超声波—缺氧/好氧组合体系的构建（二）

计算 系统排除的以挥发性悬浮固体计的干污泥量：

（3.5）

　　=0.517 0.4 (280-12.5) 0.001 kg/d

　　=0.055319 kg/d

　　≈ 0.056kg/d

总排泥量： 0.056/0.8 kg/d =0.07 kg/d

　　 = 2 \* gb3 ② 按污泥泥龄计算:

（3.6）

　　=(0.05 3200 0.001) 2 kg/d

　　= 0.06kg/d

　　 = 3 \* gb3 ③ 按排放湿污泥量计算：

剩余污泥含水率按99%计算，每天排放湿污泥量：

0.06/1000 t =6 10 -5 t(干泥)

(6 10 -5 ） (100%-99%) m³=0.006m³

　　3.5回流污泥流量计算

　　反应池中悬浮固体（mlss）浓度：4000mg/l, 回流比r=0.75， =0.4 0.75 m³=0.3 m³/d，则回流污泥浓度：

（3.7）

　　=9333.3 mg/l

　　≈10000 mg/l

　　3.6好氧区需氧量计算

（3.8）

=0.4 (280-12.5) 0.68-1.42 0.056 1000kg/d

　　=77.833 kg/d

　　≈78 kg/d

　　3.7空气量计算

　　采用管式微孔扩散器，设计好氧池边长0.4m，有效水深0.37m，安装距池底0.05m，则扩散器上静水压0.32m，池缸封盖部安装一下垂搅拌器，水体从反应池上部0.37m处流入沉淀池。

　　溶液中溶解氧浓度c取2.0，ρ=1，α取0.7，β取0.95, 曝气设备堵塞系数f取0.8，ea=18%, 扩散器压力损失在4kpa，20℃水中溶解氧饱和度为9.17mg/l。

　　扩散器出口处绝对压力：

（3.9）

　　=（1.013 105+9.8 10 3 0.32）pa

　　= 1.04 10⁵pa

　　空气离开好氧池面时，气泡含氧体积分数：

　　 （3.10）

　　 = [21 （1-0.18）] [79+ 21 （1-0.18）] 100%

=17.9%

　　20℃时好氧硝化区混合液中平均氧饱和度：

（3.11）

= 9.17 [ (1.04 10 3 2.026 10⁵)+(17.9 42) ]

= 8.62 mg/l

　　将计算需氧量换算为标准条件下（20℃，脱氧清水）充氧量：

（3.12）

=78 9.17 [0.7 (0.95 1 8.62-2.0) 1.024(20-20) 0.8] kg/d

=206.37 kg/d

　　　　　　　=8.6 kg/h

　　好氧区供气量：

=170.6 m³/h

　　3.8缺氧区容积设计

　　据a/o工艺设计参数计算，好氧区硝化段水力停留时间3h，则缺氧区反硝化水力停留时间根据a段：o段=1：3得出，缺氧区停留时间为1h。

=0.149m³

　　　　≈0.15 m³

　　缺氧区容器的边长大约在0.54m

　　3.9前置反硝化系统缺氧区需氧量计算

　　总凯氏氮（tkn）由氨氮和有机氮组成，一般氨氮占进水tkn 60%-70%，计算取65%,进水总凯氏氮nk=35/65%=53.85mg/l,出水总凯氏氮nke=5/65%=7.69 mg/l,出水总硝态氮浓度noe约取5 mg/l。

=19350.87 g/d

　　=19.35 kg/d

　　=0.806 kg/h

　　3.10竖流式二沉池设计

　　表面水力负荷范围0.6-1.5 m³/（m²·h），q取0.6m/h. 沉淀时间常规可取范围1.5-4.5 h，取1.0 h. 固体通量负荷≤150kg/（m²·d），取120 kgss/（m²·d）.

　　①沉淀池表面面积

　　=0.028 m²

　　二沉池进水管、配水区、中心管、中心导流筒等的设计应包括回流污泥量在内。

　　②中心管面积

　　 qmax —每池最大设计流量，m³/s ；

　　νo——中心管内流速，取15mm/s.

