【正文】 以后的章節(jié)將討論這一問(wèn)題。而表面水力負(fù)荷計(jì)算只與通過(guò)流量有關(guān)，而與混合液懸浮固體濃度無(wú)關(guān)。歐美國(guó)家是氧化溝技術(shù)發(fā)展較早的地區(qū)，這些國(guó)家對(duì)氧化溝混合液懸浮固體濃度的規(guī)定高達(dá)6000～8000mg/L。 YQ(S0Se)θc NT ⑵我們從活性污泥動(dòng)力學(xué)原理：V1＝——————或是反硝化原理：V2＝————— X(1＋Kdθc) SDNR此時(shí)反算二沉池的水力負(fù)荷： Q 40000 q’＝———＝————＝12 m3／m2．d＝ m3／m2．H(符合規(guī)程低值) A2 3318 7. 計(jì)算結(jié)果的討論從上述例題的計(jì)算結(jié)果，可以討論以下各點(diǎn)：⑴氧化溝的設(shè)計(jì)計(jì)算，應(yīng)從整個(gè)系統(tǒng)考慮。因：Q＝40000m3/d；X0＝進(jìn)水懸浮固體＝160mg/L；XR＝回流污泥濃度＝10000mg/L；X＝混合液懸浮固體＝4500mg/L,可得 40000160mg／L＋QR10000mg／L＝(40000＋QR)m3/d4500mg／L，解得 40000450040000160 QR＝————————————＝31564m3／d 100004500則回流率 R＝QR／Q＝79％ MLSS MLVSS Q剩余活性污泥量＝Px————＋SS(1 ———)——— MLVSS MLSS 1000 1 40000 ＝1156———＋160()———＝3141kg(干污泥)／d 1000 如果污泥是以90％含水量從回流活性污泥管道中排除(濃度10000mg/L)，則剩余污泥的體積為3141／10＝／d。按設(shè)定條件，α＝；β＝；查表得海平面20℃時(shí)的飽和溶解氧Cs＝；取溫度校正系數(shù)θ＝；所需的溶解氧CL＝2mg/L；氧化溝溶解氧飽和度，按不利溫度25℃及海拔152m考慮，則C*∝＝(／)＝。H0 9 6 V1’ 10356 L1＝———＝————＝256m，分3溝段，每段l1＝256／3＝ B則厭氧溝段容積， V3＝Q已知設(shè)計(jì)溫度T=15℃；取城市污水的 (qdn)20＝選用污泥齡30d來(lái)計(jì)算硝化速率μn。則 剩余堿度＝＋＋()＝(以CaCO3計(jì))。選取MLSS＝4500mg／L，并設(shè)定其75％是揮發(fā)性的。我們把已知水質(zhì)指標(biāo)和嚴(yán)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB89781996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)指標(biāo)列于表31。五、 卡魯塞爾氧化溝系統(tǒng)計(jì)算例題1. 計(jì)算前提我們把上述介紹的脫氮除磷卡魯塞爾氧化溝的設(shè)計(jì)計(jì)算作為例題。2曝氣機(jī)曝氣區(qū)出口的溶解氧由3曝氣機(jī)上游形成的控制點(diǎn)④至⑤的缺氧段來(lái)控制的。在1曝氣機(jī)下游的水流穩(wěn)定段①設(shè)置出流堰，此處為除磷的需要，此處的溶解氧應(yīng)≥2mg/L。加深曝氣區(qū)段池深后，可以增加氧化溝攪拌區(qū)段容積，促進(jìn)活性污泥活化。在分析了前置厭氧池卡魯塞爾氧化溝的工藝布置和各溝段溶解氧控制后，在特定的工藝布置和操作控制下，卡魯塞爾氧化溝本身也能形成厭氧缺氧好氧…缺氧好氧過(guò)程。污泥產(chǎn)率Y＝。容積負(fù)荷Fv＝其中卡魯塞爾氧化溝V1＝23180m3，前置厭氧池V2＝4500m3。 