環(huán)境工程2007年8月第25卷第4期水污染治理一AOR工藝的設(shè)計(jì)研究高俊發(fā)高霞娥(長(zhǎng)安大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院陜西西安70054)摘要AOR是傳統(tǒng)活性污泥法與氧化溝結(jié)合的一種新型生化反應(yīng)器。具有較高的脫氮除確功能,同時(shí)獨(dú)特的污泥恢復(fù)區(qū)的設(shè)計(jì),使得回流污泥集中適當(dāng)充氧,另外采用同心圓結(jié)構(gòu),使每個(gè)區(qū)形成環(huán)流態(tài),因此是一種高效、節(jié)能、適應(yīng)性撮的污水處理工藝。在對(duì)AOB瓦應(yīng)器分析研究的基礎(chǔ)上,提出滿足生物脫氮除的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)研究方法,并對(duì)其設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行推導(dǎo)。關(guān)鍵詞AOR生物脫氮設(shè)計(jì)計(jì)算1AOR工藝簡(jiǎn)介態(tài),并通過(guò)攪拌機(jī)的作用使不同功能分區(qū)的混合液循典型的AOR工藝流程見(jiàn)圖1。環(huán)流動(dòng)。實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、適應(yīng)性強(qiáng)的污水處理播間沉矽泡(餵“>-臺(tái)好氧一出水缺氧一好氧一混合反應(yīng)器L回流污泥剩余污泥圖3工藝原理圖圖1AOR工藝流程圖結(jié)合圖2所示,AOR生物反應(yīng)器共包含3個(gè)區(qū),2工藝設(shè)計(jì)方法分析其中,內(nèi)圈分為2個(gè)區(qū),有曝氣設(shè)備的是污泥活性恢污泥負(fù)荷法、數(shù)學(xué)模型法和泥齡法是活性污泥工復(fù)區(qū)(R區(qū)),另一個(gè)是缺氧區(qū)(A區(qū)),外圈為好氧區(qū)藝設(shè)計(jì)計(jì)算的3種常用方法。其中污泥負(fù)荷法是(0區(qū))。回流污泥先進(jìn)入R區(qū),適當(dāng)充氧恢復(fù)活性種經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法,其主要缺陷在于沒(méi)有考慮到水質(zhì)水然后進(jìn)入缺氧區(qū)(A區(qū))與原水及循環(huán)的硝態(tài)液混合量的變化差異,曝氣池污泥負(fù)荷及容積負(fù)荷取值范圍發(fā)生反硝化反應(yīng)同時(shí)釋放磷并進(jìn)行部分有機(jī)物的太大造成設(shè)計(jì)計(jì)算很難操作。而數(shù)學(xué)模型法在理論水解與吸附。A區(qū)為好氧區(qū),在此區(qū)進(jìn)行磷的吸收,上比較完美但在具體應(yīng)用上卻由于污水水質(zhì)及處理有機(jī)物氧化降解和硝化反應(yīng)?；旌弦夯亓鲝耐馊玫膹?fù)雜性和多樣性使得其在國(guó)內(nèi)外尚未形成普遍推氧區(qū)用設(shè)備(泵或攪拌器)提升,并通過(guò)隔墻上的洞進(jìn)廣的設(shè)計(jì)方法。泥齡法是研究生化反應(yīng)速度歷程及入缺氧區(qū)。描述生物降解過(guò)程特性的一種數(shù)學(xué)方法,通過(guò)生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué),可以把微生物學(xué)和生物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果用回流污泥于生化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理機(jī)制,是更加全面科學(xué)而合理的設(shè)計(jì)方法。