申请日2005.10.13
公开(公告)日2006.07.12
IPC分类号C02F9/14; C02F3/30; C02F1/52; G06F17/50
摘要
本发明主要涉及一种采用进行污水处理厂扩容的设计计算方法。一种采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的设计计算方法，包括有一级污水处理的初沉池(2)，二级污水处理的二沉池(1)，其主要特点是在二沉池(1)的出水端连接有入水调节池(4)，三级污水处理的A/O型生物曝气滤池(3)与入水调节池(4)相连通。本发明在给定现有二沉池出水水量和二沉池、初沉池出水水质下，要求扩容后做到出水水质全面达标，计算出所需引入的初沉池出水流量、出水循环流量、缺氧段的容积、好氧段的容积等主要设计参数。本设计计算方法准确，参数可靠，可供采用的A/O型生物曝气滤池用于现有城市污水处理厂三级处理扩容的设计计算。
权利要求书
1.一种采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的设计计算方法，包括有一级污水处理的初沉池(2)，二级污水处理的二沉池(1)，其特征是在二沉池(1)的出水端连接有入水调节池(4)，三级污水处理的A/O型生物曝气滤池(3)与入水调节池(4)相连通。
2.如权利要求1所述的采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的设计计算方法，其特征是包括有从初沉池(2)的出水端引入出水(Q2)或/和从A/O型生物曝气滤池(3)出水端引入的循环水(Q3)。
3.如权利要求1或2所述的采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的设计计算方法，其特征是包括有A/O型生物曝气滤池三级处理设计的特性参数为：a为4;安全系数b为1.1-1.4;c为1.1-1.3;K1为8.5d-9.5d;K2为8.3d-9.3d;K3为3.0d-4.0d;E为0.05-0.10;q∠3.5m3/m2.h。
4.如权利要求1或2所述的采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的设计计算方法，其特征是：首先
(1)判断是否引入初沉池(2)的流量Q2：
若C1，COD-CODN∠ca(C1，TN-C3，TN)引入初沉池(2)出水，否则不引入。
其中：去除每mg/L总氮TN消耗的化学需氧量COD数a为4;c为1.1-1.3。
(2)确定引入初沉池(2)的流量Q2
其中：安全系数b为1.1-1.4;污水中难生物降解的化学需氧量COD浓度CCODN为15-30mg/L。
5.如权利要求4所述的采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的设计计算方法，其特征是：
(1)判断是否引入三级污水处理的A/O型生物曝气滤池(3)循环水流量Q3：
Q1C1，NOX-N≤Q1C1，TN+Q2C2，TN-(Q1+Q2)C3，TN引入循环水，否则不引入。
(2)确定引入三级污水处理的A/O型生物曝气滤池(3)循环水量Q3
6.如权利要求5所述的采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的设计计算方法，其特征是：确定好氧段(36)容积V0
其中：K2为8.3d-9.3d。
7.如权利要求6所述的采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的设计计算方法，其特征是：确定缺氧段(35)容积VA
其中：K1为8.5d-9.5d;E为0.05-0.10。
8.如权利要求7所述的采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的设计计算方法，其特征是：出水COD浓度的校核
其中：K3为3.0d-4d。
说明书
采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的设计计算方法
技术领域：
本发明主要涉及一种采用进行污水处理厂扩容的设计计算方法。
背景技术：
城市污水处理厂扩容的含义是指现有城市污水处理厂的处理水量已达到原设计的水量，但进水量还在不断增加，现有处理设备的容量已满足不了要求，需要进行技术改造和扩建;或现有城市污水处理厂由于各种原因，出水水质达不到排放标准的要求，需要对现有处理工艺进行技术改造或增设部分处理设备，以改善出水水质;或两者兼有之。
