设计主要参考资料 氧化沟工艺 氧化沟( oxidation ditch)又称循环曝气池,是一种改良的活性污泥法,其曝气池呈封 闭的渠形,污水和活性污泥混合液在其中循环流动。氧化沟的水力停留时间和污泥龄较长, 有机负荷很低[0.05~0.15 kgbOds/( kgMLSS·d)],实质上相当于延时曝气活性污泥系统 氧化沟的出水质好,一般情况下,BOD3去除率可达到95%~99%,脱氮率可达到90%, 除磷效率在50%左右,如在处理过程中,适量的投加铁盐,则除磷效率可达到95% 目前常用于生物脱氮的氧化沟工艺主要有卡鲁塞尔式和三沟交替工作式 这里主要介绍三沟式,三沟交替工作式氧化沟,又称T型氧化沟,是丹麦 Kruger公司 开发的生物脱氮新工艺。该系统由三个相同的氧化沟组建在一起作为一个单元运行,三个氧 化沟之间相互连通,两侧的Ⅰ,Ⅲ两池交替做曝气池和沉淀池,中间的Ⅱ池始终进行曝气, 进水交替进入Ⅰ池和Ⅲ池,出水相应从Ⅲ池和Ⅰ池引出。这样交替的运行特点提高的曝气池 转刷利用率,有利于生物脱氮。 三沟交替工作式氧化沟生物脱氮的运行过程可分为6个阶段。 阶段A污水通过分配井流入Ⅰ池,出水自Ⅲ池引出,三池的工作状态为:I池转刷低 速旋转,维持缺氧状态,进行反硝化和有机物的部分分解;Ⅱ池转刷高速转动,进行有机物 进一步降解及NH4-N的硝化:Ⅲ池转刷停止转动,作为沉淀池。 阶段B进水引入Ⅱ池,出水自Ⅲ池引出,Ⅰ池和Ⅱ池维持好氧状态,Ⅲ池保留为沉淀 阶段C进水仍引入Ⅱ池,出水自Ⅲ池引出,I池转为沉淀池,完成泥水分离;Ⅱ池转 刷低速转动,维持缺氧状态。对阶段B中积累的硝酸盐进行反硝化,Ⅲ池仍为沉淀池 阶段D进水引入Ⅲ池,出水自I池引出。I池与Ⅲ池的工作状态正好与阶段A相反, Ⅱ池则与阶段A相同。 阶段EⅡ池工作状态与阶段B相同,Ⅰ池与Ⅲ池的工作状态与阶段B相反 阶段FⅡ池工作状态与阶段C相同,I池与Ⅲ池的工作状态与阶段C相反 从上述运行个过程可以看出,三沟交替工作式氧化沟是一个A0生物脱氮或行污泥系 统,可以完成有机物的降解和硝化反硝化的过程,取得良好的BOD5去除效果。依靠三池工 作状态的转换,声去了活性污泥回流和混合液回流,从尔节省了点耗和基建费用
设计主要参考资料 氧化沟工艺 氧化沟（oxidation ditch） 又称循环曝气池，是一种改良的活性污泥法，其曝气池呈封 闭的渠形，污水和活性污泥混合液在其中循环流动。氧化沟的水力停留时间和污泥龄较长， 有机负荷很低[0.05~0.15kgBOD5/（kgMLSS·d）]，实质上相当于延时曝气活性污泥系统。 氧化沟的出水质好，一般情况下，BOD5 去除率可达到 95%～99%，脱氮率可达到 90%， 除磷效率在 50%左右，如在处理过程中，适量的投加铁盐，则除磷效率可达到 95%。 目前常用于生物脱氮的氧化沟工艺主要有卡鲁塞尔式和三沟交替工作式。 这里主要介绍三沟式，三沟交替工作式氧化沟，又称 T 型氧化沟，是丹麦 Kruger 公司 开发的生物脱氮新工艺。该系统由三个相同的氧化沟组建在一起作为一个单元运行，三个氧 化沟之间相互连通，两侧的Ⅰ，Ⅲ两池交替做曝气池和沉淀池，中间的Ⅱ池始终进行曝气， 进水交替进入Ⅰ池和Ⅲ池，出水相应从Ⅲ池和Ⅰ池引出。这样交替的运行特点提高的曝气池 转刷利用率，有利于生物脱氮。 三沟交替工作式氧化沟生物脱氮的运行过程可分为 6 个阶段。 阶段 A 污水通过分配井流入Ⅰ池，出水自Ⅲ池引出，三池的工作状态为：Ⅰ池转刷低 速旋转，维持缺氧状态，进行反硝化和有机物的部分分解；Ⅱ池转刷高速转动，进行有机物 进一步降解及 NH4 + -N 的硝化；Ⅲ池转刷停止转动，作为沉淀池。 阶段 B 进水引入Ⅱ池，出水自Ⅲ池引出，Ⅰ池和Ⅱ池维持好氧状态，Ⅲ池保留为沉淀 池。 阶段 C 进水仍引入Ⅱ池，出水自Ⅲ池引出，Ⅰ池转为沉淀池，完成泥水分离；Ⅱ池转 刷低速转动，维持缺氧状态。