城镇污水处理一体化氧化沟工艺设计 6页

全国小城镇污水处理技术设备交流与工程咨询研讨会TTTPjScg一认恤一T城镇污水处理一体化氧化沟工艺设计,常建一刘长荣(中国市政工程西北设计研究院、、::AAoriC/ic7oixd摘要一体化氧化沟(简称活性污泥生物处理()D池nAaeob厌氧nAox缺氧iaton、、、,,iDeth氧化沟)将厌氧缺氧好氧二次沉淀处理过程集中在一个池内完成各部分自成体系。,,但彼此之间又有联系AAOD池具有生物脱氮除磷功能应用于城市污水处理工程工艺流程简单,占地少,基建投资费用小,适宜于大、中、小型污水处理工程项目。关键词:;;;;脱氮除磷厌氧缺氧氧化沟船式分离器,、、,、在污水脱氮除磷的工艺设计中必须具备厌氧缺氧好氧三个基本条件而AZo/ucT、BardenPho等工艺具有脱氮除磷的功能,但是在实施过程中需要的处理构筑物多,回,,,。流量大从而造成投资大能耗多运行管理复杂采用活性污泥生物处理池(AAO)D工艺,,:可克服上述缺点在城市污水处理工程中其工艺流程详见图l加氛城市污水沉砂池曰活性污泥生物反应池(AAO)D叫接触消毒池卜达标排放二干污泥外运}污泥脱水机房卜一图1活性污泥生物处理池(AAO)D工艺流程框图,在上述工艺流程中不设初沉池和单独的二沉池充分利用活性污泥生物处理池(AAO)D,,。多功能的特点在达到处理污水脱氮除磷的同时大大简化了处理工艺流程AAOD池充,,,分利用污水在池内循环流动的特点把好氧区和缺氧区有机结合起来实现无动力回流。节省了去除硝酸盐氮所需混合液回流的能量消耗AAOD池二次沉淀部分采用内置船式分离器。船形池体可减少混合液流动的阻力,其底部设有污泥斗及排泥管,沉淀池与流动的,。,混合液完全隔开沉淀效果不受混合液流动的影响泥水分离后沉淀污泥通过排泥管进,,,,入储泥池一部分污泥回流至厌氧区与来水混合提高除磷的功能剩余活性污泥排入,。污泥脱水系统经脱水后外运1AOAO池工艺流程及设计1.1工艺流程。:AAOD池平面布置形式如图2所示其工艺过程是经沉砂池去除砂粒的生活污水与,船式分离器沉池的回流污泥在AAOD池内设置的园形混合并进行充分混合后进入厌氧区,,,。工该区分为三格每格都设有水下搅拌器以防污泥沉淀经厌氧反应后的混合液进入中国水污染防治技术装备论文集2003年第九期\n常建一等城镇污水处理一体化软化沟工艺设计,,n缺氧区与氧化沟nI的混合液经回流通道VI进入缺氧区回流液充分混合进行反硝化脱,,,氮和除磷的反应缺氧区n中间部位设导流隔墙并在适当位置安装水下搅拌器使该区。、,、具有良好的混合与循环条件经厌氧缺氧反应后的混合液流入氧化沟1进行氧化硝。,,化反应氧化沟1充氧机械采用倒伞形曝气叶轮充氧能力可据池内】〕O测定仪控制曝,,。气叶轮转速改变曝气叶轮浸水深度达到调节供氧目的氧化沟1的混合液从船式分离,V,,器两侧及底部通过从船尾进入沉淀区停留一定时间后泥水得到分离澄清液通过位,,于船头的溢流堰进入穿孔收集管排出沉下的污泥在重力和沉淀池内外压力差的作用下,,通过排泥管流入储泥池VI一部分污泥由潜污泵提升进入厌氧反应混合器与来水混合剩余。污泥排至污泥脱水机房脱水后外运圈2活性污泥生物处理池平面图1.2工艺设计,、、、AAOD池针对污水脱氮除磷的要求主要由厌氧区I缺氧区n氧化沟区1混合、。、、、液回流通道VI船式分离器V及储泥池W等部分组成其工作原理计算方法设计参数容,。积大小等因素的确定是设计中要解决的主要问题】.2.1厌氧区I,S在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下兼性细菌将溶解性BOD转化成低分子发酵,,,产物(vFAs)生物贮磷菌在厌氧的条件下优先于非贮磷菌吸收这些低分子发酵产物并,,将其运送到细胞内同化成胞内碳能源存贮物所须能量来源于聚磷的水解以及细胞内糖,。