AOR工艺的设计研究

环境工程2007年8月第25卷第4期水污染治理一AOR工艺的设计研究高俊发高霞娥(长安大学环境科学与工程学院陕西西安70054)摘要AOR是传统活性污泥法与氧化沟结合的一种新型生化反应器。具有较高的脱氮除确功能,同时独特的污泥恢复区的设计,使得回流污泥集中适当充氧,另外采用同心圆结构,使每个区形成环流态,因此是一种高效、节能、适应性撮的污水处理工艺。在对AOB瓦应器分析研究的基础上,提出满足生物脱氮除的动力学设计研究方法,并对其设计计算公式进行推导。关键词AOR生物脱氮设计计算1AOR工艺简介态,并通过搅拌机的作用使不同功能分区的混合液循典型的AOR工艺流程见图1。环流动。实现高效、节能、适应性强的污水处理播间沉矽泡(餵“>-台好氧一出水缺氧一好氧一混合反应器L回流污泥剩余污泥图3工艺原理图图1AOR工艺流程图结合图2所示,AOR生物反应器共包含3个区,2工艺设计方法分析其中,内圈分为2个区,有曝气设备的是污泥活性恢污泥负荷法、数学模型法和泥龄法是活性污泥工复区(R区),另一个是缺氧区(A区),外圈为好氧区艺设计计算的3种常用方法。其中污泥负荷法是(0区)。回流污泥先进入R区,适当充氧恢复活性种经验计算法,其主要缺陷在于没有考虑到水质水然后进入缺氧区(A区)与原水及循环的硝态液混合量的变化差异,曝气池污泥负荷及容积负荷取值范围发生反硝化反应同时释放磷并进行部分有机物的太大造成设计计算很难操作。而数学模型法在理论水解与吸附。A区为好氧区,在此区进行磷的吸收,上比较完美但在具体应用上却由于污水水质及处理有机物氧化降解和硝化反应。混合液回流从外圈好的复杂性和多样性使得其在国内外尚未形成普遍推氧区用设备(泵或搅拌器)提升,并通过隔墙上的洞进广的设计方法。泥龄法是研究生化反应速度历程及入缺氧区。描述生物降解过程特性的一种数学方法,通过生化反应动力学,可以把微生物学和生物化学的实验结果用回流污泥于生化反应器的设计和运行管理机制,是更加全面科学而合理的设计方法。综合了各种方法的优点,结合AOR工艺的特点,本研究采用以硝化菌和反硝化菌的泥龄为依据的动力学设计计算法。3设计计算合液内回流31好氧区(O区)体积V计算图2AOR反应器流程图3.11硝化菌比生长速率AOR工艺较强的脱氮除磷功能主要在于污水在反式应池内连续并交替进行好氧、缺氧、混合反应。其原理中国煤化工s相当于有一系列的MO或OA生化装置的串联,类似式中CNMHG呈推流式的氧化沟,如图3。从池型结构上看,采用同设计污水温度,北方地区通常取10℃,南心圆结构布置好氧区缺氡区,使每个区形成循环流方地区可取11~12℃,本研究中取10℃环境工程2007年8月第25卷第4期312硝化菌泥龄θ——温度系数,随具体条件而定,其数值在硝化菌泥龄0计算公式:1.06-1.15之间,可取θ=1.09。322出水硝酸盐浓度计算F本工艺出水硝酸盐浓度根据氮的物料平衡可以式中日—硝化菌设计泥龄d;得到一安全系数,取值为15-25,一般设计进水总氮量=反硝化氮量+微生物同化作用消中取为23;耗氮量+出水氮量1/}。——硝化菌世代周期d即:QT=(r+R)QS∞2+0.05Q(S0-8)+QSm313污泥产率系数整理得:污泥产率系数Y计算公式TN-0.05(S。-S)6x+4)0.072x0.66Fr+R+rY=KxO式中Sm2出水硝酸盐浓度其中:Fr=1.072TN——进水总氮浓度mg/L;式中y——产率系数mg/mg;R—污泥回流比,一般为50%~100%;N——悬浮固体浓度mg/Lr—内回流比,工程上通常采用200%~40%。