氧化沟工艺一般设计方法讨论
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关键词：氧化沟 硝化反应
1 氧化沟的设计方法
1.1 BOD的去除
氧化沟中碳源基质去除动力学与活性污泥法动力学是完全一致的。对于完全混合系统在稳定状态下有以下公式［1］：
式中 （XV）——参与反应的污泥量
Q——处理污水量
V——参与反应的好氧区体积
S——出水基质BOD5浓度
Y——污泥产率系数
X——污泥浓度
θc——污泥龄
S0——进水基质BOD5浓度
Ks——半饱和常数
Kd——内源代谢常数
μ?max——比基质利用率
1.2 硝化反应
氨氮的硝化反应涉及到亚硝化毛杆菌和硝化杆菌两种不同的硝化细菌。
在水的作用下：2NH3NH+4
在亚硝化毛杆菌作用下：
2NH+4+3O22NO-2+2H2O+8H+
在硝化杆菌作用下：
2NO-2+O22NO-3
总的反应：
NH4++2O2NO3-+2H+＋H2O
因此从化学计量学角度，1.0 kg氮需要4.6 kg的氧，实际生产中的数据较小，为3.9～4.3 kgO2/kgN。这是因为一部分氮用于细菌合成，并且硝化细菌可以从污水中二氧化碳和重碳酸盐获得一部分氧。由于上述反应产生氢离子，所以会消耗碱度，每氧化1 mg NH3-N消耗7.14 mg/L的碱度。另外从文献可知氧化1 mg BOD产生0.3 mg/L的碱度［2］。
据报道硝化反应的温度范围是(5～45) ℃,但是(25～32) ℃是最佳温度范围。最佳的pH范围是7.8～9.2。虽然硝化过程也可在低溶解氧的条件下发生，但是硝化菌的生长速率较低。为了避免氧的限制，反应池中的溶解氧最好控制在3～4 mg/L。温度对生长速度的影响公式可以用阿伦缪斯公式表示，其中温度常数θ=1.12(5 ℃～20 ℃)。对于城市污水可以采用表1中污泥龄θc［2］
表1 硝化工艺在不同温度下采用的污泥龄
污水温度(℃)了大量的现场测定工作，总结起来也是以下三个问题：
① 停留时间与反应时间问题：出水NH3－N偏高，通过实验发现延长硝化停留时间，可以降低出水的NH3－N。这说明原设计的停留时间虽然对于BOD的去除充分，但对于脱氮其停留时间是不够的。上述问题可能也与污泥龄和运行方式有关。
② 污泥停留时间问题：通过污泥耗氧速率和悬浮物干重损失率等评价污泥稳定化实验方法，对其污泥进行测定的结果表明：经过处理的污泥尚未得到稳定。
③ 三沟式氧化沟的容积利用率问题：从前面的讨论可知三沟式氧化沟本身的容积利用率较低(58％)。在邯郸测得三沟中MLSS为5.3 、2.0、5.0 kg/m3。fa=0.40与上述的理想状态相差很大。三条沟的MLSS分布与设计的分布情况有较大差距，这是三沟式氧化沟运行及设计的一个主要问题。
表2 三沟式氧化沟主要设计项目比较
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