奧貝爾Orbal氧化溝充氧量的計算

奧貝爾（Orbal）氧化溝充氧量的計算摘要：本文通過對奧貝爾（Orbal）氧化溝工藝特點的介紹，詳細討論了該工藝充氧量的計算方法及相關參數(shù)選擇。關鍵字：奧貝爾氧化溝充氧量參數(shù)TheOxyygenattionCaapacittyCallculattionoofOrbbalOxxidatiionDiitchAbstrract:BaseddonaageneeraliintrodductioonofthepprocessschaaracteerofOrballoxiddationnditcch,Thhepappergiivesaadetaaileddiscuussionnontthecaalculaationmethoodoftheooxygennationncapaacityandttheseelectiionoffrelaatedpparameeter.Keywoords:OrbalOxiddationnDitcchOxyggenatiionCaapacittyParaameterr一、前言奧貝爾氧化化溝污水處理理工藝由南非非的Huismman設想開發(fā)，后后轉讓給美國國的Envirrex公司。該工工藝除具有普普通氧化溝流流程簡單、管管理方便、出出水水質(zhì)穩(wěn)定定、耐沖擊負負荷等優(yōu)點外外，更憑借其其良好的節(jié)能能效果，在污污水處理界得得到廣泛應用用，目前世界界上已有500多座奧貝爾爾氧化溝在正正常運行。我我國于八十年年代引進該工工藝，近年來來，隨著北京京大興污水處處理廠、山東東萊西污水處處理廠、溫州州市污水處理理廠、廊坊市市東方污水處處理廠、臺州州市污水處理理廠、無錫市市城北污水處處理廠等的建建成運行，充充分顯現(xiàn)了該該工藝良好的的技術性能。二、奧貝爾爾氧化溝工藝藝特點奧貝爾氧化化溝屬活性污污泥法中的延延時曝氣法，溝溝體通常由三三個同心橢圓圓形溝道組成成，污水與回回流污泥混合合后，由外溝溝道進入，再再依次進入中中溝和內(nèi)溝，在在各溝道內(nèi)循循環(huán)數(shù)十到數(shù)數(shù)百次，最終終出水至二沉沉池。各溝道道內(nèi)安裝有數(shù)數(shù)量不等的轉轉碟曝氣機，以以進行充氧及及推流攪拌作作用。與普通氧化化溝相比，奧奧貝爾氧化溝溝可看作是由由外溝、中溝溝和內(nèi)溝串聯(lián)聯(lián)的一種多級級氧化溝：外溝道的功功能主要是高高效完成碳源源氧化、反硝硝化及大部分分硝化，容積積通常占氧化化溝容積的50%～55%，可去除80%左右的有機機物，溶解氧氧濃度一般在在0mg/l～0.5mgg/l之間，在溝溝道內(nèi)形成交交替耗氧和大大區(qū)域的缺氧氧環(huán)境，可較較高程度地同同時進行“硝化和反硝硝化”，脫氮效果果明顯，氨氮氮的去除率可可高達90%；同時，由由于溝道中大大部分區(qū)域溶溶解氧在0mg/l～0.5mgg/l之間，氧傳傳遞作用是在在氧虧條件下下進行的，氧氧的轉移速率率有所提高，節(jié)節(jié)能效果明顯顯。中溝道是聯(lián)聯(lián)系外溝與內(nèi)內(nèi)溝的過渡段段，進行互補補調(diào)節(jié)，進一一步去除剩余余的有機物及及繼續(xù)完成氨氨氮硝化，并并可充分發(fā)揮揮外溝道或內(nèi)內(nèi)溝道的強化化作用，有利利于保證系統(tǒng)統(tǒng)運行的可靠靠性，中溝道道容積一般占占25%～30%，溶解氧濃濃度控制在1.0mgg/l左右。內(nèi)溝道主要要是為了確保保氧化溝出水水水質(zhì)，溶解解氧濃度約在在2.0mgg/l左右，以保保證有機物和和氨氮較高的的去除率，同同時保證出水水帶有足夠的的溶解氧進入入二沉池，抑抑制磷的釋放放。內(nèi)溝道容容積約占氧化化溝總容積的的15%～20%。