.15k与g旋(BOD航)左／降[kg[VS荒S]·d穴]胳范围内。刑由污泥龄姑法计算出的污萌泥负荷与动力目学计算方法基唯本一致，故此闯设计合理。庄钞氧化沟需氧量艇的确定谈在氧化沟笛系统中，考虑捕以下几个过程歼的需氧量旦[4]馅：总需氧捎量指(D)属=劲氧化有机物需崇氧袭+探细胞内源呼吸物需传氧亚+肚硝化过程需胳氧霉—赴脱氮过程产氧州计算得出螺需氧篇量完AOR=拒205kg冤／盗h风，利用下列公树式转化为标准饼状态需氧悠量袭(SOR朋)随。穴SOR=AO陡R×Cs宇(造20)到／轨[着α炸×皇β探×恢ρ括×Cs枯(狸T)法-C×1.0耽24霉(徒T-20)素]礼式中万：伸α—鹊—态不同污水的氧详转移速率参数钟，对生活污水飞取饿值写0.5-0.调9屠5境，钉取斗0.建9焦；蒜粒专β—引—肢不同污水的饱誓和溶解氧参数假，对生活污水瞧取抓值么0.90-0编.9环7扯，央取伙0.9宴7芒；王股总哪ρ—时—百大气压修正参蚂数，海拔屑1100m迁时大气压余为乌88300P孟a脾；姜(旋ρ禽=8830仆0秆／狡101300款=0.871企5)域厚稼Cs邮(尽T)撤—搜—梢温呈度驰T让时饱和溶解氧唉。逝计算得当出敬SOR=呈358Kg武[O双2淡]跌／遥h狐。曝气机动力骄效率取：降2.1kg割[O叫2率]复／竿k基W缸；顷需配置功芝率妖数悄(N)=35班8/2.1=滋170.4K贤W俩。样栗耐3热、苦辈设备选型及说乌明盲很疲3.1藏戴选择池及厌氧祥池医为满足选析择池内污水与阴二沉池回流污晴泥快速混合的盲需求，设计搅杠拌功串密度拦为粱13宵W韵／荐m吊3蒸(门一般体在健10-15归W显／聚m叼3毙)笼。采逢用满2挎台型号虏为凭GQT015狗×325锋(冲功离率划=1.5kW兵)苹的潜水高速推庙进器，有效搅件拌混合和防止运颗粒状杂物在孟池壁或池底沉筝积。在选择池克中还配置有型准号硬为率L310造0宅的全不锈钢污愧泥分配槽，调执节范涂围拨2遵0肢％汁-10房0野％栋(留以便2沿0扮％为一批档歪)箭，采用手动控勒制方式。雹厌氧池为亿防止污泥沉降准及保症证省≥虾0.3m识／袭s益的流速，设汁暴搅拌功率密度劣为巧8.5辟W哀／液m萝3尼(尝一般斧在粱7.0-9.栗0垄W雨／拢m眉3农)元，采辨用牢2净台搜GOT040疗×480熔(件功运率砍=4.0kW状)挪的潜水高速推扬进器。休悼仗3.2鹿拥氧化沟前置反歪硝化段茫该段对搅寿拌器功能要求争以推流为主，宋设计采月用层2牌台息DOT055想×1800丘(奸功满率芦=5.5kW宏)导的潜水低速推错进器，功率密尊度洞7.4岸W命／烤m莫3芒(界一般茄在排6.慕5衔—祖8.5堆W烈／寇m集3夺)龄。混合液回流我至氧化沟主体械内采偶用哥LB4.0×构1.流2摇型的内回流控经制闸门，控制造范围挥：户10暮0期％唯=60脊0榴％。仪杏班3.3籍删氧化沟主体反眠应区仍绘根据计算，本种工程选郊用并90k耳W候，州DS35障0磁型大倒伞表面祸曝气机两台，昌总供氧针量握(蜜以资O效2宏计，下岭同胜)90×2.筋1×2=源378kg抱／液h嘉，氧富余吸20kg摸／五h宏。从节能方面失考虑采用一台秧变速曝气向机延(够充氧统量谅90-18捷9鸭中足h电)兆、一台恒速曝泽气劝机垫(旺充氧量萍189kg歇／吊h岸)单。根据水力模蹲型数据，氧化拘沟沟宽与倒伞穿直径的最佳比宝例口为贿2.2-2.严4各倍，沟深与直躁径的比例约练为形1.1-1.殖2监倍，在此条件遵下，曝气机可岭达到最佳的椎必流及曝气效果仓。本工程曝气芒机叶轮直颗径张D=币3500mm饿，确定氧化沟透最佳沟宽嫌：蜘B=舒8.0m律、有效水院深愿h=叠4.2m恭。则氧化沟主队体工艺尺寸答为愈L×W=74斗.0×邀32m条(进分摇4咳廊薯道盒)村，超高禁600mm赢。晋蹈在氧化沟中，岗弯道的水头损洋失占全部水头搞损失斑的岗9饶0膛％以上，为防脚止外沟弯道发河生污泥沉淀，讨确定在该处设问置梢DQT055波×180黑0星型潜水低速推雄进够器仆2箱台，功踏率偿5.5k宾W紧，位于出水堰伙下游，为避免扣由于底部水流缺搅动带动较高森浓度的污水上领翻，影响出水初水质，采析用民DY500嫌0崭型出水堰，可欣调范围利500mm库。昌校核氧化邻沟内功率密骑度赶=疑N丈／鸽V=(180子+5.5×4糊)×100荒0铺／针9203=2渣1.9k茶W玻／芳m泊3镇,速在淋15-25k跌W虫／哲m总3蚁范围内，可同圆时满足充氧及烂推流、搅拌的痒功能。侨氧化沟平毫面布置见注图书2驱。易彻劳撞4纸、巩贸仪表选型及说苍明拣挥疯4.1城煤选择池昼设置一叛台贯MLS城S雄在线检测仪，妖用于控制并保超证进入氧化沟碧系统的污泥质能量浓度姜在亿2500-4泰500m叉s喂／凑L哨范围内，并与膏二沉池回流污喘泥管道上的电占磁流量计组成商控制回路。患赛戒4.2鼓预厌氧池雾设置一辞台部D满O攀计万及栋OR趴P舞仪，对厌氧进次行在线检测，炊分析是否存在挪磷的释放和吸繁收；同时通过均厌氧段程的银ORP缺(苗氧化还原电晚位降)架值的变化农及扎NO别3哈-骨-判N动的质量浓度来雀调整污泥回流护比，使厌氧池鹊处于厌氧环境凳。耽歇宽4.3壳禁前置反硝化区劫设置一君台继MIS举S佣计用于在线检震测缺氧区的污臂泥浓度；一仅台德OR嫩P寻仪与内回流控猪制闸门组成闭之环控制，通李过加OR淋P涌检测数值确定设内回流闸门的气开启角度，从彩而有效保证反垫硝化处理效果拣。牺格香4.4库请氧化沟主体区擦根据工艺钢要求，氧化沟旱前置反硝化区最应保证为缺氧上状态才能达到寸预期的反硝化便处理效果，因继此，进水端的捕曝气机在进行截充氧的同时应商尽量避免对内掉回