对阶段 B 中积累的硝酸盐进行反硝化，Ⅲ池仍为沉淀池。 阶段 D 进水引入Ⅲ池，出水自Ⅰ池引出。Ⅰ池与Ⅲ池的工作状态正好与阶段 A 相反， Ⅱ池则与阶段 A 相同。 阶段 E Ⅱ池工作状态与阶段 B 相同，Ⅰ池与Ⅲ池的工作状态与阶段 B 相反。 阶段 F Ⅱ池工作状态与阶段 C 相同，Ⅰ池与Ⅲ池的工作状态与阶段 C 相反。 从上述运行个过程可以看出，三沟交替工作式氧化沟是一个 A/O 生物脱氮或行污泥系 统，可以完成有机物的降解和硝化反硝化的过程，取得良好的 BOD5 去除效果。依靠三池工 作状态的转换，声去了活性污泥回流和混合液回流，从尔节省了点耗和基建费用
三沟交替工作的氧化沟系统个阶段运行时间可根据水质情况进行调整。整个运行过程 中。溢流堰高度的调节,进出水的切换几转刷的开启,停止,转刷的调整均由自控装置进行 控制。三沟式氧化沟的脱氮通过是通过新开发的双速惦记来实现的,曝气转刷能起到混合器 和曝气器的双重功能。当处于反硝化阶段时,转刷低速运转,仅仅保持池中污泥悬浮,而池 中处于缺氧状态。好氧和缺氧阶段完全可由转刷转速的改变进行自动控制。 三沟交替工作式氧化沟的设计。 1.设计概述。 三沟式氧化采用合建式系统,即有一条边沟总是作为沉淀池来使用,因此计算污泥量时 应仅计算不包括沉淀状态的污泥在内的污泥。为了准确的表明设计的泥龄,需要引入三沟式 氧化沟参与工艺反应(硝化,反消化)的有效性系数JG,假定三沟是等体积的,则 Xt+X 3·X·0.5t 式中X,一一边沟参与反应的平均MLSS含量,kg/m3 t,—一边沟在半个周期内的工作时间,h Xm——中沟参与反应的平均MLSS含量,kg/m tm——中沟在半个周期内的工作时间,h; X—一三条沟的平均MSs含量,kg/m3 运行一个周期内的工作时间,he 根据本章的第一节所述三沟式氧化沟的运行过程可知,氧化沟运行一个周期的时间为 8小时,一个工作工程(半个周期)为4小时,即阶段A~C或阶段D~F。过度阶段为C或 F,此阶段第一或第三沟转刷停止运行开始泥水分离约一个小时,因此在设计中应用上述∫。 的计算公式时,可取t=3,tm=4h,t=8h.在理论上Xm/X,=0.41,如果三条沟的平均 MLSS含量分布为5.0kg/m,2.0kg/m,5.0kg/m3。据邯郸市东郊污水处理厂三沟式氧化沟工 艺实际测定,MSS含量在三条沟内的分布为5.3kg/m,2.0kg/m,5.0kg/m3。Xm/X,与理 论推导值非常接近。以实际的MLSS分布代汝上述∫的计算公式,可计算厂为
三沟交替工作的氧化沟系统个阶段运行时间可根据水质情况进行调整。整个运行过程 中。溢流堰高度的调节，进出水的切换几转刷的开启，停止，转刷的调整均由自控装置进行 控制。三沟式氧化沟的脱氮通过是通过新开发的双速惦记来实现的，曝气转刷能起到混合器 和曝气器的双重功能。当处于反硝化阶段时，转刷低速运转，仅仅保持池中污泥悬浮，而池 中处于缺氧状态。好氧和缺氧阶段完全可由转刷转速的改变进行自动控制。 三沟交替工作式氧化沟的设计。 1． 设计概述。 三沟式氧化采用合建式系统，即有一条边沟总是作为沉淀池来使用，因此计算污泥量时 应仅计算不包括沉淀状态的污泥在内的污泥。为了准确的表明设计的泥龄，需要引入三沟式 氧化沟参与工艺反应（硝化，反消化）的有效性系数 a f ,假定三沟是等体积的，则 X t X t X t f s s m m a 3• • 0.5 + = 式中 X s ——边沟参与反应的平均 MLSS 含量， ㎏/m3； s t ——边沟在半个周期内的工作时间， h； X m ——中沟参与反应的平均 MLSS 含量，㎏/m3； m t ——中沟在半个周期内的工作时间， h； X ——三条沟的平均 MLSS 含量， ㎏/m3； t ——运行一个周期内的工作时间， h。 