合建式完全混合曝气池的改造

（黑龙江石油化工厂，大庆 163713）
单淑杰，吴文凯，董素华

　　摘要：通过对曝气池的主要设计参数进行复核，查出影响曝气池达不到设计处理能力的主要原因是充氧量过低，进而对曝气池进行了改造，使污水处理能力提高了25％，出水水质明显改善。
　　关键词：污水处理曝气池；生化处理
　　中图分类号：X703.1
　　文献标识码：
　　文章编号：1009－2455（2000）01－0040－03

Modification of Complex-Style Perfect-Mixing Aeration Pool
SHAN Shu-jie，WU Wen-kai，DONG Su-hua

　　Abstract:It was found by checking the main design parameters of the aeration pool that insufficient aeration was the main reason why the aeration pool had not reached its design capacity，based on which modification of the aeration pool was made，which increased the wastewater treatment capacity of the aeration pool by 25% and significantly improved the quality of the output water.
　　Keywords:wastewater treatment；aeration pool；biochemical treatment

1 前言

　　黑龙江石油化工厂污水处理采用隔油—浮选—生化曝气“老三套”污水处理工艺，生化曝气池共有两间φ16.5m×4.5m合建式完全混合曝气沉淀池，每间曝气池的设计处理能力为100m³/h，进水BOD₅为250mg/L。
　　生化曝气池自1983年投入运行以来，一直达不到设计处理量。从多年来的运行情况看，当单池进水量超过60m³/h时，生化曝气池出水就无法保证合格，且漂泥严重。为了查找生化曝气池达不到设计处理能力的原因，我们对生化曝气池的主要设计参数进行了复核，原表面曝气机的实际充氧量太低是制约生化曝气池处理能力的主要原因。通过对其进行了改造，将原来的表面曝气机改为双螺旋曝气器，出水中的溶解氧提高到2mg/L左右，处理能力提高了25％，COD去除率提高了9％，同时污水处理成本下降，操作和维修方便，具有较好的经济效益和环境效益。

2 对生化曝气池的主要设计参数进行复核

　　我厂的合建式完全混合曝气池单池设计处理能力为100m³/h，进水BOD₅为250mg/L，选用泵(E)型d=1500mm、N=40kw表面曝气机，曝气池各部尺寸详见图1。

2.1 复核容积负荷Fr
　　容积负荷的计算流量：Q=100m³/h
　　每日BOD₅总量：G=100×0.25×24=600kg/d
　　曝气区及导流区体积：V=337.71m³
　　则Fr=G/V=600/337.71=1.78kg/m³·d
　　根据《室外排水设计规范》（GBJ 14－87）要求，合建式完全混合曝气池的BOD₅容积负荷Fr应在0.5－1.8kg(m³·d)之间，复核结果表明，容积负荷Fr在最佳范围内，从容积负荷这一项考虑，生化曝气池能够达到100m³/h的设计处理量，即容积负荷不是造成生化曝气池处理能力不足的因素。
　　2.2 复核导流区的下降流速
　　导流区的设计流量：Q₁=(n+1)Q
　　式中n为曝气池的回流比，Q为曝气池的设计进水量，本池回流比n=4
　　则Q₁=(4+1)×100=500m³/h
　　导流区面积：F₁=27.66m²
　　导流区下降流速：V₁=Q₁/F₁=500×1000/(27.66×3600)=5.0mm/s
　　根据《石油化工废水处理设计手册》要求，生化曝气池导流区下降流速V₁一般控制在5－7mm/s，复核结果表明，本池导流区下降流速V₁在最佳范围内，因此从V₁这一项考虑，生化曝气池能够达到100m³/h的设计处理量，即导流区下降流速也不是造成生化曝气池处理能力不足的因素。
　　2.3 复核沉淀区的上升流速
　　沉淀区设计流量：Q=100m³/h
　　沉淀区面积：F₂=133.35m²
　　则沉淀区的上升流速：V₂=Q/F₂=100×1000/133.35×3600=0.2mm/s
　　沉淀区容积：V₁=193.36m³
　　则污水在沉淀区的停留时间：T=V₁/Q=193.36/100=1.93h
　　根据《石油化工废水处理设计手册》要求，石油化工污水处理设计，采用沉淀区上升流速V₂=0.2mm/s、污水在沉淀区停留时间T=1.5h为宜，复核结果表明，生化曝气池的上升流速和污水在沉淀区的停留时间也都不是影响本池处理能力的因素。
　　2.4 复核供氧量
　　根据《室外排水设计规范》（GBJ 14－87）要求，处理1kgBOD₅需2kg氧计算
　　设计BOD₅总量：C=100×0.25=25kg/h
　　则需氧量Q₂=25×2=50kg/h
　　原生化曝气池采用d=1500mm泵（E）型叶轮表面曝气机，曝气机叶轮的转速n=22～59r/min，由于曝气机转速过高，易出现故障和振动等现象，所以在实际运行中，曝气机的转速一般控制在45r/min，由公式v=2πrn计算得出曝气机叶轮的线速度υ=3.5m/s，查图：曝气机的充氧能力为28kg/h，因此按本池曝气机的充氧能力计算，生化曝气池最大进水量不得超过56t/h。

