改良型氧化沟设计计算

3.5改良型氧化沟
3.5.1改良型氧化沟的设计说明
氧化沟是活性污泥法的改良和发展，曝气池呈封闭渠道形，污水和活性污泥循环水流的作用下混合接触，完成有机物的净化过程，又称循环曝气池。

氧化沟在流态上介于推流式和完全混合式之间，局部流态为推流式整体为完全混合状态，同时具有这两种混合方式的某些特点［16］。

在氧化沟中，污水和活性污泥的混合液在外加动力的作用下，不停的循环流动，有机物在微生物的作用下得到降解。

该工艺对水温、水质和水量的变化有较强的适应性，污泥龄长、剩余污泥少。

对于城市污水，氧化沟系统通常的预处理采用粗细格栅和沉淀池，一般不设初沉池。

混合液在沟内的循环速度为0.25～0.35m/s，以确保混合液呈悬浮状态。

氧化沟污泥回流比采用60%～200%，涉及污泥浓度为1500～5000mg MLSS/L,氧化沟中的氧转移效率为1.5～2.1kg/(kw·h)［4］。

氧化沟工艺的重要设计参数及相应取值如下：
1、厌氧池的水力停留时间为0.5~1.0h。

2、氧化沟的设计泥龄范围为4～48d,通常的泥龄取值为10～30d；氧化沟常用的设计有机负荷取值为0.16～0.35 BOD5kg/(m3·d)；污泥负荷为0.03～0.10 BOD5kg/(kgMLSS·d)。

3、对于城市污水，水力停留时间采用的数值为6～30h.。

4、进水和回流污泥点宜设在缺氧区首端，出水点宜设在充氧器后的好氧区。

氧化沟的超高与选用的曝气设备类型有关，当采用转刷、转碟时，宜为0.5m；当采用竖轴表曝机时，宜为0.6～0.8m，其设备平台宜高出设计水面0.8～1.2m。

5、氧化沟的有效水深与曝气、混合和推流设备的性能有关，宜采用 3.5～4.5m。

6、根据氧化沟渠宽度，弯道处可设置一道或多道导流墙；氧化沟的隔流墙和导流墙宜高出设计水位0.2～0.3m。

7、氧化沟内的平均流速宜大于0.25m/s，混合液在渠内流v=0.4～0.5m/s.
本设计中选用改良型氧化沟工艺，按近期规模2.0万m3/d建成，远期再扩建，设计中取两座改良型氧化沟，则每座的设计流量为10000 m3/d。

3.5.2厌氧池的设计计算
水力停留时间：T=2h
污泥浓度： X=3000mg/L
污泥回流液浓度： X h =10000 mg/L
1.厌氧池容积：
V= Q 1′T=10000×2/24=833.3m 3
（式3.1） 2.厌氧池尺寸：水深取为h=4.0m 。

则厌氧池面积：
A=V/h=833.3/4=208.3m 2
厌氧池直径： 29.1614.33.20844=⨯==πA D m （取D=17m ） （式3.2） 考虑0.3m 的超高，故池总高为H=h+0.3=4+0.3=4.3m 。

