節能型污水處理曝氣量的快捷計算及控制

1 污水處理常規曝氣量的計算

污水生化處理過程中計算曝氣量時，先要針對污水水質和處理要求來計算需氧量，再換算成空氣量。需氧量與BOD5去除量、系統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算。

式中：O2——實際需氧量，kg/d；

Oc——去除含碳有機物單位耗氧量，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分別有專門公式計算，參考相關手冊即可進行計算，是個比較復雜的過程。所計算的結果是在實際水溫、氣壓和混合液溶解氧濃度下的污水生化需氧量，再根據曝氣系統的氧利用率計算出空氣量（Qg）。

式中：ρ——空氣密度，kg/m3；

EA——氧利用率，%。

對于一項新的污水處理工程，設計時以此計算的空氣量作為選風機的依據是必要的，但對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間歇曝氣和溶解氧（DO）的關系

用地埋式一體化設備（圖1），釆用活性污泥法處理生活污水，一體化設備由外殼和內膽組成，內部為生化區，內膽和外殼之間為沉淀區，再配以進出水管和潛水微孔曝氣即構成一套污水處理系統。污水從進水管不斷進入生化區進行處理，處理好后由底部導流縫進入沉淀區沉淀，由于沉淀區結構是倒梯形，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GB18918-2002一級（B）標準。用0RION型溶解氧儀測DO。曝氣和停止曝氣DO隨時間的變化如圖2。

圖1 一體化污水處理設備

圖2 DO隨曝氣-停曝氣時間變化曲線

（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，并降解有機污染物，把BOD5等氧化成CO2和H2O，同時發生硝化反應硝化菌把NH3-N轉化成硝酸鹽氮。此時系統中微生物的新陳代謝、供氧量和有機污染物的供給、降解處于動平衡狀態。

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

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

有較好的自動監測條件，通過DO變化來控制曝氣量維持生化系統的正常運行是可行的。

3 利用CODcr值計算曝氣量的經驗公式

通常用BOD5來計算曝氣量，由于監測BOD5要5天時間，很難及時提供數據來計算和修正曝氣量。對一個特定的區域如居民小區、賓館飯店、機關學校、寫字樓、部隊營房、旅游景點等，所排放的污水水質水量相對較穩定，如表1所列某居民小區排放污水2009年跟蹤監測CODcr、BOD5值。

從表1可見，1～12月間每月隨機取樣監測CODcr，其值280～310mg/L ，BOD5109～139，而BOD5/CODcr比值為0.38～0.47，波動較小，污水水質較穩定。因此可用下式計算其曝氣量：

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 某小區污水監測數據表

表2 C值與Qg的對應表

K3——實際需氧量為理論值倍數，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，對微孔曝氣20%～30%。

可見CODcr降解量是曝氣量的函數。

例：某居民小區每天排放污水500m3/d，經多次監測CODcr290～350mg/L（平均320mg/L），用活性污泥法處理，要求達到GB18918-2002一級（B）標準排放（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）式計算得 Qg=1209m3/d或50.4m3/h。

對于一個相對穩定的活性污泥法生化系統，利用隨時監測的CODcr值即可計算出所需曝氣量，并列表可查對應的曝氣量，見表2。

這樣可隨時利用測得的CODcr值查出曝氣量，通過調整閥門（流量計）來調整曝氣量，不過量也不欠量，既保證生化效果又節省動力，方便快捷。