本科毕业论文：T型氧化沟的运行管理 Oxidation Ditch

本科毕业论文 第1页共27页 氧化沟的发展概况 氧化沟( Oxidation ditch)叫污水处理工艺是由荷兰卫生工程研究所在20世 纪50年代研制成功的。第一家氧化沟污水处理厂将曝气、沉淀和污泥稳定等处 理过程集于一体,间歇运行,BOD5去除率高达97%,管理方便,运行稳定,该 技术被称为 Pasveer沟 伴随着其曝气设备的开发,实践运行中发现的问题以及对占地、投资费用 水质、脱氮除磷等要求逐渐发展并走向成熟,演变出了许多变形工艺和设备;根 据氧化沟的构造和运行特征,并根据不同的发明者和专利情况,一般有 Carrousel 氧化沟、交替式氧化沟、Obal氧化沟及一体化氧化沟等几种类型。 1967年, Lecompt和Mant首次提出将水下曝气和推动系统用于氧化沟,发 明了射流曝气氧化沟(JAC),沟深可达78m:1968年,DHV有限公司的荷兰工 程师们将立式低速表曝机应用于氧化沟,发明了 Carrousel氧化沟,其沟深达4.5m 以上,现在的最新工艺 Carrousel3000可以达到很好的脱氮除磷效果。1970年, Huisman又在南非开发了使用转盘曝气机的Obal氧化沟;1970年代,丹麦 Krueger公司创建了交替式氧化沟。近年,一体化氧化沟技术迅速得到发展,并 在实际生产中得到应用,如BOAT式、BMIS式 氧化沟被认为是出水水质好、运行可靠、基建投资和运转费用低的污水处理 工艺,特别是其封闭循环式池型尤其适用于污水的脱氮除磷 2氧化沟的应用 21氧化沟在国外的应用 20世纪60年代以来,氧化沟技术在欧洲、北美、南非、大洋洲等地得到了 迅速推广和应用。据统计叫,丹麦已兴建300多座氧化沟污水处理厂,占全国的 40%;美国有500多座氧化沟污水处理厂,英国也兴建了300多座这样的污水处 理厂。而且氧化沟技术的发展不仅体现在数量上,也体现在处理厂规模的扩大和 处理对象不断增加。它的处理能力为500万~1000万人口当量,被广泛地用于城 市污水及石油废水、化工废水、造纸废水、印染废水、食品加工废水等工业废水 处理中。 22氧化沟在我国的应用

本 科 毕 业 论 文 第 1 页 共 27 页 1 氧化沟的发展概况 氧化沟（Oxidation Ditch）[1]污水处理工艺是由荷兰卫生工程研究所在 20 世 纪 50 年代研制成功的。第一家氧化沟污水处理厂将曝气、沉淀和污泥稳定等处 理过程集于一体，间歇运行，BOD5 去除率高达 97%，管理方便，运行稳定，该 技术被称为 Pasveer 沟。 伴随着其曝气设备的开发，实践运行中发现的问题以及对占地、投资费用、 水质、脱氮除磷等要求逐渐发展并走向成熟，演变出了许多变形工艺和设备；根 据氧化沟的构造和运行特征，并根据不同的发明者和专利情况，一般有 Carrousel 氧化沟、交替式氧化沟、Orbal 氧化沟及一体化氧化沟等几种类型。 1967 年，Lecompt 和 Mandt 首次提出将水下曝气和推动系统用于氧化沟，发 明了射流曝气氧化沟（JAC），沟深可达 7.8m；1968 年，DHV 有限公司的荷兰工 程师们将立式低速表曝机应用于氧化沟，发明了 Carrousel 氧化沟，其沟深达 4.5m 以上，现在的最新工艺 Carrousel3000 可以达到很好的脱氮除磷效果。1970 年， Huisman 又在南非开发了使用转盘曝气机的 Orbal 氧化沟；1970 年代，丹麦 Krugger 公司创建了交替式氧化沟。近年，一体化氧化沟技术迅速得到发展，并 在实际生产中得到应用，如 BOAT 式、BMTS 式。 氧化沟被认为是出水水质好、运行可靠、基建投资和运转费用低的污水处理 工艺，特别是其封闭循环式池型尤其适用于污水的脱氮除磷。 2 氧化沟的应用 2.1 氧化沟在国外的应用 20 世纪 60 年代以来，氧化沟技术在欧洲、北美、南非、大洋洲等地得到了 迅速推广和应用。据统计[1]，丹麦已兴建 300 多座氧化沟污水处理厂，占全国的 40%；美国有 500 多座氧化沟污水处理厂，英国也兴建了 300 多座这样的污水处 理厂。而且氧化沟技术的发展不仅体现在数量上，也体现在处理厂规模的扩大和 处理对象不断增加。它的处理能力为 500 万~1000 万人口当量，被广泛地用于城 市污水及石油废水、化工废水、造纸废水、印染废水、食品加工废水等工业废水 处理中。 2.2 氧化沟在我国的应用