根據(jù)上述原理，我們?cè)谡憬吵鞘?0000m3/d的城市污水處理廠采用了圖318那種型式的前置厭氧池卡魯塞爾氧化溝。因?yàn)檠趸瘻纤魉俣嚷瑴闲陀众吔谧顑?yōu)水力斷面，流動(dòng)水頭損失很??；同時(shí)氧化溝的彎道水頭損失占90％以上。氧化溝內(nèi)要形成兩個(gè)區(qū)段以上的缺氧區(qū)，氧化溝需三溝以上串聯(lián)。從上述分析，前置厭氧池氧化溝可以達(dá)到A2／O工藝或A2／C工藝的要求，對(duì)于除磷的厭氧段與這兩種工藝一致且有更好的水利特性。第三曝氣區(qū)由出水堰處控制點(diǎn)⑤溶解氧≥2mg/L來(lái)控制?？紤]到除磷的需要，這種布置是氧化溝最后一段曝氣區(qū)可取得溶解氧大于等于2mg/L的區(qū)段，同時(shí)也是經(jīng)過(guò)三段曝氣區(qū)的好氧、缺氧處理的區(qū)段，是整個(gè)氧化溝處理最完整之處。這就形成了氧化溝第一曝氣區(qū)段活性污泥的碳化、硝化和反硝化過(guò)程?？刂泣c(diǎn)②。通過(guò)攪拌使進(jìn)入的廢水和回流污泥與原厭氧池水充分混合；同時(shí)推進(jìn)厭氧池內(nèi)流動(dòng)，提高厭氧池容積效率和防止沉淀。圖315那種前置厭氧池卡魯塞爾氧化溝能否達(dá)到A2／O工藝的各種功能，關(guān)鍵在于工藝布置和控制。前置厭氧池卡魯塞爾氧化溝為六溝兩組。該廠規(guī)模為50000m3/d。圖315表示了此種改動(dòng)。如果要求出水磷含量＜ mg/L，需在工藝流程的適當(dāng)位置投加混凝劑。經(jīng)厭氧反應(yīng)后的混合液進(jìn)入缺氧區(qū)Ⅱ，并與由氧化溝Ⅲ 經(jīng)回流 通道Ⅳ 進(jìn)入缺氧區(qū)的回流液充分混合，進(jìn)行反硝化脫氮和除磷反應(yīng)。該工藝充分利用污水在氧化溝內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的特性，把好氧區(qū)和缺氧區(qū)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)無(wú)動(dòng)力回流，節(jié)省了去除硝酸鹽氮所需混合液回流的能量消耗。A2／O工藝的缺點(diǎn)是：除磷效果因污泥齡和回流污泥中挾帶的溶解氧和NO3N而受到限制，不可能十分高；脫氮效果則決定于混合液回流比，當(dāng)回流比較小時(shí)，也不可能很理想。 A2／O工藝的特性如圖313所示。 圖311為Phoredox生物脫氮除磷工藝流程。 本工藝流程之所以有較好的脫磷效果（達(dá)97％），一是在二沉池中會(huì)有磷的釋放，二是在第一個(gè)缺氧池中會(huì)有局部的厭氧條件，也有磷的釋放現(xiàn)象。故微生物在好氧區(qū)吸取磷實(shí)際時(shí)間較短，由于卡魯塞爾氧化溝專用曝氣機(jī)強(qiáng)大的攪拌混合作用和充氧能力，能夠彌補(bǔ)微生物在好氧區(qū)時(shí)間短的不足。這樣的過(guò)程，可以充分發(fā)揮出生物除磷的特點(diǎn)，一般除磷效率能達(dá)到90％以上。微生物在厭氧區(qū)充分釋放出水中的磷后，進(jìn)入氧化溝曝氣區(qū)迅速充氧。我們只要把圖35的2000型卡魯塞爾氧化溝系統(tǒng)工藝流程略加修改，就可實(shí)現(xiàn)類(lèi)似圖37的生物除磷的A／O 流程。如果排放污泥的溶解氧趨于缺氧、厭氧狀態(tài)，二沉池中難免有磷的釋放。
A／O生物脫磷工藝的主要特點(diǎn)是：
1．工藝流程簡(jiǎn)單，不需投加化學(xué)藥品；
2．厭氧池設(shè)在好氧池之前，有利于抑制絲狀菌的生長(zhǎng)，防止活性污泥的膨脹，且能減輕好氧的有機(jī)負(fù)荷；
3．一般采用的水力停留時(shí)間為，厭氧池1～2h好氧池2～3h,污泥齡亦較短；