　　③中心管直径

　　=0.0198 m

　　≈0.02 m

　　④中心管喇叭口与反射板间的缝隙高度

　　=0.05m

　　ν1——污水从中心管喇叭口与反射板间缝隙流出速度，m/s，

　　取4 m/h，1.1 10-3 m/s.

h——喇叭口高度，h /do=1.35, h=0.027 m

　　⑤沉淀池直径

　　=0.1899m

　　≈0.19m

　　⑥沉淀池部分有效水深　　沉淀池水力停留时间（沉淀时间）一般取1.5-4h，取1.0h. 污水在沉

　　池中流速v取0.6 m/h，1.7 10-4 m/s。

（3.21）

　　=qt

　　=0.6 1.0 m

　　=0.6 m

　　⑦沉淀部分所需总容积

（3.22）

　　= ∆x总 t 1000

　　=0.07 1.0 1000 m3

　　=0.007 m3

∆x总——每天总排泥量，kg/d

t —— 两次排泥时间，d

s ——每人每日污泥量，l/(人∙d)，一般采用0.3-0.8

n ——设计人口数

　　⑧沉淀池污泥区容积（污泥斗容积）

　　 （3.23）

　　=(0.75 0.4 1.0) 24 m3

　　=0.0125 m3

　　vs——污泥斗容积

　　ts——污泥在沉淀池中的浓缩时间

　　⑨圆锥部分容积

h5 = 0.24m

r——圆截锥上部半径，m，取r= d=0.19m

r——圆截锥下部半径，m，取r=0.06m

h5——污泥室圆截锥部分的高度，m.

　　⑩沉淀池总高度

　　超高h1取0.06m，缓冲层高度h4取0.05m，h2=0.6m，h3=0.05m，

　　h5=0.24m，总高度h:

（3.25）

　　= （0.06 +0.6+ 0.05+0.05+ 0.24）m

　　= 1.00m

　　⑪排泥管下端距池底距离≤0.20m，取0.02m

　　⑫ 排泥管上端超出水面距离，取0.4m

　　3.11传统工艺最终污泥产量

　　传统活性污泥法以0.4m3/d流量 计算 ，大概排放的剩余污泥量为0.06kg/d—0.07kg/d。

　　3.12超声波-缺氧/好氧工艺与传统工艺污泥产量的比较

表3. 2[1]各种污泥减量化技术方法的比较

tablel 3.2[1] comparison of strategies for reducing the production of exeess sludge

技术方法

污泥减量化效率(%)

提高污泥停留时间

100

热诱导溶解和隐性生长

60

臭氧诱导溶解和隐性生长

100

好氧中温消化(20℃)

50

好氧高温消化(60℃)

52

原生动物捕食

12一43

原生动物和后生动物捕食

60一80

细菌过量产生代谢产物

59一61

解偶联氧化磷酸化

45一100

增加维持功能的能量需求

12

好氧一沉淀一厌氧

20一65

活性污泥法

­30

生物膜法

25

投加酶

50

蚯蚓生物滤池

95一100

超声波辐射

90-100

　　传统活性污泥法工艺污泥减量效果，大概可以减少30%—40%，超声波-缺氧/好氧工艺在传统活性污泥法的基础上结合了超声波预处理活性污泥的前沿技术，实验预计污泥减量效果将达到90%—100%。暂且以90%计算进行比较：

　　以0.4m3/d流量计算，假设未用传统活性污泥法前，总排泥量s，用传统活性污泥法处理，污泥减量30%，s （1—30%）=0.06kg/d，s=0.06 /（1—30%）kg/d，超声波-缺氧/好氧工艺处理，污泥减量90%，设剩余污泥排放量为x，x=s （1—90%）=（1—90%） 0.06 /（1—30%）kg/d=0.0086 kg/d.

　　结 论

　　超声波—缺氧/好氧组合体系是前沿技术与传统活性污泥法的综合，该工艺能够达到较高的污泥减量化效果，更加适应了污水处理系统实现良性运行、防止污水处理出现二次污染、使污水治理更具有环境效益的需要，是值得学术界进一步探讨和研究的领域。

　　整个设计中，某些设计参数是一个尝试性选用，是一个摸索探究的领域，与常规性设计有些出入，有待在往后的实验、工艺运用中，进一步论证和加以完善。特别是超声波处理装置的设计以及污泥处理参数的选用，更加需要努力钻研和探讨。

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