本科毕业论文 第2页共27页 氧化沟工艺是我国采用较多的污水处理工艺技术之一,应用较多的有 Orbal 工艺,由我国自行设计、全套设备国产化,已有成功实例。DE型氧化沟和T型 氧化沟在中高浓度的中小型城市污水处理中也有应用。采用 Carrousel氧化沟工 艺的城市污水处理厂大部分为外贷项目。一体化氧化沟主要为示范工程,如安阳 市豆腐营污水集中控制示范工程船形一体化氧化沟(设计规模为2200mod)和 新都污水处理示范工程(设计规模为10000m3Jd)2l。 氧化沟技术 31氧化沟的基本原理 氧化沟是一种改良的活性污泥法,其曝气池呈封闭的沟渠形,污水和活性污 泥混合液在其中循环流动,因此被称为“氧化渠”,又称“环行曝气池”。本质上 属于活性污泥延时曝气法范畴,最鲜明的特点是循环式活性污泥法。延时曝气法 对于传统的活性污泥法来说,延长曝气时间并降低BODs污泥负荷,以限制剩余 污泥的生成量为目的:氧化沟也以同样的目的而出现。因此,氧化沟的净化原理 与通常的延时曝气法几乎可以通用。氧化沟兼有完全混合式和推流式的特点,并 且氧化沟在适宜的控制条件下,沟内同时具有好氧区和缺氧区,使得它具有净化 深度髙、耐冲击和能耗低的特点,并且具有较好的脱氮功能,有些还可以达到除 磷的目的;另外,长的泥龄使剩余污泥量少且已好氧稳定,可不需污泥的消化处 理,并且活性污泥具有良好的沉降性能。 32氧化沟的特点 氧化沟由最原始的首尾相连的环形跑道似的构形发展至现代氧化沟,在构 形、力学特性、曝气系统、脱氮除磷功能等方面都进行了革新。现代氧化沟最突 出的特点有以下几点 ①去除有机物效率很高,有的还能脱氮或脱氮除磷。 ②基建投资省、运行费用低 美国EPA对氧化沟与常规活性污泥法的基建和运行费用的分析比较表明 (如表1),在4×104m规模以下,氧化沟的基建费用明显低于常规活性污泥 法。在规模较小时运行费用低于常规活性污泥法,接近4×10-m3知时明显超过传 统活性污泥法。但如果要求具有脱氮除磷功能,其基建投资和运行费用比任何具

本 科 毕 业 论 文 第 2 页 共 27 页 氧化沟工艺是我国采用较多的污水处理工艺技术之一，应用较多的有 Orbal 工艺，由我国自行设计、全套设备国产化，已有成功实例。DE 型氧化沟和 T 型 氧化沟在中高浓度的中小型城市污水处理中也有应用。采用 Carrousel 氧化沟工 艺的城市污水处理厂大部分为外贷项目。一体化氧化沟主要为示范工程，如安阳 市豆腐营污水集中控制示范工程船形一体化氧化沟（设计规模为 22000m3 /d）和 新都污水处理示范工程（设计规模为 10000m3 /d）[1-2]。 3 氧化沟技术 3.1 氧化沟的基本原理 氧化沟是一种改良的活性污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污 泥混合液在其中循环流动，因此被称为“氧化渠”，又称“环行曝气池”。本质上 属于活性污泥延时曝气法范畴，最鲜明的特点是循环式活性污泥法。延时曝气法 对于传统的活性污泥法来说，延长曝气时间并降低 BOD5 污泥负荷，以限制剩余 污泥的生成量为目的；氧化沟也以同样的目的而出现。因此，氧化沟的净化原理 与通常的延时曝气法几乎可以通用。氧化沟兼有完全混合式和推流式的特点，并 且氧化沟在适宜的控制条件下，沟内同时具有好氧区和缺氧区，使得它具有净化 深度高、耐冲击和能耗低的特点，并且具有较好的脱氮功能，有些还可以达到除 磷的目的；另外，长的泥龄使剩余污泥量少且已好氧稳定，可不需污泥的消化处 理，并且活性污泥具有良好的沉降性能。 3.2 氧化沟的特点 氧化沟由最原始的首尾相连的环形跑道似的构形发展至现代氧化沟，在构 形、力学特性、曝气系统、脱氮除磷功能等方面都进行了革新。现代氧化沟最突 出的特点有以下几点： ①去除有机物效率很高，有的还能脱氮或脱氮除磷。 ②基建投资省、运行费用低； 美国 EPA 对氧化沟与常规活性污泥法的基建和运行费用的分析比较[1]表明 （如表 1），在 4×104m3 /d 规模以下，氧化沟的基建费用明显低于常规活性污泥 法。在规模较小时运行费用低于常规活性污泥法，接近 4×104m3 /d 时明显超过传 统活性污泥法。但如果要求具有脱氮除磷功能，其基建投资和运行费用比任何具

