節(jié)能型污水處理曝氣量的快捷計(jì)算及控制

1 污水處理常規(guī)曝氣量的計(jì)算

污水生化處理過程中計(jì)算曝氣量時(shí)，先要針對(duì)污水水質(zhì)和處理要求來計(jì)算需氧量，再換算成空氣量。需氧量與BOD5去除量、系統(tǒng)微生物的衰減量以及NH3

-N硝化量成正比，與硝酸鹽反硝化量成反比。總的需氧量按下式計(jì)算。

式中：O2——實(shí)際需氧量，kg/d；

Oc——去除含碳有機(jī)物單位耗氧量，kgO2/kgBOD5；

St——BOD去除量，kg/d；

Nht——硝化的NH3-N量，kg/d；

Not——反硝化的硝酸鹽量，kg/d。

在不考慮NH3-N硝化反硝化的情況下，（1）式為：O2=Ot×St,需氧量取決于BOD5值。

（1）式中Oc、St、Nht、Not分別有專門公式計(jì)算，參考相關(guān)手冊(cè)即可進(jìn)行計(jì)算，是個(gè)比較復(fù)雜的過程。所計(jì)算的結(jié)果是在實(shí)際水溫、氣壓和混合液溶解氧濃度下的污水生化需氧量，再根據(jù)曝氣系統(tǒng)的氧利用率計(jì)算出空氣量（Qg）。

式中：ρ——空氣密度，kg/m3；

EA——氧利用率，%。

對(duì)于一項(xiàng)新的污水處理工程，設(shè)計(jì)時(shí)以此計(jì)算的空氣量作為選風(fēng)機(jī)的依據(jù)是必要的，但對(duì)于污水處理廠的日常管理就不方便了。

2 活性污泥法生化系統(tǒng)間歇曝氣和溶解氧（DO）的關(guān)系

用地埋式一體化設(shè)備（圖1），釆用活性污泥法處理生活污水，一體化設(shè)備由外殼和內(nèi)膽組成，內(nèi)部為生化區(qū)，內(nèi)膽和外殼之間為沉淀區(qū)，再配以進(jìn)出水管和潛水微孔曝氣即構(gòu)成一套污水處理系統(tǒng)。污水從進(jìn)水管不斷進(jìn)入生化區(qū)進(jìn)行處理，處理好后由底部導(dǎo)流縫進(jìn)入沉淀區(qū)沉淀，由于沉淀區(qū)結(jié)構(gòu)是倒梯形，越往上截面積越大，上升流速越慢，有利于懸浮物沉降，沉在底部的污泥定期抽出作脫水處理利用，澄清的上清液通過排水管排出。生化區(qū)MLSS3.5～4.0g/L、污水CODcr370mg/L、BOD5150mg/L、NH3-N30mg/L、SS145mg/L，氣水比4∶1，處理后排水達(dá)GB18918-2002一級(jí)（B）標(biāo)準(zhǔn)。用0RION型溶解氧儀測(cè)DO。曝氣和停止曝氣DO隨時(shí)間的變化如圖2。

圖1 一體化污水處理設(shè)備

圖2 DO隨曝氣-停曝氣時(shí)間變化曲線

（1）曝氣2～9分鐘，DO從2mg/L增加到4.24mg/L，從第9至13分鐘DO維持在4.24～4.5mg/L之間增量很小，為有氧條件，好氧菌活躍大量生長繁殖，并降解有機(jī)污染物，把BOD5等氧化成CO2和H2O，同時(shí)發(fā)生硝化反應(yīng)硝化菌把NH3-N轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮。此時(shí)系統(tǒng)中微生物的新陳代謝、供氧量和有機(jī)污染物的供給、降解處于動(dòng)平衡狀態(tài)。

（2）當(dāng)停止曝氣時(shí)，由于微生物不斷耗氧使DO下降，當(dāng)停曝氣13分鐘之后DO＜1mg/L，越往后越趨于缺氧條件，而污水不斷進(jìn)入提供碳源（BOD5），有利于發(fā)生反硝化反應(yīng)，反硝化菌把NO3-N轉(zhuǎn)化成N2達(dá)到脫氮目的。

（3）當(dāng)停止曝氣6分鐘時(shí)，DO降至2mg/L，即曝氣9分鐘停曝氣6分鐘的一個(gè)周期（15分鐘）內(nèi)可維持DO 2～4mg/L的有氧條件，曝氣時(shí)間占周期的60%。

有較好的自動(dòng)監(jiān)測(cè)條件，通過DO變化來控制曝氣量維持生化系統(tǒng)的正常運(yùn)行是可行的。

3 利用CODcr值計(jì)算曝氣量的經(jīng)驗(yàn)公式

通常用BOD5來計(jì)算曝氣量，由于監(jiān)測(cè)BOD5要5天時(shí)間，很難及時(shí)提供數(shù)據(jù)來計(jì)算和修正曝氣量。對(duì)一個(gè)特定的區(qū)域如居民小區(qū)、賓館飯店、機(jī)關(guān)學(xué)校、寫字樓、部隊(duì)營房、旅游景點(diǎn)等，所排放的污水水質(zhì)水量相對(duì)較穩(wěn)定，如表1所列某居民小區(qū)排放污水2009年跟蹤監(jiān)測(cè)CODcr、BOD5值。

從表1可見，1～12月間每月隨機(jī)取樣監(jiān)測(cè)CODcr，其值280～310mg/L ，BOD5109～139，而BOD5/CODcr比值為0.38～0.47，波動(dòng)較小，污水水質(zhì)較穩(wěn)定。因此可用下式計(jì)算其曝氣量：

Qg=3.075×K1×K2×K3×Qw×C×EA-1×10-3（3）

式中：Qg——曝氣量，m3/d；

K1——去除1kgBOD5所需溶解氧量（kgO2/kgBOD5），一般取1～1.5；

K2——BOD5/CODcr比值，一般取0.3～0.5；

表1 某小區(qū)污水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表

表2 C值與Qg的對(duì)應(yīng)表

K3——實(shí)際需氧量為理論值倍數(shù)，一般取1～1.5；

Qw——每天處理污水量，m3/d；

C——降解CODcr量，g/m3；

EA——氧利用率，對(duì)微孔曝氣20%～30%。

可見CODcr降解量是曝氣量的函數(shù)。

例：某居民小區(qū)每天排放污水500m3/d，經(jīng)多次監(jiān)測(cè)CODcr290～350mg/L（平均320mg/L），用活性污泥法處理，要求達(dá)到GB18918-2002一級(jí)（B）標(biāo)準(zhǔn)排放（COD＜60mg/L），求1天所需曝氣量。

解：已知Qw=500m3/d C=320-60=260g/m3

取K1=1.2，K2=0.42，K3=1.2，EA=20%

用（3）式計(jì)算得 Qg=1209m3/d或50.4m3/h。

對(duì)于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的活性污泥法生化系統(tǒng)，利用隨時(shí)監(jiān)測(cè)的CODcr值即可計(jì)算出所需曝氣量，并列表可查對(duì)應(yīng)的曝氣量，見表2。

這樣可隨時(shí)利用測(cè)得的CODcr值查出曝氣量，通過調(diào)整閥門（流量計(jì)）來調(diào)整曝氣量，不過量也不欠量，既保證生化效果又節(jié)省動(dòng)力，方便快捷。