綜合了各種方法的優(yōu)點(diǎn),結(jié)合AOR工藝的特點(diǎn),本研究采用以硝化菌和反硝化菌的泥齡為依據(jù)的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算法。3設(shè)計(jì)計(jì)算合液內(nèi)回流31好氧區(qū)(O區(qū))體積V計(jì)算圖2AOR反應(yīng)器流程圖3.11硝化菌比生長(zhǎng)速率AOR工藝較強(qiáng)的脫氮除磷功能主要在于污水在反式應(yīng)池內(nèi)連續(xù)并交替進(jìn)行好氧、缺氧、混合反應(yīng)。其原理中國(guó)煤化工s相當(dāng)于有一系列的MO或OA生化裝置的串聯(lián),類似式中CNMHG呈推流式的氧化溝,如圖3。從池型結(jié)構(gòu)上看,采用同設(shè)計(jì)污水溫度,北方地區(qū)通常取10℃,南心圓結(jié)構(gòu)布置好氧區(qū)缺氡區(qū),使每個(gè)區(qū)形成循環(huán)流方地區(qū)可取11~12℃,本研究中取10℃環(huán)境工程2007年8月第25卷第4期312硝化菌泥齡θ——溫度系數(shù),隨具體條件而定,其數(shù)值在硝化菌泥齡0計(jì)算公式:1.06-1.15之間,可取θ=1.09。322出水硝酸鹽濃度計(jì)算F本工藝出水硝酸鹽濃度根據(jù)氮的物料平衡可以式中日—硝化菌設(shè)計(jì)泥齡d;得到一安全系數(shù),取值為15-25,一般設(shè)計(jì)進(jìn)水總氮量=反硝化氮量+微生物同化作用消中取為23;耗氮量+出水氮量1/}?！趸来芷赿即:QT=(r+R)QS∞2+0.05Q(S0-8)+QSm313污泥產(chǎn)率系數(shù)整理得:污泥產(chǎn)率系數(shù)Y計(jì)算公式TN-0.05(S。-S)6x+4)0.072x0.66Fr+R+rY=KxO式中Sm2出水硝酸鹽濃度其中:Fr=1.072TN——進(jìn)水總氮濃度mg/L;式中y——產(chǎn)率系數(shù)mg/mg;R—污泥回流比,一般為50%~100%;N——懸浮固體濃度mg/Lr—內(nèi)回流比,工程上通常采用200%~40%。F—溫度修正系數(shù);323反硝化過(guò)程所需要的水力停留時(shí)間S—硝化進(jìn)水中BOD3濃度mg/L反硝化過(guò)程所需要的水力停留時(shí)間HRT2計(jì)算一設(shè)計(jì)水溫,與前面的計(jì)算取相同數(shù)值;公式:K——系數(shù),一般取K=0.8~0.9。314硝化過(guò)程所需要的水力停留時(shí)間HRT2=硝化過(guò)程所需要的水力停留時(shí)間Hrn計(jì)算公式:式中HRT—反硝化過(guò)程所需要的水力停留時(shí)0.Y(S。-S)HRT間d;S—為缺氧區(qū)進(jìn)水中NO3-N濃度mg/L;式中HRT—硝化過(guò)程所需要的水力停留時(shí)間d;X,—好氧區(qū)內(nèi)污泥的濃度mgL,一般反缺氧區(qū)出水中NO3N濃度rgrL;X—反硝化池中污泥濃度mg/L應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度為3000~32.4缺氧區(qū)體積500mg/L,本研究取3000mg/L;S.好氧區(qū)出水中BOD3濃度mgL缺氧區(qū)體積V2計(jì)算公式:31.5好氧區(qū)體積V2=HRT2·Q好氧區(qū)體積V1計(jì)算公式:33污泥活性恢復(fù)區(qū)(R區(qū))體積V的計(jì)算HRT·Q此污泥活性恢復(fù)區(qū)(R區(qū))的作用類似吸附再生法式中V—好氧區(qū)體積m3;中再生池的作用,將回流污泥進(jìn)行適當(dāng)充氧,并完成第二階段的分解和合成代謝反應(yīng),活性污泥微生物進(jìn)人Q—設(shè)計(jì)污水流量m3d32缺氧區(qū)體積V2計(jì)算內(nèi)源呼吸期,使污泥活性得到充分的恢復(fù),再進(jìn)入AOR其他反應(yīng)區(qū)與污水接觸,能夠充分地發(fā)揮其吸附和代32.1考慮溫度校正時(shí)的反硝化速率謝活動(dòng),從而使有機(jī)污染物得到降解和去除?？