高品相陰離子聚丙烯酰胺廠(chǎng)家AO工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

　　高品相陰離子聚丙烯酰胺生產(chǎn)廠(chǎng)家AO工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。基本原理：A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起，A段DO(溶解氧)不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機(jī)物水解為有機(jī)酸，使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可溶性有機(jī)物，當(dāng)這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進(jìn)入好氧池進(jìn)行好氧處理時(shí)，可提高污水的可生化性及氧的效率;在缺氧段，異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進(jìn)行氨化(有機(jī)鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為NO3-，通過(guò)回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮(N2)完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)污水無(wú)害化處理。

　　工藝優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)效率高。該工藝對(duì)廢水中的有機(jī)物，氨氮等均有較高的去除效果。當(dāng)總停留時(shí)間大于54h，經(jīng)生物脫氮后的出水再經(jīng)過(guò)混凝沉淀，可將COD值降至100mg/L以下，其他指標(biāo)也達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，總氮去除率在70%以上。

　　(2)流程簡(jiǎn)單，投資省，操作費(fèi)用低。該工藝是以廢水中的有機(jī)物作為反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂貴的碳源。尤其，在蒸氨塔設(shè)置有脫固定氨的裝置后，碳氮比有所提高，在反硝化過(guò)程中產(chǎn)生的堿度相應(yīng)地降低了硝化過(guò)程需要的堿耗。

　　(3)缺氧反硝化過(guò)程對(duì)污染物具有較高的降解效率。如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有機(jī)物的去除率分別為62%和36%，故反硝化反應(yīng)是最為經(jīng)濟(jì)的節(jié)能型降解過(guò)程。

　　(4)容積負(fù)荷高。由于硝化階段采用了強(qiáng)化生化，反硝化階段又采用了高濃度污泥的膜技術(shù)，有效地提高了硝化及反硝化的污泥濃度，與國(guó)外同類(lèi)工藝相比，具有較高的容積負(fù)荷。

　　(5)缺氧/好氧工藝的耐負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大或污染物濃度較高時(shí)，本工藝均能維持正常運(yùn)行，故操作管理也很簡(jiǎn)單。通過(guò)以上流程的比較，不難看出，生物脫氮工藝本身就是脫氮的同時(shí)，也降解酚、氰、COD等有機(jī)物。結(jié)合水量、水質(zhì)特點(diǎn)，我們推薦采用缺氧/好氧(A/O)的生物脫氮(內(nèi)循環(huán)) 工藝流程，使污水處理裝置不但能達(dá)到脫氮的要求，而且其它指標(biāo)也達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　工藝缺點(diǎn)：

　　(1)由于沒(méi)有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，從而不能培養(yǎng)出具有獨(dú)特功能的污泥，難降解物質(zhì)的降解率較低;

　　(2)若要提高脫氮效率，必須加大內(nèi)循環(huán)比，因而加大了運(yùn)行費(fèi)用。另外，內(nèi)循環(huán)液來(lái)自曝氣池，含有一定的DO，使A段難以保持理想的缺氧狀態(tài)，影響反硝化效果，脫氮率很難達(dá)到90%。

　　(3)影響因素：水力停留時(shí)間 (硝化>6h ，反硝化<2h )污泥濃度MLSS(>3000mg/L)污泥齡( >30d )N/MLSS負(fù)荷率(<0.03 )進(jìn)水總氮濃度( <30mg/L)

　　常見(jiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)：

　　A/O工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

　　①水力停留時(shí)間：硝化不小于5～6h;反硝化不大于2h，A段:O段=1:3

　　②污泥回流比：50～100%

　　③混合液回流比：300～400%

　　④反硝化段碳/氮比：BOD5/TN>4，理論BOD消耗量為1.72gBOD/gNOx--N

　　⑤硝化段的TKN/MLSS負(fù)荷率(單位活性污泥濃度單位時(shí)間內(nèi)所能硝化的凱氏氮)：<0.05KgTKN/KgMLSS·d

　　⑥硝化段污泥負(fù)荷率：BOD/MLSS<0.18KgBOD5/KgMLSS·d

　　⑦混合液濃度x=3000～4000mg/L(MLSS)