從奧貝爾氧氧化溝三個溝溝的溶解氧分分布來看，外外溝、中溝、內(nèi)內(nèi)溝的溶解氧氧呈0—1—2mg/L的梯度分布布，其中，僅僅內(nèi)溝道的溶溶解氧值要求求較高，與普普通氧化溝要要求（2mg/L）一致，外外溝及中溝的的溶解氧均低低于普通氧化化溝要求。由由于氧的轉移移速率隨混合合液溶解氧濃濃度的降低而而提高，故在在奧貝爾氧化化溝的外溝及及中溝中，氧氧的轉移速率率將高于普通通氧化溝，這這樣充氧量可可相應減少，這這就決定了奧奧貝爾氧化溝溝較普通氧化化溝更為節(jié)能能，一般約節(jié)節(jié)省能耗15%～20%。因此，在在設計奧貝爾爾氧化溝時，應應充分結合工工藝特點，科科學合理地計計算充氧量。三、充氧量量計算奧貝爾氧化化溝充氧量的的計算方法與與普通氧化溝溝一樣，可分分為需氧量計計算及折算標標準需氧量兩兩個步驟，結結合奧貝爾氧氧化溝的工藝藝特點，應對對三條溝道分分別計算。1.需氧氧量（AOR）計算對于硝化//反硝化完全全的氧化溝系系統(tǒng)，需氧量量（AOR）包括碳源源氧化需氧及及硝化需氧兩兩部分，并考考慮扣除剩余余活性污泥排排放減少的有有機物耗氧及及反硝化過程程可利用的氧氧量。具體為為：（1）碳源源氧化需氧量量碳源氧化需需氧量以降解解的BOD值來計算，根根據(jù)BOD的定義，降降解1kgBOOD需消耗1kgO2。通常情況況下，污水中中有機物濃度度是以BOD5來表示的，在在20℃時，BOD與BOD5的比值為1.47，故碳源氧氧化需氧量為為1.47QQSBOD55，其中Q為設計進水水流量（m3/d），SBOD5為設設計BOD5去除濃度（kg/m3）。（2）剩余余活性污泥排排放減少的有有機物耗氧如果系統(tǒng)中中每日排放的的剩余活性污污泥為ΔXVSS（kg/d），那么該該部分有機物物不參與耗氧氧，則減少的的需氧量為1.42ΔXVSS（kg/d）。（3）硝化化需氧量從硝化反應應的反應式可可知，每硝化化1g氨氮需4.57ggO2，若每日所所需硝化的氨氨氮量為ΔNNH4（kg/d），則硝化化需氧量為4.57ΔNNH4（kg/d）。（4）反硝硝化過程可利利用的氧量在脫硝過程程中，每還原原1gNO3-可提供2.86ggO2，若每日所所進行反硝化化的硝態(tài)氮量量為ΔNNO3（kg/d），則反硝硝化過程可利利用的氧量為為2.86ΔNNO3（kg/d）。（5）總需需氧量對上面4項項求和，則總總需氧量為：：AOR＝11.47QSSBOD5-11.42ΔXVSS+4..57ΔNNH4-2..86ΔNNO3（公式1）如果認為奧奧貝爾氧化溝溝中揮發(fā)性懸懸浮固體濃度度（MLVSS）及污泥齡齡（θc）在三條溝溝道一致，氧氧化溝總容積積為V，則公式1可改寫為：AOR＝11.47QSSBOD5-11.42V?MLVSSS/θc+4.557ΔNNH4-2..86ΔNNO3（公式2）前面已經(jīng)論論述，奧貝爾爾氧化溝可看看作是由外溝溝、中溝和內(nèi)內(nèi)溝串聯(lián)的多多級氧化溝，三三條溝道功能能不同，進行行碳源氧化、硝硝化、反硝化化的程度不同同，設定在外外、中、內(nèi)三三條溝道中：：對BOD的的去除比例為為a1、a2、a3；三溝容積比比為b1、b2、b3；硝化反應的的發(fā)生比例為為c1、c2、c3；反硝化反應應的發(fā)生比例例為d1、d2、d3，則公式2可改寫為：AOR＝11.47（a1＋a2＋a3）QSBOD55-1.42（b1＋b2＋b3）V·MLVVSS/θc+4..57（c1＋c2＋c3）ΔNNH4-2..86（d1＋d2＋d3）ΔNNO3（公式3）（6）各溝溝需氧量拆分公式33，可得各溝溝需氧量，分分別為：AOR外＝＝1.47aa1QSBOD55-1.422b1V?MLVSSS/θc+4.557c1ΔNNH4-2..86d1ΔNNO3（公式4）AOR中＝＝1.47aa2QSBOD55-1.422b2V?MLVSSS/θc+4.557c2ΔNNH4-2..86d2ΔNNO3（公式5）AOR內(nèi)＝＝1.47aa3QSBOD55-1.422b3V?MLVSSS/θc+4.557c3ΔNNH4-2..86d3ΔNNO3（公式6）2.