F—温度修正系数;323反硝化过程所需要的水力停留时间S—硝化进水中BOD3浓度mg/L反硝化过程所需要的水力停留时间HRT2计算一设计水温,与前面的计算取相同数值;公式:K——系数,一般取K=0.8~0.9。314硝化过程所需要的水力停留时间HRT2=硝化过程所需要的水力停留时间Hrn计算公式:式中HRT—反硝化过程所需要的水力停留时0.Y(S。-S)HRT间d;S—为缺氧区进水中NO3-N浓度mg/L;式中HRT—硝化过程所需要的水力停留时间d;X,—好氧区内污泥的浓度mgL,一般反缺氧区出水中NO3N浓度rgrL;X—反硝化池中污泥浓度mg/L应器内的污泥浓度为3000~32.4缺氧区体积500mg/L,本研究取3000mg/L;S.好氧区出水中BOD3浓度mgL缺氧区体积V2计算公式:31.5好氧区体积V2=HRT2·Q好氧区体积V1计算公式:33污泥活性恢复区(R区)体积V的计算HRT·Q此污泥活性恢复区(R区)的作用类似吸附再生法式中V—好氧区体积m3;中再生池的作用,将回流污泥进行适当充氧,并完成第二阶段的分解和合成代谢反应,活性污泥微生物进人Q—设计污水流量m3d32缺氧区体积V2计算内源呼吸期,使污泥活性得到充分的恢复,再进入AOR其他反应区与污水接触,能够充分地发挥其吸附和代32.1考虑温度校正时的反硝化速率谢活动,从而使有机污染物得到降解和去除。考虑温度校正时的反硝化速率qm计算公式:其原理示意图如图4YoT =g y a(i-20)中国煤化工式中qm—t℃时的反硝化速率mg(mg·d);CNMHGgm-20℃时的反硝化速率,mg/(ng:d),取值为0.03-0.11,一般设计中取005Qx,S·剩余污泥t取值与前同图4R区工作原理图环境工程2007年昌月第25卷第4期933.1·二沉池底部排出的污泥浓度X,=X,△X二沉池底部排出的污泥浓度x,计算公式式中X污泥活性恢复区的污泥浓度mg/L;△X—活性污泥在生物池内的净增值量式中x—二沉池底部排出的污泥浓度mgL;SⅥ一污泥容积指数mL/g;取值介于70R—污泥回流比R=x110之间,本研究取100;∫—一混合液中挥发性悬浮固体占总悬浮固体X曝气池内污泥浓度mgL,本研究取浓度,∫= MLVSS/MLSS;取值为0.7~3000mg/L08,本研究取075。336污泥活性恢复区的有机底物的物料平衡3.3.2污泥产率系数在稳定条件下,污泥活性恢复区的有机底物的物污泥产率系数Y计算公式:料平衡式0072x0.68FrRQX,-RQX,+ YRQS,+oso, -VK,X,=0Y=KxOs6+1)-=1+0.0804F式中RQX,—从二沉池进入R区的污泥量其中:Fr=10721RQX,——从R区回流到其他AOR反应区的(注:式中各符号含义及取值同好氧区3.1.3)污泥量mg;3.33活性污泥的表观产率系数YROS。——R区对进入该池可溶性基质代谢活性污泥的表观产率系数Y计算公式:所产生的 MLVSS量mg;yQS6—R区对进入该区的不溶性的基质代谢所产生的 MLVSS量式中Y—表观产率系数即考虑微生物内源呼吸∫进入R区中不溶性的基质占总进水基而使其本身质量消亡时的产率系数;质的量的比值,一般取值为0.8;K4异氧微生物内源衰减系数,一般可取K。—微生物自身氧化衰减所减少的005d1;BOD3的 MLVSS量0,—污泥龄,即生物固体平均停留时间d,化简物料平衡式,得=F1,(注:式中各符号含义及取值RQ(X-X,+YS.)+yQs.同好氧区3.1.1,3.1.2)。式中v污泥活性恢复区(R区)的容积m3。