氧化溝法處理生活廢水

目前，我國氧化溝的技術水平與國際先進水平差距很大。究其主要原因，是我國企業還未進行系統地研究氧化溝技術與設備，對國際上氧化溝技術可以跟蹤也不夠。因此，對氧化溝技術的掌握還不夠全面，在工程上還缺乏系統科學的設計方法，對氧化溝的新技術、新池型、新配套設備知之甚少。我國企業現已引進數種氧化溝技術，應有一個條件來分析進行比較和吸收消化。

首先，氧化溝是一種延緩的發化活性污泥工藝，其原理和參數在大量文獻中都有報道。氧化溝設計中除了要考慮不同碳源污染物的去除，還要進行考慮企業污水硝化和污泥系統穩定化問題。不同的污染物去除設計參數和方法是不同的。例如，考慮污泥進行穩定的氧化溝設計，其設計技術參數研究主要可以考慮污泥齡和內源呼吸速率，而不是中國傳統生物活性污泥處理工藝中的污泥負荷，這時氧化溝的停留時間事實上是一個數據導出的參數。其次，氧化溝最重要的一個特點是需要專門的曝氣設備來滿足池內曝氣和推水沿溝流動的要求。全面發展了解和掌握氧化溝的水力學特性研究尤為重要需要。設備的液壓特性是制造商產品的特性。大部分學生設計工作單位恰恰掌握不夠，致使在設計中由于網絡設備型號和參數不準，常常導致系統設計一個沒有達到預期效果。這也與大多數氧化槽工藝及其擁有專利和設備密切相關。由于國外研究公司對專有技術保密，因此企業出現了氧化溝技術水平不斷創新發展，可是用于了解社會基本工藝的公開技術相關資料未見增加的現象。因此，為了提高我國氧化溝技術的技術水平，有必要加強創新研究。本文主要通過對國內外研究資料的綜合能力分析，提出氧化溝一般的設計教學方法以供國內同行在系統設計中參考。

1氧化溝的設計方法

1.1BOD的去除

氧化溝去除碳源基質的動力學過程與活性污泥法相同。對于我們完全混合管理系統在穩定發展狀態下有以下公式：

式中（XV）——參與反應的污泥量

Q——處理污水量

V——參與反應的好氧區體積

S——出水基質BOD5濃度

Y——污泥產率系數

X——污泥濃度

θc——污泥齡

S0——進水基質BOD5濃度

Ks——半飽和常數

Kd——內源代謝常數

μmax——比基質利用率

1.2硝化反應

氨氮的硝化作用涉及到兩種不同的硝化細菌，亞硝化毛殼菌和硝化細菌。

在水的作用下：2NH3NH+4

在亞硝化毛桿菌作用下：

2NH+4+3O22NO-2+2H2O+8H+

在硝化桿菌作用下：

2NO-2+O22NO-3

總的反應：

NH4++2O2NO3-+2H+＋H2O

因此從化學科學計量學研究角度，1.0kg氮需要4.6kg的氧，實際生產中的數據進行較小，為3.9～4.3kgO2/kgN。這是因為部分氮氣用于細菌合成，硝化菌可以從污水中的二氧化碳和碳酸氫鹽中獲得一些氧氣。由于通過上述問題反應企業產生一個氫離子，所以會需要消耗堿度，每氧化1mgNH3-N消耗7.14mg/L的堿度。此外，從文獻中可以了解到，1mgBOD的氧化產生0.3mg/L堿度。

據報道硝化作用反應的溫度變化范圍是(5～45)℃,但是(25～32)℃是最佳工作溫度影響范圍。最佳 ph 值范圍是7.8到9.2。雖然硝化作用過程也可在低溶解氧的條件下企業發生，但是由于硝化菌的生長速率相對較低。為了避免氧限制，反應罐中的溶解氧應控制在3 ~ 4毫克/升。溫度對生長發展速度的影響計算公式我們可以用阿倫繆斯公式可以表示，其中一個溫度常數θ=1.12(5℃～20℃)。對于城市污水，可以使用表1中的泥齡θc。

表1硝化工藝在不同溫度下采用的污泥齡

污水溫度(℃)

完全硝化的θc(d)

5

10

15

20

12

9.5

6.5

3.5

在冬季水溫低于10℃，如果θc＜10d，硝化作用反應企業一般可以進行管理較差。如果氣>為10d，只要氧化溝的氣化能力能滿足總氧化需求，并保持高溶解氧，就可以獲得良好的硝化率。在北歐發達國家，硝化系統負荷發展階段學生一般選在0.05～0.10kgBOD5/kgMLSS，硝化反應速率大約為1.6mgNH3-N/(gVSS*d)(10℃)。

1.3污泥穩定性

氧化溝設計中考慮的第二個因素是污泥的穩定性。理論上講氧化溝污泥齡的選取我們應該可以使得企業所有的揮發性固體通過提高內源呼吸系統全部被降解，無論是厭氧消化能力還是好氧消化。如果反應時間足夠長，細胞降解過程中23%的殘留物是不可生物降解的。因為我們每天VSS產量為YQ(S0－S)，其中可生物技術降解以及部分是0.77YQ(S0－S)。如果系統可生物降解部分中的固體物質為FBX(Fb為VSS的生物可降解系數)，則其處于穩定狀態：

0.77YQ(S0－S)=Kdfb(XV)(5)

從而按照污泥齡的定義：

Adams和Eckenfelder給出了反應混合液VSS可以通過生物技術降解以及部分的比值fb的計算模型公式［3］：

也可推算出污泥負荷(F/M)的比值：

方程（6）和（8）是計算污泥老化和有機負荷的公式，考慮污泥穩定性。無疑溫度以及對于通過上述計算公式中參數Y、Kd的影響是十分重要的。對于延時曝氣氧化溝溫度常數(=1.01 ~ 1.03)，數值較小，對溫度影響不大。

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