4．排放的剩余污泥含P量高；
5．建設(shè)費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)均較低。 三、污水生物除磷工藝流程 根據(jù)上述污水生物除磷原理，污水生物除磷的工藝流程一般是由厭氧池和好氧池組成的。實(shí)際使用檢測(cè)后表明，不必強(qiáng)調(diào)免除中間溝槽的缺氧段。從圖35可見(jiàn)，這種布置的氧化溝系統(tǒng)比前置反硝化池氧化溝系統(tǒng)還要簡(jiǎn)化，免去了前置反硝化池的水流水力條件差及另設(shè)攪拌器的麻煩。此時(shí)即形成了缺氧段。圖中表明，在氧化溝有相應(yīng)長(zhǎng)度時(shí)，曝氣機(jī)下游至混合液出流堰，溶解氧降低使之保持在不小于2mg/L。這樣會(huì)增加投資和動(dòng)力消耗，還可能產(chǎn)生沉積和增加運(yùn)行維護(hù)工作量。當(dāng)回流污泥中含有大量硝酸鹽、亞硝酸鹽并能得到充足的有機(jī)物時(shí)，便可在該區(qū)內(nèi)進(jìn)行脫氮反應(yīng)；厭氧區(qū)（Anaerobic zone）常設(shè)在氧化溝的進(jìn)水端部，一般單獨(dú)設(shè)置。由圖35可見(jiàn)，2000型卡魯塞爾氧化溝設(shè)置了前置反硝化池后，與A／O法原理一致。近年來(lái)比較新穎的稱作2000型卡魯塞爾氧化溝的，實(shí)際上就是前置反硝化池的卡魯塞爾氧化溝?；旌系奈⑸锞航惶娴靥幱诤醚鹾腿毖醯沫h(huán)境中，有機(jī)物濃度高和低的條件下，將分別發(fā)揮其不同的作用。 為了保證出水中的有機(jī)物濃度和溶解氧能滿足要求，還有人提出在反硝化池后面增添一個(gè)曝氣池，如圖32所示，顯然，這種流程可以提高出水水質(zhì)，但基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)也將相應(yīng)增加。因此，其優(yōu)缺點(diǎn)與上述系統(tǒng)很相似。此流程可以得到相當(dāng)好的BOD5去除效果和脫氮效果，其缺點(diǎn)是： ⑴流程長(zhǎng)，構(gòu)筑物多，基建費(fèi)用很高； ⑵需要外加碳源，運(yùn)行費(fèi)貴； ⑶出水中往往殘留一定量的甲醇，形成BOD5及COD。 圖31所示是三種傳統(tǒng)的生物脫氮工藝流程，它們都具有多級(jí)污泥系統(tǒng)。 四、污泥回流計(jì)算根據(jù)懸浮固體平衡公式：QX0＋QRXR＝(Q＋QR)X （28）式中 X0—進(jìn)水懸浮固體（mg/L）XR—回流污泥濃度（mg/L）X—混合液懸浮固體（mg/L）QR—回流污泥量（m3/d） 五、二沉池設(shè)計(jì)計(jì)算
建議采用以下設(shè)計(jì)參數(shù)：
表面水力負(fù)荷 ～ m3/（《規(guī)程》值）
固體負(fù)荷 20～100 kgSS/（《OxidatiOn Ditches in Wastewater Treatment》）出水堰負(fù)荷 ≤147 m3/≤（《規(guī)范》值）
第三章 卡魯塞爾氧化溝在城市污水處理中的應(yīng)用一、污水生物脫氮工藝流程
在上述生物脫氮基本原理的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)很多不同的工藝流程來(lái)實(shí)現(xiàn)硝化—反硝化反應(yīng)，并與有機(jī)物的去除過(guò)程相結(jié)合，同時(shí)達(dá)到降低BOD5及脫氮的目的?！聪趸璧难趸瘻嫌行莘e（m3）
NT—要求去除的硝酸鹽氮量（kg／d）