城市人口和工业生产都随着社会的发展，相应的城市污水量(包括生活污水和进入城市污水管网的生产废水)也会相应增多，特别是从改革开放以来，随着我国工业化和人口城市化进程的加快，城市污水量的增加趋势日益加快。此外，城市污水的水质也在不断变化。但是，城市污水处理厂的设计处理容量(包括水量和水质)是有一定设计年限的。设计年限是指城市污水处理厂的设计容量仅能满足达到某一年限预测的容量，超过此年限，污水处理厂现有设备将达不到设计的出水水质，需要扩容或另建新的污水处理厂。
国家对城市污水处理厂的出水水质有严格的要求，与世界其它各国一样，随着社会经济的发展，对环境质量的要求也相应的提高，要求处理后的出水水质越来越严格。
我国最早城市污水处理厂的水质指标主要是生化需氧量BOD5和悬浮物SS两项。1988年颁布的《污水综合排放标准》(GB8978-88)中开始增加化学需氧量COD，氨氮NH3-N等主要水质指标。1996年制订的《污水综合排入标准》(GB8978-1996)中对总磷TP提出了要求，对化学需氧量COD、生化需氧量BOD5、氨氮NH3-N、悬浮物SS均有新的规定。其中COD的一级标准为60mg/L，二级标准为120mg/L;BOD5一级标准为20mg/L，BOD5二级标准为30mg/L;NH3-N一级标准为15mg/L，二级标准为25mg/L;SS一级标准为20mg/L，二级标准为30mg/L。
2003年又颁布了专门针对城市污水处理厂的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)，对出水中的总氮TN提出了要求，并对出水中的氨氮NH3-N提出了更高的要求，其中出水排向III类水域执行的一级B标准，氨氮NH3-N的浓度为8mg/L(水温低于12℃的为15mg/L)，二级标准为25mg/L。随着排放标准的不断更新和要求越来越严格，一些早期建成的城市污水处理厂一直面临着不断扩容和技改的任务，以适应排放标准不断更新的需要。
增加城市污水处理量和改善出水水质有两种不同的做法，建设新的污水处理厂或对现有城市污水处理厂进行扩容。前者在技术上较为简单，但在经济上的耗费很大;后者可充分利用现有设备，进行挖潜改造和采用新的先进技术，尽量减少新建的处理设备，降低建设费用和运行成本，这在经济上是合理的，当为首选方案，但因受现有污水处理厂各种条件的限制，尤其是受原污水处理厂占地面积的限制，给扩容带来较大的难度
本发明人于2003年9月9日专利号为03263211.8公开了“一种生物曝气滤池”，并于2004年5月11日专利号为200410026149.3又申请了一种“一种污水处理方法及滤池”。这种A/O型生物曝气滤池作为城市污水处理的设备，可以提高现有城市污水处理厂的处理水量和改善出水水质，尤其是在2003年以后，国家颁布了新的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)，国内不少现有的城市污水处理厂都面临着进一步去除氨氮NH3-N、总氮TN或还需改善其它出水水质指标的要求。该项技术可为现有污水处理厂增加处理水量和全面改善出水水质，包括COD、BOD5、SS、NH3-N、TN等各种水质指标，提供一项先进的新技术，具有占地面积少，经济节省等优点。
但是，目前将A/O型生物曝气滤池用于现有城市污水处理厂进行三级处理扩容，还没有可供设计采用的三级处理扩容的设计计算方法。
发明内容：
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的方法。在给定现有二沉池出水水量和二沉池、初沉池出水水质下，要求扩容后做到出水水质全面达标，计算出所需引入的初沉池出水流量、出水循环流量、缺氧段的容积、好氧段的容积等主要设计参数。
本发明的目的可以通过采用以下技术方案来实现：一种采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的设计计算方法，包括有一级污水处理的初沉池(2)，二级污水处理的二沉池(1)，其主要特点是在二沉池(1)的出水端连接有入水调节池(4)，三级污水处理的A/O型生物曝气滤池(3)与入水调节池(4)相连通。
所述的采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的设计计算方法，包括有从初沉池(2)的出水端引入出水(Q2)或/和从A/O型生物曝气滤池(3)出水端引入的循环水(Q3)。