本科毕业论文 第3页共27页 有脱氮功能的生物处理工艺都低。 表1美国EPA对氧化沟与常规活性污泥法的基建和运行费用的分析比较 规模(m3/d) 3785m3/d 37850m3/d 基建投资占同等级一级活性 60% 污泥法处理厂比例 基建投资占同等级二级活性 40% 55% 污泥法处理厂比例 运行费用占一级活性污泥法 71% 124% 处理厂比例 运行费用占二级活性污泥法 1% 处理厂比例 ③工艺流程简单、构筑物少、运行管理方便; 氧化沟工艺通常都不设初沉池和污泥消化池,整个处理单元比常规活性污泥 法少,操作管理大大简化:这对于技术力量相对较弱、管理水平相对较低的中小 型污水处理厂很合适。 ④运行及处理效果稳定、出水水质好、污泥量少、性质稳定; 氧化沟泥龄长(一般为20~30d),污泥在沟内已基本好氧稳定,所以污泥产 量少。 ⑤能承受水量、水质的冲击负荷,对较高浓度工业废水有较强的适应能力 ⑥曝气设备和构造形式多样化、运行灵活、曝气强度具有可调节性 综上所述,可以看出中小型氧化沟比其它生物处理法都更为经济有效、灵活 可靠。在下列情形下采用氧化沟更能显示其特有的优越性: A、基建投资的来源十分有限; B、缺乏高水平的管理人员 C、进水水量、水质变化大; D、要求脱氮 我国城市污水处理的现状较落后,污水处理厂的技术人员缺乏,操作人员素

本 科 毕 业 论 文 第 3 页 共 27 页 有脱氮功能的生物处理工艺都低。 表 1 美国 EPA 对氧化沟与常规活性污泥法的基建和运行费用的分析比较 规模（m3 /d） 3785m3 /d 37850m3 /d 基建投资占同等级一级活性 污泥法处理厂比例 50% 60% 基建投资占同等级二级活性 污泥法处理厂比例 40% 55% 运行费用占一级活性污泥法 处理厂比例 71% 124% 运行费用占二级活性污泥法 处理厂比例 61% 112% ③工艺流程简单、构筑物少、运行管理方便； 氧化沟工艺通常都不设初沉池和污泥消化池，整个处理单元比常规活性污泥 法少，操作管理大大简化；这对于技术力量相对较弱、管理水平相对较低的中小 型污水处理厂很合适。 ④运行及处理效果稳定、出水水质好、污泥量少、性质稳定； 氧化沟泥龄长（一般为 20~30d），污泥在沟内已基本好氧稳定，所以污泥产 量少。 ⑤能承受水量、水质的冲击负荷，对较高浓度工业废水有较强的适应能力； ⑥曝气设备和构造形式多样化、运行灵活、曝气强度具有可调节性； 综上所述，可以看出中小型氧化沟比其它生物处理法都更为经济有效、灵活 可靠。在下列情形下采用氧化沟更能显示其特有的优越性： A、基建投资的来源十分有限； B、缺乏高水平的管理人员； C、进水水量、水质变化大； D、要求脱氮； 我国城市污水处理的现状较落后，污水处理厂的技术人员缺乏，操作人员素

本科毕业论文 第4页共27页 质普遍较低,尤其是污水处理厂的建设资金严重缺乏,因而,因地制宜地推广氧 化沟技术十分适宜和必要。 生物脱氮除磷技术 41生物脱氮技术 生物脱氮的机理是在微生物的作用下,将有机氮和氨氮转化为N2和NO的 过程,其中包括硝化和反硝化两个反应过程。 (1)生物硝化过程 在好氧条件下,在自氧好氧亚硝酸菌和硝酸菌的作用下,将NH+转化为 NO2,然后再氧化成NO3的过程。生物硝化的反应过程为: 2NH4+3O2→2NO2+4H++2H2O+(240~350kJ/mol)(亚硝化反应) 2NO2+O2→2NO3+(65kJmo)(硝化反应) NH4+3O2+2HCO3→2NO3+2H2CO3+H2O+(305-415kJ/mol)(考虑H2CO3平 衡的总反应式) 由上反应过程可知,将lg氨氮转化为硝酸盐氮需耗氧457g(其中亚硝化 耗氧343g,硝化耗氧1.14g)。整个硝化过程需消耗水中的碱度,即每氧化1g氨 氮需消耗碱度7.14g(以CaCO3计) 影响硝化的主要因素包括:温度、溶解氧、pH值、泥龄、有毒物质、CN 比 (2)生物反硝化过程 在缺氧条件下,在异氧型兼性厌氧反硝化菌的作用下,将硝酸盐氮(NO3) 和亚硝酸盐氮(NO2)还原为N2的过程。生物反硝化的反应过程为 NO2+3H(电子供体有机物)→1/2N2+H2O+OH NO3+5H(电子供体有机物)→1/2N2+2H2O+OH 由上式可知1,每转化1g亚硝态氮为氮气时,需有机物(以BODs表示)171g 每转化lg硝态氮为氮气时,需有机物(以BOD表示)2.86g,同时产生3.57碱 度(以CaCO3计)。 影响反硝化的主要因素:温度、溶解氧、pH值、碳源有机物、CN比 4.2生物除磷技术