3.污泥回流量计算：
1）回流比计算
R =X/（X r -X ）=3/（10-3）=0.43
2）污泥回流量
Q R =RQ 1′=0.43×10000=4300m 3/d
3.5.3氧化沟的设计计算
● 设计参数
总污泥龄：30d
污泥浓度（MLSS ）一般取值2000～6000 mg/L 之间，设计中取X=4000mg/L ，MLVSS/MLSS=0.75，则MLVSS=3000
溶解氧浓度：DO=2.0 mg/L
设计进水水质BOD 5=160mg/L ； COD=330mg/L ；SS=187mg/L （考虑到格栅以及曝气沉砂池对SS 的去除率为25%）；NH 3-N=35mg/L ；设计水温T=14℃；
设计出水水质BOD 5=20mg/L ； COD=80mg/L ；SS=20mg/L ；NH 3-N=8mg/L 污泥产率系数Y=0.5;挥发性污泥浓度（MLVSS ）X V =2800mg/L;
内源代谢系数K d =0.05.
● 设计计算
1.计算硝化菌的生长速率u μ笑话所需最小污泥平均停留时间：
()[]
()[]PH -7.20.883-1DO D 1047.02158.105.015098.0⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯=--O T T n K O N N e μ ()[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯=-⨯-20.22102247.0158.11505.01515098.0e （式3.3）
=0.195 d -1
设计中取温度T 为15°，氧的半速常数K 2O 取2.0 mg/L ，PH 按7.2考虑，
则 满足硝化最小污泥停留时间： cm θ =1/u μ=5.1d
选择安全系数来计算氧化沟设计污泥停留时间:
75.121.55.2=⨯==cm cd SF θθ d （式3.4）
设计中SF 为安全系数，通常取2.0～3.0，此处取F=2.5
由于考虑对污泥进行部分的稳定，实际设计污泥龄θ=30d ，对应的生长速率 实际n θ=1/30=0.033 d -1
2.计算去除有机物及硝化所需的氧化沟体积和水力停留时间：
m 3 （式3.5）
式中 Y-----污泥产率系数，对城市污水取0.3～0.5；
Q-----处理污水量（m 3/d ）；
S 0-----进水BOD 5浓度（mg/L ）；
S e -----出水BOD 5浓度（mg/L ）；
K d -----污泥内源呼吸系数（d -1），对城市污水， K d 取0.03～0.10 d -1。

设计中污泥内源呼吸系数K d =0.05, 污泥产率系数Y =0.5.
3.计算反硝化所要求增加的氧化沟的体积（每组）：如假设，反硝化条件时溶解氧的浓度DO=0.2 mg/L ，计算浓度仍采用15℃，20℃反硝化速率r DN ，取0.07 mgNO 3--N/(mgVSS ·d)
则： r'DN = r DN 1.09（T-20）(1-DO)=0.07⨯1.09(15-20)(1-0.2)
=0.036 mgNO 3--N/(mgVSS·d) （式3.6） 根据MLVSS 浓度和计算所得的反硝化速率，反硝化容积所需要增加的氧化沟的体积。

由于合成的需要，产生的生物污泥中约含有12%的氮，因此首先计算这部分的氮量。

每日产生的生物污泥量为：
△Xvss=Q(S0-Se))K 1Y (d θ
+ =10000(160-20)3103005.015.0-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+ （式3.7）
=280 kg/d
由此，生物合成的需氧量为12%⨯280=33.6 kg/d
折合每单位体积进水用于生物合成的氮量为：33.6⨯1000/10000=3.36 mg/L 反硝化NO 3—N 量△NO 3=40-3.36-20=16.64 mg/L
所需去除氮量△S NO3=16.64⨯10000/1000=166.4kg/d
因此，反硝化所要求增加的氧化沟体积为：
1651036.08.24.166Xr S V ,DN NO ,3=⨯=∆=m 3 （式3. 8）
所以每组氧化沟
的总体积为：
V 总=V+V ，=2800+1651=4451 m 3
氧化沟设计水力停留时间为：
HRT= V 总/Q=4451/10000=10.7 h
4.确定氧化沟的工艺尺寸：设计有效水深4.0m,宽度为
5.0m ，则所需沟的总长度为222.55m 。

超高取0.5m.
5.每组沟需氧量的确定：速率常数K 取0.22d -1.
O 2 = Q 3006.256.0)(5.442.11S -S NO Q x N N Q x e vss e VSS Kt e ∆-∆--+∆--- 64.161000100006.256056.0201000100005.456042.1e -120-160100010000522.0⨯⨯-⨯-⨯⨯+⨯-⨯=
⨯- （式3.9）
=2566 kg O 2/d
如果水质修正系数95.085.0==βα，，压力修正系数1=ρ，温度为20℃、25℃时的饱和溶解氧浓度分别为：
C 20=9.17 mg/L C 25=8.4 mg/L。