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2.3 氧化沟容积的确定
以动力学计算方法为主，并用污泥龄法(德国目前使用的ATV标准中的计算公式)及污泥负荷法校核。
2.3.1好氧区容积[2]
①确定出水中溶解性BOD含量，使出水中BOD的质量浓度为20mg／L。
溶解性ρ(BOD)=6.4mg／L，其中设BOD速率常数为0.23d-1。
则需要去除的BOD质量浓度△S=140-6.4=133.6mg／L。
②污泥龄θc是根据理论同时参照经验确定。在有硝化的污水处理厂，泥龄必须大于硝化菌的世代周期，设计通常采用一个安全系数，以应付高峰流量，确保硝化作用的进行，其计算式为：θc=S.F(1／μ0)
(1)
式中：μ0——硝化菌比生长速率，d-1，μ0=0.47×e0.098（t-15)×[ρ(N)+10（0.05×T-1.158）)×[ρ(DO)／(Ko+ρ(DO)）]，其中ρ(N)=15mg／L、溶解氧ρ(D0)=2mg／L、氧的半速常数Ko取1.3。
S.F--安全系数，取值范围2.0-3.0，考虑北方地区气温较低，本设计取3.0。
计算得出设计污泥龄θc为17.5
d(10 ℃)，本工程确定污泥龄为18d。
污泥自身氧化速率Kd取0.05，污泥产率系数Y=0.6kg[VSS]/kg[BOD]，混合液悬浮固体的质量浓度X=ρ[MISS]=4000mg／L，f=ρ[MLVSS]／ρ[MLSS]=0.75，则好氧区容积V1=(Y×θc×Q×△S)/ρ[MLVSS]×(1+Kd×θc)]=3797m3，其中Q为水量。
水力停留时间t1=V1／Q=6.08h。
2.3.2缺氧区容积
缺氧区容积V2=脱硝需要的污泥量(VX)dn／混合液中ρ[MLVSS]。
需要去除的氮量△N为：
△N=ρ(NO)-ρ(Ne)-△X×ψN=9.77mg／L
式中：ρ(NO)，ρ(Ne)——进、出水总氮的质量浓度，mg／L；
△X——生物污泥产量，△X=Q×△S×[Y/（1+Kd×θc)]=632.84kg／d
ψN——生物污泥中氮的质量分数，取12.4％。
由需要去除的氮量，确定反硝化污泥量
VX)dn=△NQ／qdn=1750.6kg／d
式中：(VX)dn——参与脱氮反应的污泥量，kg／d；
qdn——脱氮负荷，kg[NO3-N]／[kg[MLVSS]·d]；
T=10℃时，qdn=0.02×1.08（T-20）=0.0093kg[NO3-N]／[kg[MLVSS]·d]；
由此计算出缺氧区的容积V2=（VX）dn/ρ[MLVSS]=5251.9m3，水力停留时间t2=V2／Q=8.40h；
则氧化沟好氧区加缺氧区之和V总=V1+V2=9048.9m3，水力停留时间t=V总／Q=14.48h。前置反硝化区容积V3按完成20％反硝化和取40min除磷所需容积计算，即V3=1467 m3，占氧化沟池容的16％，水力停留时间t3=2.35 h。内回流比取100％-400％。
氧化沟总池容为9203m3，水力停留时间t=14.7 h，污泥负荷=0.0726 kg[BOD]／[kg[VSS]·d]。
2.3.3
氧化沟池容校核——污泥龄法
由德国目前使用的ATV标准中的计算公式可知剩余污泥产率[3](每去除1kgBOD产生的剩余污泥量)取决于曝气池进水SS与BOD的质量比、水温、污泥泥龄等因素：
污泥产率系数Y=K×0.6[m(SS)／m(DOD)+1]—(O.072×0.6×θcX×1.072（T-15）)／(1+0.08θc×1.072(T-15)）=1.055kg[SS]／[kg(BOD]·d]
其中修正系数K取0.9，θc=18d。ρ(MISS)=4000mg／L，T=10℃，则V=24×Q×θc×Y×△S／ρ(MLSS)=9371m3，水力停留时间t=14.9h(包括缺氧区)。污泥负荷=0.071kg[BOD]／[ks[VSS]·d]，在0.05-0.15kg(BOD)／[kg[VSS]·d]范围内。
由污泥龄法计算出的污泥负荷与动力学计算方法基本一致，故此设计合理。 |
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