本 科 毕 业 论 文 第 4 页 共 27 页 质普遍较低，尤其是污水处理厂的建设资金严重缺乏，因而，因地制宜地推广氧 化沟技术十分适宜和必要。 4 生物脱氮除磷技术 4.1 生物脱氮技术 生物脱氮的机理是在微生物的作用下，将有机氮和氨氮转化为 N2 和 NxO 的 过程，其中包括硝化和反硝化两个反应过程。 ⑴生物硝化过程 在好氧条件下，在自氧好氧亚硝酸菌和硝酸菌的作用下，将 NH4 +转化为 NO2 -，然后再氧化成 NO3 -的过程。生物硝化的反应过程为： 2NH4 ++3O2→2NO2 -+4H++2H2O+（240~350kJ/mol）（亚硝化反应） 2NO2 -+O2→2NO3 -+(65kJ/mol)（硝化反应） NH4 ++3O2+2HCO3 -→2NO3 - +2H2CO3+H2O+(305~415kJ/mol) (考虑 H2CO3 平 衡的总反应式) 由上反应过程可知[7]，将 1g 氨氮转化为硝酸盐氮需耗氧 4.57g（其中亚硝化 耗氧 3.43g，硝化耗氧 1.14g）。整个硝化过程需消耗水中的碱度，即每氧化 1g 氨 氮需消耗碱度 7.14g（以 CaCO3 计）。 影响硝化的主要因素包括：温度、溶解氧、pH 值、泥龄、有毒物质、C/N 比； ⑵生物反硝化过程 在缺氧条件下，在异氧型兼性厌氧反硝化菌的作用下，将硝酸盐氮（NO3 -） 和亚硝酸盐氮（NO2 -）还原为 N2 的过程。生物反硝化的反应过程为： NO2 -+3H（电子供体有机物）→1/2N2 +H2O+OH￾NO3 -+5H（电子供体有机物）→1/2N2 +2H2O+OH- 由上式可知[7]，每转化 1g 亚硝态氮为氮气时，需有机物（以 BOD5 表示）1.71g； 每转化 1g 硝态氮为氮气时，需有机物（以 BOD 表示）2.86g，同时产生 3.57 碱 度（以 CaCO3 计）。 影响反硝化的主要因素：温度、溶解氧、pH 值、碳源有机物、C/N 比。 4.2 生物除磷技术

本科毕业论文 第5页共27页 废水中磷最常见的形态是磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷。生活污水的含磷量 般在10-15mg/L左右,其中70%是可溶性的2l。 生物除磷是基于噬磷菌在好氧及厌氧条件下,利用摄取及释放磷的原理,通 过好氧-厌氧的交替运行来实现除磷。 影响生物除磷的因素:溶解氧、厌氧区硝态氮、温度、pH值、BOD负荷、 泥龄。 般来说,厌氧区的停留时间越长,除磷效果越好。但过长的停留时间,并 不会太多地提髙除磷效果,且会有利于丝状菌的生长,使污泥的沉淀性能恶化。 剩余污泥的处理方法也会对系统的除磷效果产生影响 5T型氧化沟概述 T型氧化沟是 Kruger公司开发的生物脱氮新工艺(见图1)。该系统由三个 相同的沟组合成一个运行单元,氧化沟之间通过涵洞相通。在运行时,两侧的A、 C两池交替地用着曝气池和沉淀池。中间的B池一直维持曝气,进水交替引入三 池,出水相应地从C池或A池引出,提高了曝气转刷的利用率,有利于生物脱 氮。配水井进水堰门和氧化沟出水堰门完全靠自控装置控制。T型氧化沟脱氮是 通过新开发的双速电机来实现的,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,池内为缺氧状态。 好氧和缺氧阶段完全可由转刷转速的改变进行控制。 进水 潜水推流器 一溶解氧仪 图1T型氧化沟的基本形式 国内,从1989年第一座T型氧化沟在邯郸东污水处理厂应用以来,有许多 中小规模污水处理厂采用了该工艺。 T型氧化沟的运行模式可分为六阶段、八阶段硝化模式和六阶段、八阶段硝

本 科 毕 业 论 文 第 5 页 共 27 页 废水中磷最常见的形态是磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷。生活污水的含磷量一 般在 10~15mg/L 左右，其中 70%是可溶性的[2]。 生物除磷是基于噬磷菌在好氧及厌氧条件下，利用摄取及释放磷的原理，通 过好氧-厌氧的交替运行来实现除磷。 影响生物除磷的因素：溶解氧、厌氧区硝态氮、温度、pH 值、BOD 负荷、 泥龄。 一般来说，厌氧区的停留时间越长，除磷效果越好。但过长的停留时间，并 不会太多地提高除磷效果，且会有利于丝状菌的生长，使污泥的沉淀性能恶化。 剩余污泥的处理方法也会对系统的除磷效果产生影响。 5 T 型氧化沟概述 T 型氧化沟是 Kruger 公司开发的生物脱氮新工艺（见图１）。该系统由三个 相同的沟组合成一个运行单元，氧化沟之间通过涵洞相通。在运行时，两侧的 A、 C 两池交替地用着曝气池和沉淀池。中间的 B 池一直维持曝气，进水交替引入三 池，出水相应地从 C 池或 A 池引出，提高了曝气转刷的利用率，有利于生物脱 氮。配水井进水堰门和氧化沟出水堰门完全靠自控装置控制。T 型氧化沟脱氮是 通过新开发的双速电机来实现的，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，池内为缺氧状态。 好氧和缺氧阶段完全可由转刷转速的改变进行控制。 图１ T 型氧化沟的基本形式 国内，从 1989 年第一座 T 型氧化沟在邯郸东污水处理厂应用以来，有许多 中小规模污水处理厂采用了该工艺。 T 型氧化沟的运行模式可分为六阶段、八阶段硝化模式和六阶段、八阶段硝 ——潜水推流器 ——溶解氧仪 进 水 水 出 水