根据本章的第一节所述三沟式氧化沟的运行过程可知，氧化沟运行一个周期的时间为 8 小时，一个工作工程（半个周期）为 4 小时，即阶段 A～C 或阶段 D～F。过度阶段为 C 或 F，此阶段第一或第三沟转刷停止运行开始泥水分离约一个小时,因此在设计中应用上述 a f 的计算公式时,可取 s t =3h, m t =4h, t =8h.在理论上 X m / X s =0.41,如果三条沟的平均 MLSS 含量分布为 5.0 ㎏/m3 ,2.0 ㎏/m3 ,5.0 ㎏/m3。据邯郸市东郊污水处理厂三沟式氧化沟工 艺实际测定，MLSS 含量在三条沟内的分布为 5.3 ㎏/m3 ,2.0 ㎏/m3 ,5.0 ㎏/m3。X m / X s 与理 论推导值非常接近。以实际的 MLSS 分布代汝上述 a f 的计算公式，可计算 a f 为
f X1,+ X t5.3×3+2.0×4 =0.48 3·X·0.5t3×4.1×4 由以上计算可以看出∫的值较小,或者说容积和设备的利用率低。目前,提高容积和 设备利用率的方法是在三沟式氧化沟的设计中扩大中沟的比例,中沟的容积可占50%~70% 或更多,单个边沟的容积占30%~50%。有资料表明,当中沟的容积比例采用50%和70%时, f可分别达到0.69和0.80,从而设备的利用率和污泥分布均匀得到提高 计算实例 1.已知条件 (1)城市污水设计流量Q=12000m/d,临界运行水温15℃,最高温度 25℃,PH=7.0~7.6。 (2)氧化沟进水水值:BOD=150mg/L,SS=126mg/L,TKN=28mg/L,碱度 (以CCO2计)=200mg/L。 (3)要求二级出水水值:BOD=20mg/L,SS=20mg/L,TN≤10mg/L,[NH4-N] ≤2mg/L(设计按TN=8mg/L,[NH-N]=1mg/L,生物处理出水中生物不可 降解溶解性有机氮和出水VSS中喊有有机氮总量为2mg/L,[Nε-N=5πg/L 考虑),且污泥得到稳定。 2.设计计算 (1)确定设计有关参数 1)污泥龄θε=30天(考虑污泥得稳定化要求) 2)污泥含量MLSS=4000mg MLVSS 3)fb =0.7 MLSS 4)回流污泥含量ⅹ1=10000ng 5)20°时反硝化速率(NO3-N/ MLVSS)qD.20=0.02kg/(kgd); 6)反硝化温度校正系数θ=1.0 7)污泥产率系数(VSS/BOD5)Y=0.6kg/(kg。d) 8)内源呼吸速率Kd=0.05d-1 9)剩余污泥含水率992% 10)曝气池好氧DO=2mg/L
X t X t X t f s s m m a 3• • 0.5 + = = 0.48 3 4.1 4 5.3 3 2.0 4 = + 由以上计算可以看出 a f 的值较小，或者说容积和设备的利用率低。目前，提高容积和 设备利用率的方法是在三沟式氧化沟的设计中扩大中沟的比例，中沟的容积可占 50%～70% 或更多，单个边沟的容积占 30%～50%。有资料表明，当中沟的容积比例采用 50%和 70%时， a f 可分别达到 0.69 和 0.80，从而设备的利用率和污泥分布均匀得到提高。 计算实例 1. 已知条件 （1） 城市污水设计流量 Q=12000m 3 /d，临界运行水温 15℃，最高温度 25℃，PH=7.0～7.6。 （2） 氧化沟进水水值：BOD5=150mg/L，SS=126mg/L，TKN=28 mg/L，碱度 （以 CaCO3计）=200 mg/L。 （3） 要求二级出水水值：BOD5=20mg/L，SS=20mg/L，TN≤10 mg/L，[NH4 + -N] ≤2 mg/L （设计按 TN=8mg/L，[NH4 + -N]= 1mg/L，生物处理出水中生物不可 降解溶解性有机氮和出水 VSS 中喊有有机氮总量为 2mg/L，[NO3-N]= 5mg/L 考虑），且污泥得到稳定。 