SDNR—污泥反硝化率（kgN／kgMLSS規(guī)范和規(guī)程主要有兩本： 1.《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ1487,1997年版），簡(jiǎn)稱《規(guī)范》； 2.《氧化溝設(shè)計(jì)規(guī)程》（CSCS 112:2000），簡(jiǎn)稱《規(guī)程》。 三溝交替式氧化溝已經(jīng)比二溝交替式與間歇式氧化溝（SBR）有所發(fā)展，在大中型氧化溝設(shè)施中，卡魯塞爾氧化溝有顯著的優(yōu)點(diǎn)。在運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保持第一、二及三渠的溶解氧分別為0、及2mg/L,以達(dá)到以下目的：
⑴在第一渠內(nèi)僅提供將BOD5物質(zhì)氧化穩(wěn)定所需的氧，卻保持溶解氧為0或接近0，既可節(jié)約供氧的能耗，也可為反硝化創(chuàng)造條件；⑵在第一渠缺氧條件下，微生物可進(jìn)行磷的釋放，以便它們?cè)诤醚醐h(huán)境下吸收廢水中的磷，達(dá)到除磷效果； ⑶在三條溝渠中形成較大的溶解氧階梯，有利于提高充氧效率。進(jìn)水先引入最外的溝渠，在其中不斷循環(huán)的同時(shí)，依次進(jìn)入下一個(gè)溝渠，相當(dāng)于一系列完全混合反應(yīng)池串聯(lián)在一起，最后從中心的溝渠排出。 E．在上述介紹的三溝交替式氧化溝的操作過(guò)程可知，人工控制操作難度很大，而自動(dòng)控制必須可靠。 D．從活性污泥動(dòng)力學(xué)理論，氧化溝處理效率與MLSS成正比。卡魯塞爾氧化溝則采用立軸式表曝機(jī)，其軸和軸承中心受力，在同等機(jī)械制造水平條件下，由于其力學(xué)結(jié)構(gòu)合理，使用壽命長(zhǎng)，故障少。 B．在曝氣設(shè)備選型上，在同等充氧條件下，三溝交替式氧化溝始終有1/3設(shè)備被閑置。我們從上述的介紹中，可以比較下列各點(diǎn)。依靠三池工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，這種系統(tǒng)免除了污泥回流。 階段F。進(jìn)水引人Ⅲ池，出水自Ⅰ池引出。 階段C。三池的工作狀態(tài)分別為：Ⅰ池缺氧狀態(tài)，進(jìn)行反硝化及有機(jī)物的部分降解；Ⅱ池好氧狀態(tài)，進(jìn)行有機(jī)物的進(jìn)一步降解及氨氮的硝化作用；Ⅲ池則為沉淀池。這樣做提高了曝氣轉(zhuǎn)刷（盤(pán)）的利用率，達(dá)68％(2/3)左右，還有利于生物脫氮。說(shuō)明推動(dòng)力尚不能滿足需要。當(dāng)有機(jī)負(fù)荷較低時(shí)，可以停止某些表曝機(jī)的運(yùn)行或降低水位，在保證水流攪拌混合循環(huán)流動(dòng)的前提下，節(jié)約能量消耗?？斎麪栄趸瘻喜捎么怪卑惭b的低速表面曝氣機(jī)，每組溝渠安裝一個(gè)，均安設(shè)在一端，因此形成了靠近曝氣器下游的富氧區(qū)和曝氣器上游以及外環(huán)的缺氧區(qū)。 其他曝氣設(shè)備，諸如射流曝氣、鼓風(fēng)曝氣等也可用于氧化溝，但在應(yīng)用上比較少見(jiàn)。 為了說(shuō)明問(wèn)題，圖15系用于表面曝氣池的到傘型（Simcar）表曝機(jī)。 強(qiáng)烈攪拌能使活性污泥加速更新，提高生物處理效果。除具有較高的充氧動(dòng)力效率外，尚具有較大的提升推動(dòng)能力，可增加氧化溝水深，縮小其占地面積，～ 。 2．垂直軸表面曝氣機(jī) 氧化溝專用表曝機(jī)在荷蘭首先應(yīng)用，后來(lái)在美國(guó)和新加坡等地獲得進(jìn)一步發(fā)展。其轉(zhuǎn)