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1996年第3期河北煤炭建筑_〔程学院学报JournalofHebeiMiningandCivilEngineeringInstitute1996N.o3BD型氧化沟生物脱氮除磷工艺及氧化沟容积计算〕士耳右:曰二L.刁忱「习浏岁田司护-J一JL与、月幼人(邯郸市东郊污水处理厂)(城市建设系)摘要本文从氧化沟的起源、运行方式、技术发展提出DE型氧化沟,并分析了DE型氧化沟脱氮除磷的工艺特.汽,又根据国内氧化沟的设计经验提出如何计算DE型氧化沟的容积.关键词脱氮除磷,峭化,反硝化,聚合磷,氧化沟容积0概述近几年来,各国环保部门对污水处理厂出水中氮、磷的含量及其所造成的水体富营养化问题愈来愈重视。因此,我国许多新建的城市污水处理厂采用了各种各样的脱氮、除磷工艺.其中氧化沟是一种较为有效的生物脱氮、除磷工艺,并在各地广泛应用,如:邯郸市三沟式T型氧化沟污水处理厂、南通市五沟式氧化沟污水处理厂等。氧化沟又名氧化渠,实际上它是活性污泥法的一种变型。第一座氧化沟污水处理厂是1954年在荷兰Voosrhoper市建成的,服务人口仅360人,将曝气、沉淀、污泥稳定等处理过程集中于一体,间歇运行,BODS去除率高达97%,运行稳定,管理方便,基建费用省.六十年代以来,这项新技术迅速在欧洲、北美等地推广应用,并逐步在工艺设计、设备及自动控制上发展完善.现在,它已成为我国及其它资金短缺的发展中国家普遍采用的一项污水处理技术。氧化沟工艺属于延时曝气活性污泥法,采用低有机物污泥负荷.005-0.巧gkBOD亦gMlss.;d较长的水力停留时间10一24;11污泥龄可长达3d0ay。氧化沟所产生的剩余污泥量较一般的活性属加丁巴/J介试、出水几几几几几J』』111rlll刁刁刁1.厌氧池2.分配井3.导流墙4.车专刷5.可调堰6.沉淀池\l|||||!||||I|眨回ù流污泥图1DF型氧化沟系统本文19%年5月7日收到第3期王雅昌等二DE型氧化沟生物脱氮除磷工艺及氧化沟容积计算污泥法少,并得到好氧稳定,故不需设污泥硝化设施。由于氧化沟运行方式和外部形状的不同,氧化沟有各种各样的类型。如,不带独立沉淀池、交替运行的T型氧化沟;带独立沉淀池的DE型氧化沟等。DE型氧化沟系统是在D型氧化沟基础上发展起来的,由两个平行的氧化沟和一个独立的沉淀池组成(图1),处理能力大大提高,曝气转刷的利用率可达100%.该系统能够在两个平行的氧化沟内分别进行硝化、反硝化的反应,从而达到生物脱氮的.目的;若在该系统之前增设厌氧池,使回流污泥与原污水在厌氧池中混合,则可以达到生物除磷的目的.目前,DE型氧化沟工艺的城市污水处理厂已在我国建成投产,如塘夏水质净化厂.IDE型氧化沟生物脱氮工艺氮是植物生长的一种必不可少的营养成分,但是如果水体中氮的含量过高,就会产生富营养化,使溶解氧含量降低,藻类生长泛滥,加速水体天然老化过程.另外,以硝酸盐形式存在的氮被认为是引起婴幼儿的一种暂时性白血病一一高铁血红蛋白症的根源.因此,对于将流人饮用水水源的氧化沟出水很有必要脱氮。氧化沟生物脱氮是首先由自养型好氧微生物在好氧状态下,利用混合液中的溶解氧通过硝化反应将氨氮氧化为硝酸盐,再由异养微生物在缺氧状态下在反硝化细菌的作用下,利用硝酸盐中的氧产生反硝化作用将硝酸盐中的氮转化为氮气释放出去.硝化反应式为硝化细菌NH二l·86021·985HCO于斗.002lC,H,OZN+l·044H:O+l·88lHZCO;+0.98NO歹反硝化反应式为反硝化菌NO三+1.08CH30H+024H:CO3分0.056C反硝化菌H:0ZN+o.47N2个+l.68HZO+HeO二No三+0.67eH,oH+o53H:e03峥o.04C,H,0ZN+o.48N:个+1.23H20+Heo;DE型氧化沟的脱氮作用是通过特殊的运行方式,在两条沟内交替创造硝化和反硝化反应的条件.面达到脱氮目的.运行方式按以下四个阶段运行(如图2).阶段A:污水经分配井进人沟I,沟中转刷低速运行,仅保持活性污泥混合液的悬浮状态;溶解氧浓度低于.05m酬,处于缺氧状态,从而使得经前一好氧阶段产生的硝酸盐以原污水为碳源进行反硝化反应.此时,沟I后端的溢流堰打开,泥水混合液由此进人二沉池进行沉淀分离,而沟n中的转刷进行高速曝气,(D”》Zm的进行硝化反应.将前一阶段进入该沟的污水在好氧状态下该阶段的运行时间为15min.阶段B:污水仍经分配井进人沟l,沟I、沟11均保持上阶段的反硝化、硝化状态.但出水由沟I改为沟n,保证进人沟n的污水中有机污染物质得到充分降解.该阶段运行时间为105min·河北煤炭建筑工程学院学报1996年!|||Js、)一钾力一l__~________}兰l_____`____JD图2生物脱氮运行万式阶段C:污水经分配井进人沟H。此时沟11中转刷低速推流进人反硝化状态,进行出水。而沟l中转刷高速曝气,进行硝化反应。该阶段运行时间为15imn。阶段D:阶段D的运行状态与阶段B相似,只是沟I、沟H进、出水情况相反。该阶段的运行时间为105nlin上述工艺运行过程中,分配井、转刷、溢流堰由预先设定的时间控制运行.