本科毕业论文 第6页共27页 化-反硝化模式,而且可以通过PLC控制,自动化程度高。图2为T型氧化沟工 艺的一般工艺流程 粗格栅→提升泵→细格栅→沉砂池→三角配水井→T型氧化沟→消毒接触池→出水 均质池 污泥浓缩脱水一体机→污泥外运 图2T型氧化沟的一般工艺流程 6T型氧化沟的设计 61永安污水处理厂概况 福建永安污水处理厂由永安市永恒污水处理有限公司以BOT方式运营2 厂区位于永安市城北大西坑路口,占地面积5324亩,投资5000多万人民币。建 设规模近期为2000m)ld,设一组T型氧化沟,远期二级处理为40000m3,增 加一组氧化沟,采用工艺流程如图2。进水全部为城市生活污水,出水排入沙溪 河。其中氧化沟,每沟设一台在线溶解氧仪,两台潜水推流器,中沟设5台高速 转刷,两边沟每沟各设3台低速转刷、3台高速转刷和5台电动旋转堰门,每沟 都设有排泥泵可三沟排泥。人员编制为23人,构形如图1 62T型氧化沟设计计算 介绍T型氧化沟的设计,并对设计中存在问题进行探讨 设计资料:Q=20000m3/d 进水:BODs=180mgL SS=250mg/L TN=35mg/L 要求出水:BOD≤20mg/L SS≤20mg/L TN≤15mg/L NH3-N≤10mg/L 设计参数:泥龄30d 产泥率Y=0.30kg/去除 koBOL5 MLSS=4000mg/L 反硝化速率=26mgNO3/ gMLSS.d (1)硝化区容积计算 依照泥龄30天,产泥率Y=0.30kg/去除 kg BODs,在好氧条件(DO=2mg/L), 要求污泥量MLSS为

本 科 毕 业 论 文 第 6 页 共 27 页 化-反硝化模式，而且可以通过 PLC 控制，自动化程度高。图 2 为 T 型氧化沟工 艺的一般工艺流程。 6 T 型氧化沟的设计 6.1 永安污水处理厂概况 福建永安污水处理厂由永安市永恒污水处理有限公司以 BOT 方式运营[21]。 厂区位于永安市城北大西坑路口，占地面积 53.24 亩，投资 5000 多万人民币。建 设规模近期为 20000m3 /d，设一组 T 型氧化沟，远期二级处理为 40000m3 /d，增 加一组氧化沟，采用工艺流程如图 2。进水全部为城市生活污水，出水排入沙溪 河。其中氧化沟，每沟设一台在线溶解氧仪，两台潜水推流器，中沟设 5 台高速 转刷，两边沟每沟各设 3 台低速转刷、3 台高速转刷和 5 台电动旋转堰门，每沟 都设有排泥泵可三沟排泥。人员编制为 23 人，构形如图 1。 6.2 T 型氧化沟设计计算 介绍 T 型氧化沟的设计，并对设计中存在问题进行探讨。 设计资料：Q=20000m3 /d 进 水：BOD5=180mg/L SS =250mg/L TN=35mg/L 要求出水：BOD5≤20mg/L SS≤20mg/L TN≤15mg/L NH3-N≤10mg/L 设计参数：泥龄 30d 产泥率 Y=0.30kg/去除 kgBOD5 MLSS=4000mg/L 反硝化速率=26mg NO3/gMLSS.d ⑴硝化区容积计算 依照泥龄 30 天，产泥率 Y=0.30kg/去除 kgBOD5，在好氧条件（DO=2mg/L）， 要求污泥量 MLSS 为： 粗格栅 提升泵 细格栅 沉砂池 三角配水井 T 型氧化沟 消毒接触池 出水 均质池 污泥浓缩脱水一体机 污泥外运 图２ T 型氧化沟的一般工艺流程