2. 设计计算 （1） 确定设计有关参数 1) 污泥龄 c=30 天（考虑污泥得稳定化要求）； 2) 污泥含量 MLSS=4000 mg/L； 3) fb= MLSS MLVSS =0.7； 4) 回流污泥含量 X1=10000 mg/L； 5) 20 时反硝化速率 （NO3—N / MLVSS）qD，20=0.02 kg/（kg.d）； 6) 反硝化温度校正系数 =1.09； 7) 污泥产率系数（VSS / BOD5） Y=0.6kg /（kg。d）； 8) 内源呼吸速率 Kd=0.05 d-1 ； 9) 剩余污泥含水率 99.2 0 0 ； 10) 曝气池好氧 DO=2mg/L
(2)好氧区容积计算 I)确定水中溶解性BOD5 确定出水中得溶解性BODs 出水中VSS=0.7SS=0.7×20=14(mg/L) VSS所需得BODu=1.42×14(排放污泥中VSS所需得BOD通常为ⅤSS的142 倍) VSS所需得BOD=0.68×0.7×20×1.42=13.5mg/L 出水中得溶解性BOD=20-13.5=6.5 2)好氧区容积V好 yQ(S。-S.)6c_06×1200×(150-6 =4428m3; X(1+k,0) 4000×0.7(1+0.05×30) 好氧水力停留时间: Q100×24=8.9h 3)缺氧区容积计算 氧化沟生物污泥产量 YQ(S0-S)06×12000×(50-65) =413kg/d 1+k,8c 1+0.05×30 用于细胞合成得的TNK=0.124Wv=0.124×1228=152.31(kg/d) 即TKN中有(51.2×1000)/12000=4.3(mg/L)用于合成 故需氧化得[NH3-N]=20.7-5=15.7(mg/L) 需还原得[NO3-N]=10.43 反硝化速率:q=0.020×1.0920=0.013 缺氧区容积Ⅴ缺: 所以V 15.7×12000 =5175m3 qDXy0013×0.7×4000 缺氧池水力停留时间:t==5175 ×24=104h O12000 4)反应池总容积v=+1映4285175 20006 f
（2） 好氧区容积计算 1) 确定水中溶解性 BOD5 确定出水中得溶解性 BOD5 出水中 VSS=0.7SS=0.7×20=14 （mg/L） VSS 所需得 BODu=1.42×14（排放污泥中 VSS 所需得 BODU 通常为 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) 好氧区容积 V 好 V 好= 4428 4000 0.7 1 0.05 30 0.6 12000 150 6.5 30 1 0 = + − = + − （ ） （ ） （ ） （ ） V d C e C X k YQ S S m3； 好氧水力停留时间： t 好= 24 12000 4428 = Q V好 =8.9 h； 3) 缺氧区容积计算 氧化沟生物污泥产量 WV= k g d k YQ S S d C e 413 / 1 0.05 30 0.6 12000 150 6.5 1 0 = + − = + （ − ） （ ） 用于细胞合成得的 TNK=0.124 WV=0.124×1228=152.31 （kg/d） 即 TKN 中有（51.2×1000）/12000=4.3（mg/L） 用于合成 故需氧化得[NH3-N]=20.7-5=15.7（mg/L） 需还原得[NO3-N]=10.43 反硝化速率 ： qD=0.020×1.09（15-20） =0.013 缺氧区容积 V 缺： 所以 3 5175 0.013 0.7 4000 15.7 12000 m q X N V D V T = 缺 = = 缺氧池水力停留时间： t 缺= 24 12000 5175 = Q V缺 =10.4 h； 4) 反应池总容积 V = a f V好 +V缺 = 0.48 4428 + 5175 =20006 m3；