　　⑧溶解氧：A段DO<0.2～0.5mg/L

　　O段DO>2～4mg/L

　　⑨pH值：A段pH =6.5～7.5

　　O段pH =7.0～8.0

　　⑩水溫：硝化20～30℃

　　反硝化20～30℃

　　⑪堿度：硝化反應(yīng)氧化1gNH4+-N需氧4.57g，消耗堿度7.1g(以CaCO3計(jì))。

　　反硝化反應(yīng)還原1gNO3--N將放出2.6g氧，生成3.75g堿度(以CaCO3計(jì))

　　⑫需氧量Ro——單位時(shí)間內(nèi)曝氣池活性污泥微生物代謝所需的氧量稱(chēng)為需氧量(KgO2/h)。微生物分解有機(jī)物需消耗溶解氧，而微生物自身代謝也需消耗溶解氧，所以Ro應(yīng)包括這三部分。

　　Ro=a’QSr+b’VX+4.6Nr

　　a’─平均轉(zhuǎn)化1Kg的BOD的需氧量KgO2/KgBOD

　　b’─微生物(以VSS計(jì))自身氧化(代謝)所需氧量KgO2/KgVSS·d。

　　上式也可變換為：

　　Ro/VX=a’·QSr/VX+b’ 或 Ro/QSr=a’+b’·VX/QSr

　　Sr─所去除BOD的量(Kg)

　　Ro/VX─氧的比耗速度，即每公斤活性污泥(VSS)平均每天的耗氧量KgO2/KgVSS·d

　　Ro/QSr─比需氧量，即去除1KgBOD的需氧量KgO2/KgBOD

　　由此可用以上兩方程運(yùn)用圖解法求得a’ b’

　　Nr—被硝化的氨量kd/d

　　4.6—1kgNH3-N轉(zhuǎn)化成NO3-所需的氧量(KgO2)

　　幾種類(lèi)型污水的a’ b’值

　　⑬供氧量─單位時(shí)間內(nèi)供給曝氣池的氧量，因?yàn)槌溲跖c水溫、氣壓、水深等因素有關(guān)，所以氧轉(zhuǎn)移系數(shù)應(yīng)作修正。

　　i . 理論供氧量

　　1.溫度的影響

　　KLa(θ)=KL(20)×1.024Q-20 θ─實(shí)際溫度

　　2.分壓力對(duì)Cs的影響(ρ壓力修正系數(shù))

　　ρ=所在地區(qū)實(shí)際壓力(Pa)/101325(Pa) =實(shí)際Cs值/標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下Cs值

　　3.水深對(duì)Cs的影響

　　Csm=Cs/2·(Pb/0.1013+Qt/21)

　　Csm─曝氣池中氧的平均飽和濃度(mg/L)

　　Pb─曝氣設(shè)備裝設(shè)深度(Hm)處絕對(duì)氣壓(Mpa)

　　Pb=Po+9.81×10-3H Po─當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?Mpa)

　　Qt=21·(1-EA)/[79+21·(1-EA)]??

　　EA─擴(kuò)散器的轉(zhuǎn)移效率

　　Qt ─空氣離開(kāi)池子時(shí)含氧百分濃度

　　綜上所述，污水中氧的轉(zhuǎn)移速率方程總修正為：

　　dc/dt=αKLa(20)(βρCsmθ-Cl×1.024θ-20

　　{理論推出氧的轉(zhuǎn)移速率dc/dt=αKLa(βCs-Cl)}

　　在需氧確定之后，取一定安全系數(shù)得到實(shí)際需氧量Ra

　　Ro=RaCsm(20)/α(βρCsm(θ)-CL)×1.024θ-20

　　則所需供氣量為：

　　q=(Ro/0.3EA)×100m3/h

　　CL─混合液溶解氧濃度，約為2～3(mg/L)