紤]溫度校正時(shí)的反硝化速率qm計(jì)算公式:其原理示意圖如圖4YoT =g y a(i-20)中國(guó)煤化工式中qm—t℃時(shí)的反硝化速率mg(mg·d);CNMHGgm-20℃時(shí)的反硝化速率,mg/(ng:d),取值為0.03-0.11,一般設(shè)計(jì)中取005Qx,S·剩余污泥t取值與前同圖4R區(qū)工作原理圖環(huán)境工程2007年昌月第25卷第4期933.1·二沉池底部排出的污泥濃度X,=X,△X二沉池底部排出的污泥濃度x,計(jì)算公式式中X污泥活性恢復(fù)區(qū)的污泥濃度mg/L;△X—活性污泥在生物池內(nèi)的凈增值量式中x—二沉池底部排出的污泥濃度mgL;SⅥ一污泥容積指數(shù)mL/g;取值介于70R—污泥回流比R=x110之間,本研究取100;∫—一混合液中揮發(fā)性懸浮固體占總懸浮固體X曝氣池內(nèi)污泥濃度mgL,本研究取濃度,∫= MLVSS/MLSS;取值為0.7~3000mg/L08,本研究取075。336污泥活性恢復(fù)區(qū)的有機(jī)底物的物料平衡3.3.2污泥產(chǎn)率系數(shù)在穩(wěn)定條件下,污泥活性恢復(fù)區(qū)的有機(jī)底物的物污泥產(chǎn)率系數(shù)Y計(jì)算公式:料平衡式0072x0.68FrRQX,-RQX,+ YRQS,+oso, -VK,X,=0Y=KxOs6+1)-=1+0.0804F式中RQX,—從二沉池進(jìn)入R區(qū)的污泥量其中:Fr=10721RQX,——從R區(qū)回流到其他AOR反應(yīng)區(qū)的(注:式中各符號(hào)含義及取值同好氧區(qū)3.1.3)污泥量mg;3.33活性污泥的表觀產(chǎn)率系數(shù)YROS?！猂區(qū)對(duì)進(jìn)入該池可溶性基質(zhì)代謝活性污泥的表觀產(chǎn)率系數(shù)Y計(jì)算公式:所產(chǎn)生的 MLVSS量mg;yQS6—R區(qū)對(duì)進(jìn)入該區(qū)的不溶性的基質(zhì)代謝所產(chǎn)生的 MLVSS量式中Y—表觀產(chǎn)率系數(shù)即考慮微生物內(nèi)源呼吸∫進(jìn)入R區(qū)中不溶性的基質(zhì)占總進(jìn)水基而使其本身質(zhì)量消亡時(shí)的產(chǎn)率系數(shù);質(zhì)的量的比值,一般取值為0.8;K4異氧微生物內(nèi)源衰減系數(shù),一般可取K。—微生物自身氧化衰減所減少的005d1;BOD3的 MLVSS量0,—污泥齡,即生物固體平均停留時(shí)間d,化簡(jiǎn)物料平衡式,得=F1,(注:式中各符號(hào)含義及取值RQ(X-X,+YS.)+yQs.同好氧區(qū)3.1.1,3.1.2)。式中v污泥活性恢復(fù)區(qū)(R區(qū))的容積m3。334活性污泥每日在生物池內(nèi)的凈增值量4結(jié)論活性污泥每日在生物池內(nèi)的凈增值量△X計(jì)算由以上各設(shè)計(jì)計(jì)算的公式可知,好氧區(qū)、缺氧區(qū)公式和污泥活性恢復(fù)區(qū)的體積的影響參數(shù)為:N、Sa、S。、△X=QY(S-S)t、TN、R、r、Xm、X、SⅥ。對(duì)于給定的城市污水,除式中△x一活性污泥每日在生物池內(nèi)的凈增值量R、「需根據(jù)具體工藝特征確定外其余參數(shù)都是可根d;據(jù)處理污水性質(zhì)確定的。因此對(duì)于某城市污水廠Q—設(shè)計(jì)流量m3d;AOR工藝的體積是由反硝化率fm=at;來(lái)確定Y一-表觀產(chǎn)率系數(shù);的。設(shè)計(jì)某城市污水處理廠進(jìn)水BOD3為200mg/LS—進(jìn)水中BOD濃度mgL;T米口中國(guó)煤化工浮固體濃度N為S出水中BOD濃度mg/LCNMHGL,設(shè)計(jì)流量Q取335R區(qū)污泥濃度計(jì)算假定曝氣池內(nèi)所需要的微生物的合成全部在污500m1d由反硝化率/=+1可得相應(yīng)各區(qū)泥活性恢復(fù)區(qū)完成則R區(qū)的污泥濃度為的體積比。