　　2.5 生化曝气池在其他结构方面的不足
　　①根据《石油化工废水处理设计手册》要求，无论池径大小，顺流圈的长度均采用600mm，回流缝宽度采用180mm，而本池顺流圈长度仅为350mm，回流缝宽度却为250mm，当曝气机线速大时，曝气区对污泥区有干扰，沉淀区出口处四周均有气泡带泥出水，影响水质。
　　③根据《石油化工废水处理设计手册》要求，顺流圈底部直径应比池底直径大200－300mm，而本池的顺流圈直径却比池底直径小250mm，造成污泥的回流效果太差。
　　③曝气池内设12个300mm×300mm的立柱，对混合及充氧极为不利。
　　从以上复核生化曝气池主要设计参数来看，Fr、υ₁、υ₂都在最佳范围内，只有充氧量过低，所以充氧量低是造成生化曝气池难以达到设计处理能力的主要因素，针对生化曝气池充氧量低的问题，我们对其进行了改造。

3 生化曝气池改造的途径

　　以双螺旋曝气器代替泵（E）型表面曝气机提高充氧量。
　　曝气器的工作原理是由底部通入压缩空气，气泡经过旋转后径向混合反向旋转，从而气泡多次被切割，直径不断变小，形成了较大的上升流速，使曝气器周围的水向曝气器人口处流动，形成水流大循环，这样曝气的提升、混合、充氧能力就得以完成。
　　根据我厂生化曝气池的池形结构、容积、曝气区面积及每台曝气器的作用范围等因素，确定在每座曝气池安装18台双螺旋曝气器。为保证污泥回流在曝气池周边安装12台，为使污泥充分混合在曝气地中间安装6台。
　　将两座曝气池的表面曝气机改为双螺旋曝气器（由罗茨鼓风机供风）后，浮选出水全部进人曝气沉淀池处理，污水处理量大幅增加，在来水水质较稳定的情况下，每池污水处理量曾达到80－90t，容积负荷较以前有明显提高，水质明显改善，澄清区溶解氧由原来的几乎检不出，提高到2mg/L左右，为活性污泥的生长提供了良好的条件，在相同的条件下，污水处理量可提高25％，而且出水水质也较平稳，改造后曝气池的出水情况见表1。能耗（单指曝气）由原来的0.383kw·h/t污水，降为0.217kw·h/t污水，全年节电20万度，而且降低了由于表面曝气机故障多给维修工人增加的劳动强度。

4 存在的问题及改进办法

　　尽管以双螺旋曝气器代替了表面曝气机，解决了充氧量不足的问题，使污水处理量加大，出水水质有所改善，但由于本池的顺流圈太短，回流缝过大，且池底直径大于顺流圈底部直径，致使澄清区仍然有漂泥现象，影响出水水质，笔者认为解决这一问题的方法是在曝气池的澄清区安装组合填料，安装方法是将填料回定在澄清区上段，填料高度为1200mm，填料顶端距水面100mm，填料的作用原理是填料纤维排列紧密，在水中形成多片滤层，因此具有截留固体悬浮物的作用。据有关资料^[4]介绍，组合填料对微生物的截留可达95％以上。

表1 曝气改造前后污水生化处理情况 项目 改造前 改造后 进水 出水 去除率 进水 出水 去除率 石油类/(mg·L^-1) 27.32 11.41 58.2 26.58 8.86 66.7 硫化物/(mg·L^-1) 5.20 0.98 81.2 4.80 0.54 88.8 挥发酚/(mg·L^-1) 5.880 0.166 97.2 6.240 0.089 98.6 氰化物/(mg·L^-1) 0.106 0.034 67.9 0.102 0.032 68.6 COD/(mg·L^-1) 284.0 149.3 47.4 283.2 123.6 56.4 澄清区DO/(mg·L^-1) 2.0 单池处理量/(t·h^-1) 60 75 注：表中数据为1993年9－12月（改造前）与1994年9－12月（改造后）的数据

5 结束语

　　①合建式完全混合曝气池采用双螺旋曝气器代替表面曝气机的改造，经过几年的运行实践，证明改造是成功的，它使生化处理能力提高了25％，COD去除率提高了9％，出水水质明显改善。
　　②双螺旋曝气器安装简便、投资少、操作方便，能耗、成本及维修费用低，是合建式完全混合曝气池改造的主要途径之一。

参考文献：
　　[1]GBJ14－87．室外排水设计规范[S]
　　[2]王良均，吴孟周，石油化工废水处理设计手册[M]．北京：中国石化出版社，1996
　　[3]秦麟源．废水生物处理[M]．上海同济大学出版社．1989
　　[4]江惠云等．固定螺旋曝气及组合填料技木的开发[J]．石油化工环境保护，1994，（1）.

作者简介：
　　单淑杰，女，工程师，1990年7月毕业于黑龙江大学环境化学专业。现从事环境保护工作，已发表论文3篇。