节能型污水处理曝气量的快捷计算及控制

1 污水处理常规曝气量的计算

污水生化处理过程中计算曝气量时，先要针对污水水质和处理要求来计算需氧量，再换算成空气量。需氧量与BOD5去除量、系统微生物的衰减量以及NH3

-N硝化量成正比，与硝酸盐反硝化量成反比。总的需氧量按下式计算。

式中：O2——实际需氧量，kg/d；

Oc——去除含碳有机物单位耗氧量，kgO2/kgBOD5；

St——BOD去除量，kg/d；

Nht——硝化的NH3-N量，kg/d；

Not——反硝化的硝酸盐量，kg/d。

在不考虑NH3-N硝化反硝化的情况下，（1）式为：O2=Ot×St,需氧量取决于BOD5值。

（1）式中Oc、St、Nht、Not分别有专门公式计算，参考相关手册即可进行计算，是个比较复杂的过程。所计算的结果是在实际水温、气压和混合液溶解氧浓度下的污水生化需氧量，再根据曝气系统的氧利用率计算出空气量（Qg）。

式中：ρ——空气密度，kg/m3；

EA——氧利用率，%。

对于一项新的污水处理工程，设计时以此计算的空气量作为选风机的依据是必要的，但对于污水处理厂的日常管理就不方便了。

2 活性污泥法生化系统间歇曝气和溶解氧（DO）的关系

用地埋式一体化设备（图1），釆用活性污泥法处理生活污水，一体化设备由外壳和内胆组成，内部为生化区，内胆和外壳之间为沉淀区，再配以进出水管和潜水微孔曝气即构成一套污水处理系统。污水从进水管不断进入生化区进行处理，处理好后由底部导流缝进入沉淀区沉淀，由于沉淀区结构是倒梯形，越往上截面积越大，上升流速越慢，有利于悬浮物沉降，沉在底部的污泥定期抽出作脱水处理利用，澄清的上清液通过排水管排出。生化区MLSS3.5～4.0g/L、污水CODcr370mg/L、BOD5150mg/L、NH3-N30mg/L、SS145mg/L，气水比4∶1，处理后排水达GB18918-2002一级（B）标准。用0RION型溶解氧仪测DO。曝气和停止曝气DO随时间的变化如图2。

图1 一体化污水处理设备

图2 DO随曝气-停曝气时间变化曲线

（1）曝气2～9分钟，DO从2mg/L增加到4.24mg/L，从第9至13分钟DO维持在4.24～4.5mg/L之间增量很小，为有氧条件，好氧菌活跃大量生长繁殖，并降解有机污染物，把BOD5等氧化成CO2和H2O，同时发生硝化反应硝化菌把NH3-N转化成硝酸盐氮。此时系统中微生物的新陈代谢、供氧量和有机污染物的供给、降解处于动平衡状态。

（2）当停止曝气时，由于微生物不断耗氧使DO下降，当停曝气13分钟之后DO＜1mg/L，越往后越趋于缺氧条件，而污水不断进入提供碳源（BOD5），有利于发生反硝化反应，反硝化菌把NO3-N转化成N2达到脱氮目的。

（3）当停止曝气6分钟时，DO降至2mg/L，即曝气9分钟停曝气6分钟的一个周期（15分钟）内可维持DO 2～4mg/L的有氧条件，曝气时间占周期的60%。

有较好的自动监测条件，通过DO变化来控制曝气量维持生化系统的正常运行是可行的。

3 利用CODcr值计算曝气量的经验公式

通常用BOD5来计算曝气量，由于监测BOD5要5天时间，很难及时提供数据来计算和修正曝气量。对一个特定的区域如居民小区、宾馆饭店、机关学校、写字楼、部队营房、旅游景点等，所排放的污水水质水量相对较稳定，如表1所列某居民小区排放污水2009年跟踪监测CODcr、BOD5值。

从表1可见，1～12月间每月随机取样监测CODcr，其值280～310mg/L ，BOD5109～139，而BOD5/CODcr比值为0.38～0.47，波动较小，污水水质较稳定。因此可用下式计算其曝气量：

Qg=3.075×K1×K2×K3×Qw×C×EA-1×10-3（3）

式中：Qg——曝气量，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 某小区污水监测数据表

表2 C值与Qg的对应表

K3——实际需氧量为理论值倍数，一般取1～1.5；

Qw——每天处理污水量，m3/d；

C——降解CODcr量，g/m3；

EA——氧利用率，对微孔曝气20%～30%。

可见CODcr降解量是曝气量的函数。

例：某居民小区每天排放污水500m3/d，经多次监测CODcr290～350mg/L（平均320mg/L），用活性污泥法处理，要求达到GB18918-2002一级（B）标准排放（COD＜60mg/L），求1天所需曝气量。

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）式计算得 Qg=1209m3/d或50.4m3/h。

对于一个相对稳定的活性污泥法生化系统，利用随时监测的CODcr值即可计算出所需曝气量，并列表可查对应的曝气量，见表2。

这样可随时利用测得的CODcr值查出曝气量，通过调整阀门（流量计）来调整曝气量，不过量也不欠量，既保证生化效果又节省动力，方便快捷。