本科毕业论文 第7页共27页 30×0.30×20000×(0.18-0.02)=28800kg 已知MLSS=4000mg/L,则容积为:288004=7200m3; 2)反硝化区容积计算 依剩余污泥排放的氮量,活性污泥中含氮量为12.4%(活性污泥按 CsH NO2 计),有: 0.30×20000×(0.18-0.02)×1249=19kgN/d 出水带走总氮量:TN=0015×20000=300kgN/d NH3N=0.01×20000=200kgN/d 进水含氮量:20000×0.035=700kgN/d 需要反硝化脱氮量:700-119-300=281kgN/d 反硝化区需泥量:281×100026=10808kgN/d 反硝化区污泥浓度4000mg/L,则容积为: 108084-2702m3 (3)氧化沟尺寸确定 澄清区容积计算:T型氧化沟中一条边沟作澄清用,假定三沟内污泥浓度分 别为两边沟4300mgL,中沟3400mgL,平均4000mg/。一个工作过程为4个小 时(整个工作周期为8小时)。其中过渡阶段,A池或C池转刷停止运行开始泥 水分离约需1小时。在澄清过程中假定活性污泥无活性,推算具有活性作用污泥 占污泥量的比例 表2T型氧化沟工作过程(六阶段运行程序) 编号 工作过程 MLSS(mg/L) 时间(h) A池 澄清过渡 4300 B池 3400 C池 沉淀 4300 按照表2所示工作过程,估算具有作用活性污泥比例: (1×4300×1+1×4300×4)/(3×4000×4)=0.55 故氧化沟总容积

本 科 毕 业 论 文 第 7 页 共 27 页 30×0.30×20000×(0.18－0.02)=28800kg 已知 MLSS=4000mg/L，则容积为：28800/4=7200m3； ⑵反硝化区容积计算 依剩余污泥排放的氮量，活性污泥中含氮量为 12.4%（活性污泥按 C5H7 NO2 计），有： 0.30×20000×(0.18－0.02)×12.4%=119kgN/d 出水带走总氮量：TN=0.015×20000=300kgN/d NH3-N=0.01×20000=200kgN/d 进水含氮量：20000×0.035=700kgN/d 需要反硝化脱氮量：700－119－300=281kgN/d 反硝化区需泥量：281×1000/26=10808kgN/d 反硝化区污泥浓度 4000mg/L，则容积为： 10808/4=2702m3 ⑶氧化沟尺寸确定 澄清区容积计算：T 型氧化沟中一条边沟作澄清用，假定三沟内污泥浓度分 别为两边沟 4300mg/L，中沟 3400mg/L，平均 4000mg/L。一个工作过程为 4 个小 时（整个工作周期为 8 小时）。其中过渡阶段，A 池或 C 池转刷停止运行开始泥 水分离约需 1 小时。在澄清过程中假定活性污泥无活性，推算具有活性作用污泥 占污泥量的比例。 表 2 T 型氧化沟工作过程（六阶段运行程序） 编号 工作过程 MLSS(mg/L) 时间(h) A 池 澄清过渡 4300 1 B 池 曝气 3400 4 C 池 沉淀 4300 4 按照表 2 所示工作过程，估算具有作用活性污泥比例： 1－（1×4300×1＋1×4300×4）/（3×4000×4）=0.55 故氧化沟总容积：

本科毕业论文 第8页共27页 (7200+2702)/0.55=18003m3 则澄清区容积为 18003-7200-2702=8101 设计成一组氧化沟,每组三沟,每沟容积为6001m3,取水深4m,则每沟平 面尺寸1500m3,选用直径lm、长4.5m的曝气转刷,每沟两槽,每槽宽取6m, 则每沟平面尺寸为:130m×12m (4)需氧量计算 需氧量计算采用如下经验公式: O2Kgd=A×L+ BXMLSS+46×Nr-28×Nor 式中:L—一每日去除BOD5总量,Kgd MLSS—一沟中总污泥量,kg Nr一需要硝化氮量,kgNd Nor-一需要反硝化氮量,kgNd 经验系数:A=0.5,B=0.1 Nr:700-119-200=381kgN/d Nor: 281 kgN/d O2Kg/d=0.5×2000018-0.02)+0.1×28800+46×381-28×281 =5446Kg(d 系统总需氧量为7019Kg/d。 (5)供氧量计算 采用转刷曝气,转刷供氧量是在标准条件下计算的,与在实际运行条件下相 比,要乘系数f,f值与水温、污泥浓度、DO等有关,一般取1.3。因此转刷至 少需供氧量为:5446×1.3=7080Kg/d 选用转刷直径为1米,长度为45米,每个转刷充气量35KgO/h。经计算, 中沟设置5只,两个边沟各设6只。 转刷充氧量为:边沟工作时间9hd 中沟工作时间24hd 2×6×35×9=3780KgO2/h