5)总水力停留时间t=200024=10h(这是资料出错,还未找到错在那里) 12000 6)碱度平衡计算 硝化消耗碱度 714×20.7=148(mg/L) 反硝化产生碱度:3.57×15.7=56(mg/L) 去除BOD3产生碱度:0.1(S0-S)=0.1(150-6.5)=14(mg/L) 剩余碱度=200-148+56+14=122>100(mg/L)满足碱度需求 )实际需氧量计算 碳化需氧量:D1 D= 0 (So-S2> 142、12000×(150-6.5×10-3 142×413=1946(kg/d) 0.68 0.68 硝化需氧量:D2 D2=4.6Q·NO=4.6×12000×20.7=1143(kg/d) 反硝化脱氮产氧量:D3 D=2.6N#=2.6×12000×15.7=490(kg/d) 总需氧量:D D=D+D2-D2=1949+1143-490=2599(kg/d) 8)标准需氧量 实际需氧量确定后,需转化为标准状态需氧量(R)以选取曝气设备。其转 化公式为 Ro ak,0)-c」×1024 式中 —曝气池溶解含量,mg/L: c,-—标准大气压下,T℃时清水中的饱和溶解氧含量,mg/L,其 取值可参照下表,本例取T=25℃时饱和溶解氧含量 c,a20—一标准大气压下,20℃清水中的饱和溶解氧含量,mg/L α一一污水传氧速率与清水传氧速率之比,取值范围为0.5~0.95, 本例取a=0.85;
5) 总水力停留时间 t= 24 12000 20002 =10 h（这是资料出错，还未找到错在那里） 6) 碱度平衡计算 硝化消耗碱度 ： 7.14×20.7=148 （mg/L） 反硝化产生碱度 ： 3.57×15.7=56（mg/L） 去除 BOD5产生碱度： 0.1（S0-Se）=0.1（150-6.5）=14（mg/L） 剩余碱度=200-148+56+14=122＞100 （mg/L）满足碱度需求； 7) 实际需氧量计算 碳化需氧量 ：D1 D1= （ ） （ ） （ ） W k g d S S V e 1.42 413 1946 / 0.68 12000 150 6.5 10 1.42 0.68 3 0 − = − − = − − 硝化需氧量 ：D2 D2=4.6Q·NO0=4.6×12000×20.7=1143 （㎏/d） 反硝化脱氮产氧量 :D3 D3=2.6NT=2.6×12000×15.7=490（㎏/d） 总需氧量 ：D D= D1+ D2- D3=1949+1143-490=2599（㎏/d） 8) 标准需氧量： 实际需氧量确定后，需转化为标准状态需氧量（R0）以选取曝气设备。其转 化公式为： ( ) ( ) ( 20) 20 0 1.024 − − = T s T s c c Rc R 式中 c——曝气池溶解含量， mg/L； cs（T）——标准大气压下，T℃时清水中的饱和溶解氧含量，mg/L，其 取值可参照下表，本例取 T=25℃时饱和溶解氧含量； cs（20）——标准大气压下，20℃清水中的饱和溶解氧含量， mg/L； ——污水传氧速率与清水传氧速率之比，取值范围为 0.5～0.95， 本例取 =0.85；