本发明采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的设计计算方法包括有设计参数二沉池(1)引入水水量(Q1)、初沉池(2)引入水量(Q2)及三级污水处理的A/O型生物曝气滤池(3)引入水水量(Q3)，其水质为化学需氧量浓度Cn，COD、生化需氧量浓度Cn，BOD5、总氮浓度Cn，TN、氨氮浓度Cn，NH3-N、硝氮浓度Cn，NOX-N及悬浮物浓度Cn，SS。其中下标中的第一个n为1-3，分别代表二沉池(1)、初沉池(2)和三级污水处理的A/O型生物曝气滤池(3)循环水的各项水质浓度值。
本发明采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的设计计算方法的关键是发明人利用试验确定了A/O型生物曝气滤池三级处理设计的特性参数为：a为4;安全系数b为1.1-1.4;c为1.1-1.3;K1为8.5d-9.5d;K2为8.3d-9.3d;K3为3.0d-4.0d; E为0.05-0.10;q∠3.5m3/m2.h。对取得以上特性参数的方法不再论述，其使用在以下计算公式中陆续叙述。
本发明采用的工艺方法及有关A/O型生物曝气滤池的结构在同一天申请的“采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的方法”中有详细的描述。
所述的采用A/O型生物曝气滤池进行污水处理厂扩容的设计计算方法，包括有：
(1)判断是否引入初沉池(2)的流量Q2：
若C1，COD-CCODN∠ca(C1，TN-C3，TN)引入初沉池出水，否则不引入。
其中：去除每mg/L总氮TN消耗的化学需氧量COD mg/L数a为4;
c为1.1-1.3。
(2)确定引入初沉池(2)的流量Q2
其中：安全系数b为1.1-1.4。
(3)判断是否引入三级污水处理的A/O型生物曝气滤池(3)循环水量Q3：
Q1C1，NOX-N≤Q1C1，TN+Q2C2，TN-(Q1+Q2)C3，TN引入循环水，否则不引入。
(4)确定引入三级污水处理的A/O型生物曝气滤池(3)循环水量Q3
(5)确定好氧段(36)容积V0
其中：K2为8.3d-9.3d。
(6)确定缺氧段(35)容积VA
其中：K1为8.5d-9.5d;E为0.05-0.10。
(7)出水COD浓度的校核
其中：K3为3.0d-4d。
本发明的有益效果是：
1.传统的城市污水三级处理是混凝沉淀和过滤。这些方法主要是去除二级处理出水中的悬浮固体和胶体物质，并相应的可去除这些污染物质的所产生的BOD5和COD，但这些方法对去除污水中的氨氮和总氮却无显著的效果，当需要进一步去除氨氮和总氮时，这些传统的三级处理方法已不能使用。好氧型生物曝气滤池具有很好的去除氨氮的效果，并对COD、BOD5、SS等污染物也有相当好的去除效果，出水BOD5和SS可降到10mg/L以下，但对总氮仍无理想的效果。A/O型生物曝气滤池是传统的的好氧型生物曝气滤池的改进，保持了好氧型生物曝气滤池的各种优点外，还具有脱氮的功能，与其他三级处理方法相比，适合现有城市污水处理厂扩容，满足新排放标准对出水总氮要求的同时，其他主要水质指标，如COD、BOD5、氨氮、SS、等都会大幅度的下降，可以全面改善现有二级处理出水的水质。当有需要时，可使出水中的上述各项指标达到各种再生水利用的水质要求。采用A/O型生物曝气滤池三级处理作为现有城市污水处理厂扩容的工程措施较改造和扩建曝气池以及增加二次沉淀池要简单。
2.A/O型生物曝气滤池对各种污染物质去除的效率高，水力停留时间短，容积小，占地面积少。经估算，用于不同情况的城市污水处理厂扩容的三级处理，所需的水力停留时间，一般约0.5-2小时左右，包括其附属设备如提升泵房，鼓风机房等在内，相当于或不超过一级处理所需的占地面积，这对土地紧张的现有污水处理厂扩容方案的选择具有明显的优势。
3.A/O型生物曝气滤池用作污水处理厂扩容三级处理的费用，因各种具体情况不同，难于进行确切的计算，但可作出一些简单的分析。生物曝气滤池的建设费用要比容积相同的砂滤池要贵，主要是生物曝气滤池所用的滤料价格较高，但随着国内生物曝气滤池的使用日渐广泛，专门用于生物曝气滤池的滤料产量也在不断增加，价格也在下降。该公司研制和生产的鑫桥2号生物滤料具有性能好、价格便宜的优点，将可使生物曝气滤池与其他生物处理工艺一样，除了要求进一步除磷以外，不需要投加任何药剂，运行费用主要是电耗。用作三级处理，进水中的有机物浓度不高，而且较多的有机物在缺氧段的反硝化过程中被去除，好氧段的工艺用气量很少，所需的气水比很低，鼓风机的电耗不多。A/O型生物曝气滤池的电耗主要用于污水的提升。如污水处理厂的地势平坦，现有二沉池出水或初沉池出水的水位较底，若需要出水回流，包括循环水在内，都需要水泵提升至生物曝气滤池，约需数米的提升水头，但这部份的电耗并不多。
4.本设计计算方法准确，参数可靠，可供采用的A/O型生物曝气滤池用于现有城市污水处理厂三级处理扩容的设计计算。