本 科 毕 业 论 文 第 8 页 共 27 页 （7200＋2702）/0.55=18003m3 则澄清区容积为： 18003－7200－2702=8101 m3 设计成一组氧化沟，每组三沟，每沟容积为 6001m3，取水深 4m，则每沟平 面尺寸 1500m3，选用直径 1m、长 4.5m 的曝气转刷，每沟两槽，每槽宽取 6m， 则每沟平面尺寸为：130m×12m； ⑷需氧量计算 需氧量计算采用如下经验公式： O2 Kg/d=A×L＋B×MLSS＋4.6×Nr－2.8×Nor 式中：L——每日去除 BOD5 总量，Kg/d MLSS——沟中总污泥量，kg Nr——需要硝化氮量，kgN/d Nor——需要反硝化氮量，kgN/d 经验系数：A=0.5，B=0.1 Nr：700－119－200=381 kgN/d Nor：281 kgN/d O2Kg/d=0.5×20000(0.18－0.02)＋0.1×28800＋4.6×381－2.8×281 =5446 Kg/d； 系统总需氧量为 7019 Kg/d。 ⑸供氧量计算 采用转刷曝气，转刷供氧量是在标准条件下计算的，与在实际运行条件下相 比，要乘系数 f，f 值与水温、污泥浓度、DO 等有关，一般取 1.3。因此转刷至 少需供氧量为：5446×1.3=7080 Kg/d 选用转刷直径为 1 米，长度为 4.5 米，每个转刷充气量 35 Kg O2/h。经计算， 中沟设置 5 只，两个边沟各设 6 只。 转刷充氧量为：边沟工作时间 9h/d 中沟工作时间 24h/d 2×6×35×9=3780 Kg O2/h

本科毕业论文 第9页共27页 5×35×24=4200KgO2/h 合计:7980KgO2/h(供氧量)≥7080KgO2/h(需氧量),满足要求。 (6)产泥量计算 根据资料介绍T型氧化沟每日排放的剩余污泥量2],可由下式计算: ∠x=YoLa-Le)Q 式中:∠X一一每日排放的剩余污泥量,Kg/d Yo—一设计污泥表观产率系数, KgMLSS/KgBOD La——进水BOD5浓度,gL Le——出水BOD5浓度,g Q—一每日污泥量,m3d 设计中取Y=0.7 则∠X=0.7×(0.18-0.02)×20000=2240Kg/d T型氧化沟污泥龄为30d,由于氧化沟缺氧体积占好氧体积30%-40%,再加 上设计中有45%污泥处于沉淀和澄清状态,并未参与降解污染物,因而其好氧泥 龄大约为11d,与污泥消化池设计污泥停留时间(1520d)相接近。污泥基本 上趋于好氧稳定,可直接经过浓缩后脱水 7T型氧化沟运行程序选择 T型氧化沟的运行较为灵活,根据不同的出水要求可以选择不同的运行模式, 主要为硝化运行程序和硝化反硝化运行程序,使用不同的程序可以达到不同的 处理要求;由于自动化水平高,使得管理非常简便 由于每个厂的实际情况不同,运行人员可以根据本厂的实际情况,编制出适 合本厂具体特点的运行程序。每个运行周期可以不同,但投入运行之前,应对所 编制的运行程序做以下项目的核算 (1)转刷利用率 转刷利用率指转刷实际投运量与可投运量之比,可用下式计算 n(%)(ni ti+nti)/nt 式中,n至n为(1)至(i阶段投入运转的转刷数量:t1至t分别为(1)至(i 段的历时;n为转刷的总数量,t为整个运行周期的历时。 转刷利用率一般应保持在55%以上

本 科 毕 业 论 文 第 9 页 共 27 页 5×35×24=4200 Kg O2/h 合计：7980 Kg O2/h（供氧量）≥7080Kg O2/h（需氧量），满足要求。 ⑹产泥量计算 根据资料介绍 T 型氧化沟每日排放的剩余污泥量[2]，可由下式计算： ⊿X=Yo(La－Le)Q 式中：⊿X——每日排放的剩余污泥量，Kg/d Yo——设计污泥表观产率系数，KgMLSS/KgBOD5 La——进水 BOD5 浓度，g/L Le——出水 BOD5 浓度，g/L Q——每日污泥量，m3 /d 设计中取 Yo=0.7 则 ⊿X=0.7×(0.18－0.02) ×20000=2240 Kg /d T 型氧化沟污泥龄为 30d，由于氧化沟缺氧体积占好氧体积 30%~40%，再加 上设计中有 45%污泥处于沉淀和澄清状态，并未参与降解污染物，因而其好氧泥 龄大约为 11d[13]，与污泥消化池设计污泥停留时间（15~20d）相接近。污泥基本 上趋于好氧稳定，可直接经过浓缩后脱水。 7 T 型氧化沟运行程序选择 T型氧化沟的运行较为灵活，根据不同的出水要求可以选择不同的运行模式， 主要为硝化运行程序和硝化-反硝化运行程序，使用不同的程序可以达到不同的 处理要求；由于自动化水平高，使得管理非常简便。 由于每个厂的实际情况不同，运行人员可以根据本厂的实际情况，编制出适 合本厂具体特点的运行程序。每个运行周期可以不同，但投入运行之前，应对所 编制的运行程序做以下项目的核算。 (1)转刷利用率 转刷利用率指转刷实际投运量与可投运量之比，可用下式计算： η(%)=（n1 t1+niti）/nt 式中，n1 至 ni 为⑴至(i)阶段投入运转的转刷数量；t1 至 ti 分别为⑴至(i)阶 段的历时；n 为转刷的总数量，t 为整个运行周期的历时。 转刷利用率一般应保持在 55%以上

