摘要：浅析奥贝尔氧化沟溶解氧的分布与能耗的节省 关键词：奥贝尔氧化沟 溶解氧 能耗的节省 1、奥贝尔氧化沟中溶解氧的分布特征 奥贝尔氧化沟为多反应器系统，通常由三个同心的沟渠串联组成，沟渠呈圆形或椭圆形。图1为一个典型的奥贝尔氧化沟示意图，污水从外沟道（第一沟）进入，然后流入中沟道（第二沟），再经内沟道后由中心岛流出。由二沉池来的回流污泥通常只进到第一沟。在三个沟道内均设有日落气转碟以供氧并起混合与推动池内混合液的作用。日落气转碟按各沟道供氧量的分配设置，实际运街上中还可根据需要调节其转速与浸没深度。奥贝尔氧化沟三个沟道的容积占总容积的百分比分别为外沟约占50%～60%，中沟30%～35%，内沟15%～20%，多采用50%：33%：17%。 除构形上的特征，奥贝尔氧化沟的一个最显著特征是三个沟道的溶解呈0–1–2mg/L（外-中-内）的梯度分布。典型的设计是将碳源氧化、反硝化及大部分硝化设定在第一沟（外沟）内进行，控制第一沟的DO在0～0.5mg/L内。第二沟的DO控制在0.5～1.5mg/L,可进一步去除剩余的BOD或继续完成硝化。第三沟（内沟）的DO为2～2.5mg/L，以保证出水中有足够的溶解氧带入二沉池。此种DO的分布方式不仅使奥贝尔氧化沟具有卓越的脱氮性能，而且大大节省了能耗。 2、需氧量与供氧量的设计计算 奥贝尔氧化沟的节能特征主要是通过供氧量的减少来体现的。在一个有硝化反硝化的生物反应池中，实际需氧量可由下式计算： AOR=1.7QSBOD-1.42XVSS+4.57QDN-2.86QDDN(1)式中，AOR—–实际需氧量（kgO2/d)Q——设计进水流量（m3/d)SBOD——设计BOD去除浓度（g/L)XVSS——活性污泥生成量（kg/d)DN——-需硝化的氮量（g/L)DDN——需反硝化的氮量（g/L)在设计条件、设计参数相同的条件下，任何处理系统对氧的需求量理论上是相同的，但由于氧在实际传递过程中受多种因素的影响，故转换为作为选择曝气设备依据的标准需氧量时，各处理系统就会有所差别。这里引入一个校正参数–现场修正系数FCF，对表面曝气设备，其值由下式计算： FCF=(βΡС-C/C20)а×1.024(Tmax-20) (2) 式中，FCF—-氧传递现场校正系数а—-清污氧传递速修正系数，а=污水中的氧转移系数（Kla＇）/清水中的氧转移系数（Kla）β—-清污氧饱和度修正系数，β=污水中的氧饱和度（Cs＇）/清水中的氧饱和度（Cs）Ρ—-海拔高度修正系数，Ρ=所在地区实际气压（Ρa）/1.013×105Tmax—设计最高水温（℃）C20—标准大气压下水温20摄氏度时氧的饱和溶解度（mg/L)）Cs—-设计最高水温Tmax下氧的饱和溶解度（mg/L)C—–设计反应池内平均溶解氧浓度（mg/L)于是标准需氧量（SOR）为：SOR=AOR/FCT（kgO2/d) (3)由式（2）和（3）可知，反应在池混合液中溶解氧越小，现场校正系数越大，则相应的标准需氧量就少，实际供氧量降低，从而也就降低了动力消耗。当混合液中的DO为零时，由于有最大的推动力，因此氧的转移率最大，现场校正系数最大，能耗节省最多。对奥贝尔氧化沟而言，各沟道的容积不同，对有机物、氮的去除率也不同，反映到实际需氧量（AOR）上也就不同，另外其三个沟道内的溶解不一样，FCF也就不一样。因此，在计算标准需氧量时需分别对各沟道作修正。为简化计算、便于理解，将式（1）作如下转换：AOR=(1.7-1.42Y)QSBOD+(1.42YQSBOD-1.42XVSS)+4.57QDN-2.86QDND=(1.791.42Y)QSBOD+1.42YQSBOD×(0.8bHθc/1+bHθc)+4.57QDN-2.86QDDN (4)式中，Y—异养微生物产率系数（kgVSS/kgBOD5),一般为0.55–0.75kgVSS/kgBOD5；bh—异样微生物内源衰减速率（d-1),bH=B(20)×1.04(Tmin-20),b(20)为20℃时异养微生物内源衰减速率，一般为0.15–0.25d-1,Tmin为设计最低水漫θc—设计泥龄（d)式（4）中的第一项可理解为BOD降解（除用于合成的外）所需的耗氧量，第二项可理解为污泥内源泉呼吸需氧量。假设：1）外、中、内沟对BOD5的去除率分别为ηB1、ηB2、ηB3，对TKN的硝化率分别为ηN1、ηN2、ηN3，对N的去除占总去除量的比例分别为ηDN1、ηDN2、ηDN3。2）外、中、内三沟的容积百分比分别为p1、p2、p3。则奥贝尔氧化沟外、中、内三个沟道的实际需氧量分别为：APR1=(1.7-1.42)ηB1QSBOD+1.42p1YQSBOD×(0.8bHθc/1+bHθc)+4.57ηN1QDN-2.86ηDN1QDDN (5)APR2=(1.7-1.42)ηB2QSBOD+1.42p2YQSBOD×(0.8bHθc/1+bHθc)+4.57ηN2QDN-2.86ηDN2QDDN (6)APR3=(1.7-1.42)ηB3QSBOD+1.42p3YQSBOD×(0.8bHθc/1+bHθc)+4.57ηN3QDN-2.86ηDN3QDDN (7) 再假设：外、中、内三个沟内设计溶解氧浓度分别为C1、C2、C3，则三沟的氧传递现场校正系数分别为：FCF1、FCF2、FCF3。相应的标准需氧量即为：SOR1、SOR2、SOR3。奥贝尔氧化沟总的标准需氧量即为： SOR=SOR1+SOR2+SOR3=(AOR1/FCF1)+(AOR2/FCF2)+(AOR3/FCF3) (8)