　　Ra─實(shí)際需氧量KgO2/h

　　Ro─標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)需氧量KgO2/h

　　在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)需氧量確定之后，根據(jù)不同設(shè)備廠(chǎng)家的曝氣機(jī)樣本和手冊(cè)，計(jì)算出總能耗。總能耗確定之后，就可以確定曝氣設(shè)備的數(shù)量和規(guī)格型號(hào)。

　　ⅱ.實(shí)際曝氣池中氧轉(zhuǎn)移量的計(jì)算

　　①經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法 當(dāng)曝氣池水深為2.5～3.5m時(shí)，供氣量為：

　　采用穿孔管曝氣，去除1KgBOD5的供氣量80～140m3/KgBOD5

　　擴(kuò)散板曝氣，去除1KgBOD5供氣量40～70m3空氣/KgBOD5

　　②空氣利用率計(jì)算法

　　每m3空氣中含氧209.4升

　　1大氣壓(101.325Kpa),0℃ 1m3空氣重1249克含氧300克

　　1大氣壓(101.325Kpa),20℃ 1m3空氣重1221克含氧280克

　　按去除1Kg的BOD5需氧1Kg計(jì)算，需空氣量分別為3.33和3.57m3，曝氣時(shí)氧的利用率一般5～10%(穿孔管取值低，擴(kuò)散板取值高)，假定試驗(yàn)在20℃進(jìn)行：

　　若氧利用率為5%，去除1Kg的BOD5需供空氣72m3

　　若氧利用率為10%，去除1Kg的BOD5需供空氣36m3

　　算出了總的空氣供氣量，就可根據(jù)設(shè)備廠(chǎng)家提供的機(jī)樣選擇曝氣設(shè)備的規(guī)格型號(hào)和所需臺(tái)數(shù)。

　　活性污泥法系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)

　　①處理效率(E%)

　　E=(La-Le)/La ×100%=Lr/La ×100%

　　La─進(jìn)水BOD5濃度(mg/L)

　　Le─二沉池出水BOD5濃度(mg/L)

　　Lr─去除的BOD5濃度(mg/L)

　　②曝氣池容積(V)

　　V=Qla/XLs=QLr/Lv

　　Q─曝氣池污水設(shè)計(jì)流量(m3/d)

　　Ls─污泥負(fù)荷率KgBOD5/KgMLSS·d

　　Lv─容積負(fù)荷KgBOD5/m3有效容積·d

　　X─混合液MLSS濃度mg/L

　　③曝氣時(shí)間(名義水力停留時(shí)間)t(d)

　　t=V/Q(d)

　　④實(shí)際水力停留時(shí)間t’(d)

　　t’=V/(1+R)Q (d)

　　R─污泥回流比%

　　⑤污泥產(chǎn)量ΔX(Kg/d)

　　ΔX=aQLr-bVXv

　　Xv=fx f=0.75

　　a─污泥增長(zhǎng)系數(shù)，取0.5～0.7

　　b─污泥自身氧化率(d-),一般取0.04～0.1

　　Xv─混合液揮發(fā)性污泥濃度(MLVSS)Kg/m3

　　⑥污泥齡(ts)污泥停留時(shí)間SRT

　　ts=1/(aLs-b)

　　⑦剩余污泥排放量q(m3/d)

　　q=VR/(1+R)ts (m3/d)或q=ΔX/fXR(m3/d)，f=MLVSS/MLSS一般為0.75

　　XR─回流污泥濃度(Kg/ m3)

　　⑧曝氣池需氧量(O2Kg/d)

　　Ro=a’QSr+b’VXv+4.6Nr

　　a’─氧化每KgBOD5需氧千克數(shù)(KgO2/KgBOD5)

　　一般a’取0.42～0.53

　　b’─污泥自身氧化需氧率(d-1)即KgO2/KgMLVSS·d

　　一般取0.188～0.11

　　Nr─被轉(zhuǎn)化的氨氮量Kg/d

　　4.6─為1Kg NH3-N轉(zhuǎn)化成硝酸鹽所需氧量(KgO2)

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