下轉(zhuǎn)第12頁(yè))環(huán)境工程12200年8月第25卷第4期5問(wèn)題分析更加穩(wěn)定。(1)由于石灰除硬系統(tǒng)產(chǎn)生的沉淀物主要為碳酸(2)連續(xù)動(dòng)態(tài)過(guò)濾器過(guò)濾效率高、運(yùn)行能耗低;污鈣因此在管線中存在嚴(yán)重的結(jié)垢問(wèn)題,尤其是污泥排泥脫水床不需要?jiǎng)恿ο奶幚磉^(guò)程生態(tài)、環(huán)保,在中放的管道及設(shè)備,在停止排泥時(shí),存留的碳酸鈣污泥會(huì)水深度處理回用中值得推廣應(yīng)用。淤積結(jié)垢堵塞管道,損壞泵體。解決的方法是在管線上布置沖洗水管,定期對(duì)設(shè)備和管道進(jìn)行高壓沖洗。[1]張國(guó)斌火力發(fā)電廠中水回用技術(shù)與應(yīng)用前景中國(guó)給水排水(2)污泥脫水床在多次間歇投加時(shí),由于前次碳酸2005,21(7);8991鈣污泥脫水后形成的泥餅孔隙率小,在脫水床過(guò)濾層[2]張敬東關(guān)于城市生活污水處理后回用于火力發(fā)電廠生產(chǎn)用水表面形成致密的污泥層,當(dāng)再次進(jìn)泥時(shí),污水不容易滲的探討,工業(yè)水處理,199905,19(3)濾,因此脫水效果下降。要解決該問(wèn)題,可以采取一次3]宋曉紅,王平,二級(jí)處理后的城市污水用作電廠冷卻水若干問(wèn)題的探討電力環(huán)境保護(hù),2006,22(5):4042排泥脫水;或者采用間歇排泥定期除泥的方式6結(jié)論作者通訊處王榮斌73000蘭州市定西路211號(hào)二十一冶建設(shè)(1)采用生物接觸氧化十絮凝沉淀+機(jī)械攪拌澄有限公司清+連續(xù)動(dòng)態(tài)過(guò)濾+消毒工藝對(duì)城市污水處理廠二通訊聯(lián)系人邢奕10083北京市海淀區(qū)學(xué)院路30號(hào)北京科技大學(xué)環(huán)境工程系級(jí)出水進(jìn)行深度處理,出水水質(zhì)達(dá)到再生水用作冷卻電話(o10)62水的水質(zhì)控制指標(biāo)能滿足循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)水要 E-mall76@mi.cam求,且流程簡(jiǎn)單,操作方便,通過(guò)技術(shù)改進(jìn),系統(tǒng)運(yùn)行2007-01-26收稿(上接第9頁(yè)度N為200mg/L;出水BOD3要求為20mgyL,設(shè)計(jì)流4.1各區(qū)體積比計(jì)算量Q取500m3ld,AOR工藝的硝化率一般能達(dá)到當(dāng)硝化率fm取最小值714%時(shí),即污泥回流比0.85以上,故以V1:V2:V=0.38Q:0.550:0.11Q的R為50%,內(nèi)回流比r為200%:V:V2:V=0.38Q:體積比來(lái)確定,以圖5為例,體積及半徑計(jì)算為:049Q:008Q;當(dāng)硝化率fo取最大值833%時(shí)即污v1=0.38×5000=1900(m3);V2=0.55×5000=泥回流比R為100%,內(nèi)回流比r為400%:V1:V2:2750(m2);V=0.11×500=50(m3)計(jì)算得,VR=0.38Q:0.55Q:0.11Q。R1=13.8m,R2=173m,6=60°。4.2.各區(qū)體積比及污泥活性恢復(fù)區(qū)占總內(nèi)圓的角度參考文獻(xiàn)(日)值的結(jié)論[1]周雹城鎮(zhèn)污水生物處理新工藝及其應(yīng)用,中國(guó)給水排水上述計(jì)算中得出:V1:V2V=1:(1.29~1.45)2003,19(0.21-0.29),由v