另外,转刷还受安装在每条沟的溶解氧测定仪控制。2OE型氧化沟生物除磷过程磷是微生物新陈代谢所必需的营养元素,既是微生物体细胞组成的一部分,又通过二磷酸腺昔(ADP)和三磷酸腺着(AT)P的相互转换提供能量来实现细胞合成。磷的去除主要依靠聚磷菌在能量交换过程中吸收磷,并以聚合磷的形式存在于体内。在厌氧状态下,这些细菌将体内聚合磷以Po幸一P的形式释放出来;在好氧或缺氧状态下,聚磷菌又通过呼吸作用吸收污水中的Po幸一P,以聚合磷的形式存在于体中进行细胞合成。DE型氧化沟的生物除磷就是根据这个机理,在氧化沟前设置厌氧进水池,从而形成厌氧一缺氧一好氧下的工艺流程(如图3),创造了有利于生l物除磷的最佳运行条件。{该系统中厌氧池由三个沟渠组二成,水力停留时间为lh.池中安装潜水搅拌器,使污水与回流污泥充分混合.出水回流污泥工剩余污泥图3生物除磷工艺第3期王雅昌等:ED型氧化沟生物脱氮除磷工艺及氧化沟容积计算因为聚磷菌必须在完全厌氧的条件下才能够绍扩体内的聚合磷充分释放出来,如果池中NO二的含量过大,会影响除磷的效率,所以在第一条沟内含有NO歹的回流污泥利用污水作碳源进行较彻底的脱硝反应,从而保证磷在第二、三条沟内得以充分释放.污水经分配井进人氧化沟后,在缺氧和好氧的状态下(好氧状态下吸收效率最高),释放出来的磷又被活性污泥吸收,随后进人二沉池沉淀,最后随剩余污泥排出,以此达到除磷的目的。3DE型氧化沟容积的计算夏季状况:1、设计资料Q进=1500om,zd,进水BoDS=225okg月.出水BoDS一24okg/d,55出=24okgd/TN进=450kg/d,TN出=150kgd/,NH3一N出=45k留d,TP进=60gk/dTp出=1skg/d,T高=30“,T:=15℃2、设计参数选择污泥产率Y月.O53kgss爪9BODS脱氮速率DN速,(15℃)=47.2029No于k/gss.d稳定污泥龄(巧℃)Q。二1d3好氧污泥龄(巧℃)Q好=6d选择污泥浓度Mls=sk4gss/m,3、计算过程l)剩余污泥量(2250一240)/1.053一240=1877kgss/d2)脱氮量450一0.05/1877一150=206kgN/d3)缺氧污泥量4)好氧污泥量206x100047.202(2250一240)x=4364kgss5)脱氮所必要的污泥量12702十3x6=12702kgss4364=17066kgss6)稳定污泥量(2250一240)x1.053/13=27522kgsszd7)选定稳定污泥量为设计污泥量约28000kgss/d8)氧化沟容积里丝旦旦一7000衬4冬季状况1、设计资料T;二20℃T低二10℃其它资料同夏季设计资料2、设计参数选择污泥产率Y=l0/13kgss爪gBoDS脱氮速率DN二城10℃)=27.59N01瓜gs.sd稳定污泥龄(looC)Q。=19d好氧污泥龄(10,c)Q好=zod河北煤炭建筑工程学院学报1996年选择污泥浓度Msls=5kgssm/33、计算过程l)剩余污泥量(2250一240)x1.013一240=1797kgsds/2)脱氧量450一0.05x1797一150二210kNgd/3)缺氧污泥量卫竺些望竺=7636kgss27.54)好氧污泥量(2250一240)xl·013x10二20361kgss5)脱氮所必要的污泥量20361+7636=27997kgss6)稳定污泥量(2250一240)x1.013x19=38703kgss7)选定稳定污泥量为设计污泥量约39000kgss8)氧化沟容积丝里卫一780om,54结论综合比较夏季与冬季状况的容积计算,则取最不利的冬季状况,氧化沟容积为780。衬.参考文献l钱易等.现代废水处理新技术.中国科学技术出版社2王彩霞主编.城市污水处理新技术.中国建筑工业出版社3中国给水排水,1995BiologicalDenifriifcationandDePhosPhorizationTechnologyandCalculatingtheVolumeofDE一勿peOxidationDitehWangYachangLiSiminAbstraetBasedonhteoriginofoxidationditeh,istrunningPattem,htedeveloPmentofitsteehnology,htisPaPerPutsforwardDE一tyPeoxidationditeh,andanalysiezshtebiologiealdenitriifeationanddePhasPhorizationteehnologyfeatunesofDE一Peoxidationdicth.Fehrtermoer,ifshowshowtoealenlaethtevolumeofDE一ytPeoxidationditehaeeordingtohteintemalexPerieneeofdesigningoxidationditeh.Kevwordsdenitriifeationanddephosphorization,nitriifeation,denitriifeation,PolymerPhosPhine,thevolumeofoxidationditeh