334活性污泥每日在生物池内的净增值量4结论活性污泥每日在生物池内的净增值量△X计算由以上各设计计算的公式可知,好氧区、缺氧区公式和污泥活性恢复区的体积的影响参数为:N、Sa、S。、△X=QY(S-S)t、TN、R、r、Xm、X、SⅥ。对于给定的城市污水,除式中△x一活性污泥每日在生物池内的净增值量R、「需根据具体工艺特征确定外其余参数都是可根d;据处理污水性质确定的。因此对于某城市污水厂Q—设计流量m3d;AOR工艺的体积是由反硝化率fm=at;来确定Y一-表观产率系数;的。设计某城市污水处理厂进水BOD3为200mg/LS—进水中BOD浓度mgL;T米口中国煤化工浮固体浓度N为S出水中BOD浓度mg/LCNMHGL,设计流量Q取335R区污泥浓度计算假定曝气池内所需要的微生物的合成全部在污500m1d由反硝化率/=+1可得相应各区泥活性恢复区完成则R区的污泥浓度为的体积比。下转第12页)环境工程12200年8月第25卷第4期5问题分析更加稳定。(1)由于石灰除硬系统产生的沉淀物主要为碳酸(2)连续动态过滤器过滤效率高、运行能耗低;污钙因此在管线中存在严重的结垢问题,尤其是污泥排泥脱水床不需要动力消耗处理过程生态、环保,在中放的管道及设备,在停止排泥时,存留的碳酸钙污泥会水深度处理回用中值得推广应用。淤积结垢堵塞管道,损坏泵体。解决的方法是在管线上布置冲洗水管,定期对设备和管道进行高压冲洗。[1]张国斌火力发电厂中水回用技术与应用前景中国给水排水(2)污泥脱水床在多次间歇投加时,由于前次碳酸2005,21(7);8991钙污泥脱水后形成的泥饼孔隙率小,在脱水床过滤层[2]张敬东关于城市生活污水处理后回用于火力发电厂生产用水表面形成致密的污泥层,当再次进泥时,污水不容易渗的探讨,工业水处理,199905,19(3)滤,因此脱水效果下降。要解决该问题,可以采取一次3]宋晓红,王平,二级处理后的城市污水用作电厂冷却水若干问题的探讨电力环境保护,2006,22(5):4042排泥脱水;或者采用间歇排泥定期除泥的方式6结论作者通讯处王荣斌73000兰州市定西路211号二十一冶建设(1)采用生物接触氧化十絮凝沉淀+机械搅拌澄有限公司清+连续动态过滤+消毒工艺对城市污水处理厂二通讯联系人邢奕10083北京市海淀区学院路30号北京科技大学环境工程系级出水进行深度处理,出水水质达到再生水用作冷却电话(o10)62水的水质控制指标能满足循环冷却水系统的补水要 E-mall76@mi.cam求,且流程简单,操作方便,通过技术改进,系统运行2007-01-26收稿(上接第9页度N为200mg/L;出水BOD3要求为20mgyL,设计流4.1各区体积比计算量Q取500m3ld,AOR工艺的硝化率一般能达到当硝化率fm取最小值714%时,即污泥回流比0.85以上,故以V1:V2:V=0.38Q:0.550:0.11Q的R为50%,内回流比r为200%:V:V2:V=0.38Q:体积比来确定,以图5为例,体积及半径计算为:049Q:008Q;当硝化率fo取最大值833%时即污v1=0.38×5000=1900(m3);V2=0.55×5000=泥回流比R为100%,内回流比r为400%:V1:V2:2750(m2);V=0.11×500=50(m3)计算得,VR=0.38Q:0.55Q:0.11Q。R1=13.8m,R2=173m,6=60°。4.2.各区体积比及污泥活性恢复区占总内圆的角度參考文献(日)值的结论[1]周雹城镇污水生物处理新工艺及其应用,中国给水排水上述计算中得出:V1:V2V=1:(1.29~1.45)2003,19(0.21-0.29),由v