β——污水中饱和溶解氧与清水溶解氧含量之比,通常为0.90~ 0.97,本例取B=0.95。 2599×9.17 R0850945×838-2]×10242=4132kg/d) 标准大气压下清水中的饱和溶解氧含量 水温/℃ 1[2845678。[o 饱和溶解 氧含量14.2313.8413.4813.13|12.8012.4812.1711.871:.591.3 / mg/L) 水温/℃11 14 20 和溶解 氧含量1.0810.8310.6010.3710.159.959.749.549.359.17 / mg/L) 水温/℃|21 饱和溶解 氧含量8.998.838.638.538.388.228.077.927.777.63 / mg/L) 注:其余温度(0~30℃)下的饱和溶解氧含量利用内差法确定,0℃时饱和溶解氧含量 为14.62mg/L 9)计算回流污泥量氧化沟系统中,如果已知回流污泥的含量,就可以根据下 面简单的质量平衡式,计算出维持MSS的回流污泥流量,即 OX +O,X,=(0+e)X 式中 Q,—一回流污泥量, Q—一污水流量 n/d X—进水SS含量 mg/L
——污水中饱和溶解氧与清水溶解氧含量之比，通常为 0.90～ 0.97，本例取 =0.95。 ( ) R 4132(k g / d ) 0.85 0.945 8.38 2 1.024 2599 9.17 0 25 20 = − = − 标准大气压下清水中的饱和溶解氧含量 水温/℃ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 饱和溶解 氧含量 /( mg/L) 14.23 13.84 13.48 13.13 12.80 12.48 12.17 11.87 11.59 11.33 水温/℃ 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 饱和溶解 氧含量 /( mg/L) 11.08 10.83 10.60 10.37 10.15 9.95 9.74 9.54 9.35 9.17 水温/℃ 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 饱和溶解 氧含量 /( mg/L) 8.99 8.83 8.63 8.53 8.38 8.22 8.07 7.92 7.77 7.63 注:其余温度(0～30℃)下的饱和溶解氧含量利用内差法确定,0℃时饱和溶解氧含量 为 14.62 mg/L。 9) 计算回流污泥量 氧化沟系统中，如果已知回流污泥的含量，就可以根据下 面简单的质量平衡式，计算出维持 MLSS 的回流污泥流量，即 QX0 + Qr Xr =（Q + Qr）X 式中 Qr ——回流污泥量， m d 3 ； Q ——污水流量， m d 3 ； X 0——进水 SS 含量， mg L ；
X一一回流污泥含量,mg/ x-—氧化沟中NLSS含量,mg/L。 根据上式,可得 12000×126+10000×Q=(12000+Q2)×4000 Q=7748(m3/d) 10)剩余污泥量 W=W+X1+XQ=413+(1-0.7)×0.126×12000-0.02×12000 =1228+2000-667=2561(kg/d) 污泥含水率P=99.2% 627 剩余污泥得体积(湿污泥量):V剩=10001-P)1000900808m3
Xr ——回流污泥含量， mg L ； X ——氧化沟中 NLSS 含量， mg L。 根据上式，可得 12000×126＋10000×Qr=（12000+Qr）×4000 Qr=7748（ m d 3 ） 10) 剩余污泥量 W= WV + X1 + XeQ =413+（1-0.7）×0.126×12000-0.02×12000 =1228+2000-667=2561 （㎏/d） 污泥含水率 P=99.2 0 0 剩余污泥得体积（湿污泥量）： d m P w V 3 78 1000 0.008 627 1000(1 ) = = − 剩 =