,的水解并导致磷酸盐的释放经厌氧状态释放磷酸盐的贮磷菌在好氧状态下具有很强,,,,的磷吸收能力吸收并存贮超出生长需求的磷量合成新的贮磷菌细胞产生富磷污泥,。,通过剩余污泥的排放将磷从系统中除去根据其工作原理在AAOD池厌氧区I的设计,,中分三格第一格的功能在于使混合液中的微生物与进水中的有机物充分混合保证第二格、第三格中磷酸盐的正常释放。厌氧区I主要设计参数是混合液停留时间的确定。混合,液在厌氧区停留时间一般为l一2h(释磷量就已达到可释磷总量的80%左右)过长的厌氧停,,留时间可导致没有低分子发酵产物的磷释放使得碳源贮存物量不足不能在好氧区产生。、足够的能量来吸收所有释放的磷对一般城市生活污水(BoD厅p》20一25出水磷浓度`1.omg/L),厌氧区的停留时间一般取l.hs,据此计算厌氧区的容积。46中国水污染防治技术装备论文集2003年第九期\n全国小城镇污水处理技术(设备)交流与工程咨询研讨会一oioooiooi()o缺氧区22,污水污泥混合液由厌氧区进入缺氧区一部分贮磷菌利用后序工艺混合液中(内回PH,流带来的)硝酸盐作为最终电子受体分解细胞内的B(螂经丁酸)产生的能量用于磷的吸,、,收和聚磷的合成同时反硝化菌利用内回流带来的硝酸盐以及污水中可生物降解有机,。。物进行反硝化达到部分去碳与脱硝除磷的目的缺氧区容积包括脱硝除磷两部分(l)除,,:磷需要容积在缺氧的条件下贮磷菌吸收磷的速度大于好氧区为充分利用除磷的这一有利条件,在缺氧区磷被吸收所需停留时间一般为0.5一l.ho。(2)脱硝需要容积:缺氧区反,、,硝化菌利用污水中有机物作反硝化碳源但是其快速生物降解有机物在厌氧区已被利用,、而在缺氧区所能利用的大部分有机物只能是慢速生物降解有机物因此其反硝化速率可。参照后序处理构筑物氧化沟中所采用的数据通过反硝化速率和确定的混合液MLvsS浓度一,。及要去除的NO3N量可求得脱硝需要容积1..23氧化沟区1氧,化沟兼有推流型反应池和完全混合型反应池两者的特性完成一次循环所需要时间,。、,、约5~20min而总的停留时间却很长氧化沟中有好氧缺氧交替出现的区域具有硝化生物除磷、反硝化的条件。在氧化沟好氧区,贮磷菌除了吸收、利用污水中的可生物降解,,,、有机物外主要是分解体内贮积的PHB产生的能量可供本身生长繁殖此外还可主动,。,吸收周围环境中的溶解磷并以聚磷的形式在体内超量贮积在剩余污泥中含有大量能,。、超量贮积聚磷的贮磷菌大大提高了AAOD氧化沟系统磷的去除效果同时污水中的氨氮被亚硝酸菌、硝酸菌转化为亚硝酸盐和硝酸盐。在缺氧区,反硝化菌利用亚硝酸盐和硝十,,酸盐中的N,和N”作为能量代谢中的电子受体被还原为N:’o2作为受氢体生成HZo和OH.碱度,有机物作为碳源及电子供体提供能量并得到氧化稳定。氧化沟区m容积由好氧区。容积和缺氧区容积组成通过计算好氧区有机物去除速率q。和缺氧区反硝化速率q,并根据,。确定的MVLSS浓度可求得好氧和缺氧区所需容积。(l)好氧区有机。物去除速率q的确定q。=卜l)(玫)扮(:S式中q0有机物去除速率k(gBOD瓜gvs.s由;一,林—硝化菌比增长率d(’);林=1。e为污泥龄(d);—,,k异氧微生物内源衰减系数一般取.005’d(;)y—异氧微生物产率系数,一般取0.6(kgVSSk/gBODS)。—l。(2)缺氧区反硝化速率q的确定qr=林一扮一(2),.式中:q,反硝化速率一般取.002k(O3Nk/gvs.s由;叨林—脱硝菌的生长率仗;,),一3。y脱硝菌的产量常数(kgVSSk/酬0一)1..24船式—分离器V及储泥池’VI中国水污染防治技术装备论文集2003年第九期\n:常建一等城镇污水处理一体化软化沟工艺设计,,在氧化沟区的缺氧段位置设船式分离器采用多斗平流沉淀池的形式其作用是泥水分离、污泥浓缩,去除生物处理过程中的污泥,获得橙清的处理水。