本科毕业论文 第10页共27页 (2)爆气时间和沉淀时间 曝气时间指污水在沟内曝气区的水力停留时间,可用下式计算 Ts=(V/Q)×n 氧化沟总有效容积, Q—一每日入流污水量,m3/d 当要完成硝化时,Ts一般应大于8小时。 沉淀时间指污水在沟内沉淀区的水力停留时间,可用下式计算: Ta=V/Q-TS 当入流量一定时,沉淀时间越长,则曝气时间越短:当入流污水污染物浓度 不髙时,可适当缩短Ts,延长T。这样可在保证分解效果的前提下,提高澄清能 力:反之,当入流污水污染的浓度高时,应首先保证充足的曝气时间Ts,以使污 染物得以降解。 71硝化运行程序 硝化运行程序,一般分成六个阶段,它没有脱氮功能,只是把含氮物质转化 为硝酸盐氮。边沟轮换作为曝气池和沉淀池,而中沟始终作为曝气池。硝化运行 程序一般分成六个阶段,六个阶段为一个运行周期,一般历时8h,如图3 λ阶段的运行时间为25h。污水进入潜水搅拌器、曝气转刷全部运行的好氧 状态的Ⅰ沟,完成硝化作用,I沟内混合液一部分进入Ⅱ沟;Ⅱ沟内所有转刷和 潜水搅拌器全部运行,也进行硝化作用,好氧状态的Ⅱ沟内混合液进入Ⅲ沟;Ⅲ 沟处于沉淀和出水状态,沟内所有转刷和潜水搅拌器全部关闭,出水经电动调节 堰门排出。 B阶段的运行时间为0.5h污水进入所有转刷和潜水搅拌器全部运行的好氧 状态的Ⅱ沟;Ⅰ沟内所有转刷和潜水搅拌器全部运行,Ⅱ沟内混合液一部分进入 Ⅲ沟:Ⅲ沟处于沉淀和出水状态 C阶段的运行时间为1.0h。污水进入所有转刷和潜水搅拌器全部运行的好氧 状态的Ⅱ沟,Ⅱ沟内混合液一部分进入Ⅲ沟;I沟内所有转刷和水下搅拌器全部 关闭,处于澄清状态;Ⅲ沟处于沉淀和出水状态。 D、E、F阶段的运行状态分别与A、B、C阶段基本相同,只是将I沟与Ⅲ 沟互换

本 科 毕 业 论 文 第 10 页 共 27 页 (2)曝气时间和沉淀时间 曝气时间指污水在沟内曝气区的水力停留时间，可用下式计算： Ts =(V/Q)×η V——氧化沟总有效容积，m3 Q——每日入流污水量,m3 /d 当要完成硝化时， Ts 一般应大于 8 小时。 沉淀时间指污水在沟内沉淀区的水力停留时间，可用下式计算： Ta = V/Q－Ts 当入流量一定时，沉淀时间越长，则曝气时间越短；当入流污水污染物浓度 不高时，可适当缩短 Ts，延长 Ta 这样可在保证分解效果的前提下，提高澄清能 力；反之，当入流污水污染的浓度高时，应首先保证充足的曝气时间 Ts，以使污 染物得以降解。 7.1 硝化运行程序 硝化运行程序，一般分成六个阶段，它没有脱氮功能，只是把含氮物质转化 为硝酸盐氮。边沟轮换作为曝气池和沉淀池，而中沟始终作为曝气池。硝化运行 程序一般分成六个阶段，六个阶段为一个运行周期，一般历时 8h，如图 3。 A 阶段的运行时间为 2.5 h。污水进入潜水搅拌器、曝气转刷全部运行的好氧 状态的Ⅰ沟，完成硝化作用，Ⅰ沟内混合液一部分进入Ⅱ沟；Ⅱ沟内所有转刷和 潜水搅拌器全部运行，也进行硝化作用，好氧状态的Ⅱ沟内混合液进入Ⅲ沟；Ⅲ 沟处于沉淀和出水状态，沟内所有转刷和潜水搅拌器全部关闭，出水经电动调节 堰门排出。 B 阶段的运行时间为 0.5 h。污水进入所有转刷和潜水搅拌器全部运行的好氧 状态的Ⅱ沟；Ⅰ沟内所有转刷和潜水搅拌器全部运行，Ⅱ沟内混合液一部分进入 Ⅲ沟；Ⅲ沟处于沉淀和出水状态。 C 阶段的运行时间为 1.0 h。污水进入所有转刷和潜水搅拌器全部运行的好氧 状态的Ⅱ沟，Ⅱ沟内混合液一部分进入Ⅲ沟；Ⅰ沟内所有转刷和水下搅拌器全部 关闭，处于澄清状态；Ⅲ沟处于沉淀和出水状态。 D、E、F 阶段的运行状态分别与 A、B、C 阶段基本相同，只是将Ⅰ沟与Ⅲ 沟互换