折算算標準需氧量量（SOR）由于氧轉移移速率受水質(zhì)質(zhì)、水溫、大大氣壓力、水水中溶解氧濃濃度等因素的的影響，因此此對前面計算算的需氧量（AOR）應乘以一一個系數(shù)進行行修正，折算算為標準需氧氧量（SOR）。對于表表曝系統(tǒng)，計計算公式為：：SOR=AAOR?Cs20/α·1.0224(t-20))（βρCsTmaxx-Cl）（公式7）式中：Tmax為為設計最高水水溫，℃；Cs20為標準大氣氣壓下水溫20℃時飽和溶解解氧濃度，9.17mmg/L；CsTmaax為設計最最高水溫時飽飽和溶解氧濃濃度，mg/L；α為污污水中氧轉移移系數(shù)的修正正系數(shù)，一般般取0.8～0.85；β為污污水中飽和溶溶解氧濃度的的修正系數(shù)，一一般取0.9～0.97；ρ為氣氣壓修正系數(shù)數(shù)，一般取1；Cl為混合液溶溶解氧濃度，mg/L。根據(jù)公式77，可分別計計算各溝的標標準需氧量SOR外、SOR中、SOR內(nèi)。3.計算算實例下面以1座座處理規(guī)模1.25萬m3/d的奧貝爾氧氧化溝為例，計計算所需充氧氧量。基礎條件如如下：SBOD55=194mmg/l,氧化溝容積V=83660m3，外、中、內(nèi)內(nèi)三溝容積比比b1、b2、b3分別為51%、31%、18%，每日所需需硝化的氨氮氮量ΔNNO3=2996kg/dd，反硝化的的硝態(tài)氮量ΔNNO3=1771kg/dd。相關參數(shù)選選擇分別為MLVSSS=30000mg/l,,θc=30d，α＝0.85，β＝0.90，ρ＝1，設計最高高水溫Tmax==25℃，混合液溶溶解氧濃度分分別為0、1、2mg/L。結合奧貝爾爾氧化溝的工工藝特點，我我們可以認為為：所有的反反硝化反應發(fā)發(fā)生在缺氧段段，即外溝，則則三溝中反硝硝化反應的發(fā)發(fā)生比例d1、d2、d3分別為100%、0、0；根據(jù)本例例出水氨氮及及總氮要求，三三溝中硝化反反應的發(fā)生比比例c1、c2、c3可確定為60%、30%、10%；對于BOD的去除，參參照AB法，外溝與AB法A段較類似，外外溝有機物去去除率約70%，結合三溝溝的功能特點點，a1、a2、a3可設定為70%、20%、10%。根據(jù)上述條條件計算，外外溝、中溝、內(nèi)內(nèi)溝的需氧量量分別為：AOR外＝＝2213kkg/dAOR中＝＝751kgg/dAOR內(nèi)＝＝278kgg/d根據(jù)公式77，計算外溝溝、中溝、內(nèi)內(nèi)溝的標準需需氧量分別為為：SOR外＝＝2988kkg/dSOR中＝＝1172kkg/dSOR內(nèi)＝＝512kgg/d三條溝道的的充氧比例大大致為64%、25%、11%，與典型奧奧貝爾氧化溝溝要求的設計計充氧比（65%、25%、10%）基本一致致。以上述計算算的各溝標準準需氧量，換換算成小時需需氧量，再乘乘以一定的安安全系數(shù)，進進行曝氣設備備選型。按本例的處處理要求，若若采用普通氧氧化溝工藝，總總標準需氧量量約為5965kkg/d，而本例奧奧貝爾氧化溝溝總標準需氧氧量僅為4672kkg/d，比普通氧氧化溝約減少少22%。四、結語目前奧貝爾爾氧化溝工藝藝的節(jié)能性已已被充分認識識，但對于奧奧貝爾氧化溝溝充氧量計算算，國內(nèi)仍缺缺少成熟與統(tǒng)統(tǒng)一的計算方方法，本文提提供的計算方方法還有待在在工程實際中中進一步加以以驗證。相信信隨著國內(nèi)更更多奧貝爾氧氧化溝的成功功運行，一定定能促進該工工藝的設計更更為科學合理理，以充分發(fā)發(fā)揮奧貝爾氧氧化溝的潛能能。參考文獻［1］GG.T.Daaiggerr、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