由于AAOD池是以厌氧、缺氧、好氧、缺氧的状态运行,所产生的污泥没有丝壮菌、活性高、密实、能快速沉淀。船式分离器置于氧化沟内,对混合液的循环流动会产生不利影响,分离器体积越大,影响越大。因此、在保证分离器内清水区、分离区所需容积的条件下应尽可能减少船式分,离器体积分离器沉淀所需的污泥浓缩及储存容积可由分离器泥斗的容积与池外储泥池的。,,容积两部分组成在大多数城市污水中溶解性BOD仅占BOD总量的40%一60%颗粒,,性有机物所占的份量相当可观而氧化沟区1的混合液循环一次所需时间约5一20min因、,,此船式分离器沉淀的污泥中含有一定量的颗粒性有机物这些颗粒性有机物随着污泥,,。回流到厌氧区工在兼性细菌作用下转化成低分子发酵产物(v队)可提高除磷的效果2工程设计实例,、、=1500om3/doo=300m5005=15om某城市生活污水流量为Q污水水质为egL/gL/55=200mg/L、TKN=30mg几、TP科.omg几、PH:7一9;要求出水水质为COD=6omg几、.,.BODS=20mg几、55=、4+一、:一、、ZomNHN《5omNoN`10omTp《1omgL/gL/gL/gL/ML=0.7。VSS/MLSS2.1氛化沟区nl容积的确定:!:(1)氧化沟好氧区容积Vv:=m,)好氧区需要的污泥量(kg)/混合液浓度(叼:硝化菌的比增长速度可用下式计算·。月.47e0。,“汀一”)xN[`倒+一0。,’丁一’”,)一x[02/(粉02)]、出水氨氮浓度N=5.0m、氧化沟好氧区溶解氧浓度O=22.omg/L、当最低温度=T巧℃叭oK=l.3时,。司.28(`’);8=1/。=l.0/28二3.6(d),安全系数取.25,设计污泥龄为.90(d)。为保,,。1卜.07(d’’)证污泥稳定确定污泥龄为d5司。:好氧区有机物去除速率q。=卜·+·.=.S·q(+k丫产(007005)0/6020kgBODk/gVSSd通过计算,则MLss=3.okg/m3,MvLss=2.Ik留m,;好氧区需要的污泥量9750kg,氧化沟好氧区容积v一9750几.1=4643m3;水力停留时间怜v!z=Q7.4h。(2)氧化沟缺氧区容积v:23v=2脱硝需要的污泥量(kg丫混合液浓度你留m),:总氮中用于合成的部分可假设生物污泥含1.24%的氮每日所需用于合成的氮N合=每臼产生的污泥量x.124%每日产生的污泥量刊xQBODS(/l+ke沪=669k劝酬N合=669=..X1.24%8296k留;d进水中用于合成的氮为5smg几一一.一..N;+==被氧化的HN30555019smgL/中国水污染防治技术装备论文集2003年第九期\n全国小城镇污水处理技术设备交流与工程咨询研讨会E一PT一SN一PTWWTT355NO一N一,q,=0.02所需脱硝量L在时反硝化速率X一.’一·’一..一,10,=ool36ko3N爪gvssd;No3N=9sxosx一s000x一。3=l一4dgN需还原的kg/脱硝需要的污泥量MvLss=一140/.0136=s3sZkg:氧化沟缺氧区容积vZ=5352/2一399一m,。,.。,ml+Z=,t,=通过计算氧化沟区容积vv8634m水力停留时间一3soh2.2缺氧区H容积的确定,(l)除磷需要容积v3:缺氧区生物磷吸收需要水力停留时间取40minV3=1500X402/4。义60=417m3’一V;:NO3N=.5kd;脱(2)脱硝需要容积需还原的28留硝需要的污泥量M55=25.50/.0136=Zo95kg,脱硝需要容积v4=2095尼99sm3。脚一3+4=,;t.。缺氧区n容积vv1415m水力停留时’ldeZ=226h2.3厌氛区I容积的确定.,1S,生物除磷系统的厌氧区水利停留时间取h5需要容积VVS=15000x1.52/4钓38m32.4船式分离器容积的确定(1)船式分离器有效沉淀容积的确定船式分离器表面负荷取1.om,m/,·h,沉淀时间取1.h2,有效沉淀容积v6,V6=750耐。(2)船式分离器污泥浓缩及储存容积的确定分离器沉淀所需的污泥浓缩及储存容积可由分离器泥斗的容积与池外储泥池的容积两部分组成,污泥浓缩时间取1.ho,污泥量(回流污泥量和剩余污泥量之和)所需容积计算如下:回流污泥量QR=设XRQ,:设m3设=6m式中Q设计污水流量(间Q25玩一,=R一.R污泥回流比RX/(XX卜06—X混合液浓度(3000mgL/)—R。X回流污泥浓度(8000mg/L)—R=设XR=625.=3QQx06375mh/P:(vl+VZx匀3爪)剩余污泥量Q)f2/m(:V!;式中氧化沟好氧区容积vZ—氧化沟缺氧区容积;—.。fes一-XX/R=3/8=0375815d泥龄QP=(4643+—3991)x0.3752/4x15=9.0m3h/污泥量=QQR+QR=375+9=354m3小,污泥浓缩时间取l.oh,所需容积为3s4m3。3结语(l)厌氧区I容积一般按.0一1.。1h5的水力停留时间确定..,0(2)缺氧区n容积包括脱硝和除磷两部分除磷所需容积一般按5一10的水力停留时中国水污染防治技术装备论文集2003年第九期\n常建一等城镇污水处理一体化软化沟工艺设计,,间确定脱硝量可按总脱硝量的15%一20%计算反硝化速率可采用后序工艺氧化沟采用的,。数据确定脱硝需要的容积(3)氧化沟区m容积包括氧化、硝化、反硝化所需容积。好氧区有机物去除速率可用公式q。=(拼玫y)/=0.巧kgBOD武kgvs.s山计算,反硝化区的脱硝速率可用公式q,=林ly/l=.0136k03一N(/gkVs·由计算。并根据确定的M浓度,可求得好氧和缺氧酬vLs区所需容积。,。(4)在氧化沟区1的缺氧段位置设船式分离器采用多斗平流沉淀池的形式船式分离器沉淀池时间取1.0一1.h5,表面负荷取1.。一1.5m3m/,·h,泥斗和储泥池容积可按总污泥量(回流污泥量和剩余污泥量之和)储存l.ho所需容积计算。,(5)AAOD池外回流比为进水量的50%一70%内回流比可通过安装在回流通道上的闸板控制,为进水量的300%一500%,混合液污泥浓度取3000一400omgL/,污泥负荷0.05~0.08kgBODS/(kgLSS·d),污泥龄10~15d。M,日,产,J.沪丫尸丫`,J,洲砂创.口,J`声砂J丫子.沪口J甲产甲沪口沪以沪、户J丫日,沪,沪护J甘J州沪.声护产,声.沪叼矛.砂甘产,沪.砂.沙,沪“沪砂沪护沪,(上接第5页)(2)本工程采用潜水搅拌器与单速曝气转刷联用的工艺代替单、双速转刷,这既节省了,,。工程的投资费用又节省了电能的消耗有明显的节能效果,(3)本工程的关键设备转刷和控制系统均采用进口的先进设备其余设备采用国产,—,,的中高档产品实践证明这样做既节省投资又能保证关键设备的使用质量使得污水处。理在最初运行期间的设备维修率几乎为零,,(4)在污水处理控制系统中对现场控制主要基于实现自动化控制便于设备维护控制,,的思路对工艺中各工序主要控制设备可以有现场手动和远程手动和自动等几种控制方式,。,既有利于设备调试又能形成无人干预的自动化控制流程当设备处于远程自动方式时,系统利用PLC设定的运行程序和主控计算机设置的控制参数对各控制设备进行控制而无,,。须外界干预既能节约人力又使污水处理效果稳定,,,,(5)自控系统选型的统一性品质上的先进性系统设计上的完整性服务协调上的统筹性为该工程的开车、调试、服务及以后的运行、维护带来极大的方便。中国水污染防治技术装备论文集2003年第九期