介绍一种节能的工艺技术
在咱们最尊敬的温总理的号召下，节能减排成为目前各企业比较流行的口号。咱们水处理行业也不能落后。在这里给大家介绍一种节能的水处理技术，可能大家都听说过，发上来主要是与大家一起分享和讨论，共同进步。
该种工艺叫做卡鲁塞尔A2/C工艺。
一、工艺步骤如下：
. 1、厌氧区（选择池）
在厌氧区，经过格栅除污和沉砂后的污水（无需初沉池）和回流污泥在厌氧条件（无氧分子或化学氧）下进行充分接触。微生物吸收可溶性BOD，生成挥发性脂肪酸（VFAs），挥发性脂肪酸被微生物所吸收并转换成聚-b-羟基-丁酸酯（PHB），作为能量源存于内部，在此过程中释放出磷。这一反应过程的最终结果是混合液中富含可溶性的磷。
2、缺氧反硝化脱氮作用
在缺氧区中溶解氧的量为零，但是来自好氧区的内回流混合液中的NO3（或NO2）进入缺氧区，可以提供大量的化学氧。在此条件下，微生物会利用硝酸盐中的化学氧来氧化BOD，而硝酸盐被还原成氮气，氮气则逸入大气随风飘散。在这一工艺过程中，氮硝化作用所消耗的碱度又重新回收到混合液中。 硝酸盐是生物除磷过程中的一种危害物。当进入厌氧池的回流污泥中带有硝酸盐时，会破坏生物除磷机理，微生物在厌氧条件下吸收可溶解的BOD时并未得到所期望的挥发性的脂肪酸（VFAs），而是利用硝酸盐中的化学氧在厌氧池中进行了完全不同的化学反应。这一化学反应既不产生挥发性的脂肪酸和也不释放出可溶性的磷，所以生物除磷机理的整个生物反应链在一开始的时候就被破坏了。因此，生物脱氮是保证生物除磷有效性的一个重要的前提条件。
3、好氧区-生物氧化和氮的硝化作用
在卡鲁塞尔氧化沟中，BOD和氨氮被微生物的生化方法氧化成CO2、硝酸盐和水。在这种富含氧的环境中，在厌氧区因释放出磷而存储能量的微生物通过使用PHB为能量源，大量吸收磷，并且吸收量远远大于释放的量，将混合液中的可溶解磷的量减少到接近零。将氨氮氧化成硝酸盐会消耗大量的溶性氧和碱度。消耗的碱度在缺氧区进行反硝化时得到回收，碱度回收对完成生物脱氮的整个过程也很关键。
4、沉淀、排泥和除磷
在二沉池中，富含磷的污泥微生物快速沉淀。当富含磷的污泥微生物作为剩余污泥从污水系统中排除时，即达到了污水生物除磷的目的。
二、工艺优势
1、生物除磷高效可靠，无需投加化学药剂
生物除磷脱氮需要三个截然不同的环境条件：厌氧、缺氧和好氧。只有当处理工艺提供这些特定的环境条件才能达到预期的处理效果和最佳的处理效率。卡鲁塞尔A2C工艺通过为上述的三个环境条件提供单独的专门的处理池单元，因此才能够稳定获得预期的处理效率。单独容积的专门处理池单元确保了能可靠的控制每一个反应器的输入并且同时能够保证预期的除磷效果和最佳的除磷效率。
2、BOD/氨氮去除率高，反硝化脱氮高效节能
卡鲁塞尔A2C工艺的核心单元为卡鲁塞尔氧化沟，是一个能够提供有效充氧和充分搅拌混合的曝气系统。氧化沟的几何尺寸和水力模型对卡鲁塞尔系统的效率影响很大。（其实主要是几何尺寸和水力模型的设计）。卡鲁塞尔A2C工艺采用具有上下两层叶轮的双叶轮表曝机，将氧化沟的充氧作用和混合搅拌推流作用相对分离，可同时保证高充氧效率和氧化沟内的推流速度。在负荷较低因而必须减少曝气量的情况下，双叶轮表曝机的功率降低到峰值水平的10-15%时，氧化沟内的推流速度仍能达到0.3m/s(1ft/s)的工艺设计要求，不会造成活性污泥沉淀，因此可以灵活的对氧化沟中的溶解氧进行精确的调节，高效且节能。双层叶轮表曝机的应用可将氧化沟设计水深提高到18-22ft（5.5-6.5m），减少占地面积。反硝化采用一种新颖的设计，通过一个旁通渠道联通了氧化沟和缺氧区，并通过氧化沟内的推流作用来实现无外动力内回流。该工艺节省了内回流泵和管路系统方面的建设投资和操作、运行费用。可以实现0到20倍之间的任意的内回流比调解，足够实现任何水平的反硝化去除硝酸盐的工艺要求。
3、耐冲击负荷能力强，有效控制污泥膨胀
卡鲁塞尔氧化沟的特点是推流和混合的完美结合，同时具有推流传质梯度处理高效和完全混合耐冲击负荷能力强的优点。氧化沟内混合液要交替经过机械曝气充氧激烈搅拌的区域以及之后的推流区域，沿氧化沟形成富氧和少氧区域交替，活性污泥絮体也经历一个被剧烈搅动打碎后重新絮凝的交替过程，大大改善污泥的活性和沉降性能，能有效控制污泥膨胀，十分有利于污泥在二沉池中沉淀分离。因此氧化沟污泥浓度不论是设计值还是在负荷较高时的实际运行中都可维持一个较高的数值而不会导致污泥流失。另外，厌氧区也可作为污泥选择池，一定程度上起到控制污泥膨胀的作用。卡鲁塞尔A2C工艺系统的剩余污泥产生量相对较少，剩余污泥稳定性好，不需要特殊的污泥稳定处理，直接进行机械脱水时剩余污泥的臭味很小，操作工人劳动环境好。
4、工艺简洁运行可靠，操作简单维护量少
卡鲁塞尔A2C工艺简洁的设计和简便的操作深受用户欢迎，是其最吸引人的特点之一，也因此在水务市场上享有盛誉。卡鲁塞尔A2C工艺的系统结构十分简单，三个独立单元的一体化布置，简洁而紧凑。可以在最低的维护费用和最少的操作注意事项下，以简单可靠的工艺从容应对宽范围的有机和水力负荷波动，确保出水水质。从运行操作的角度而言，设备数量少且操作简单，通过调节双叶轮表曝机的转速或叶轮浸没深度即可有效控制充氧量，通过调节内回流门即可实现回流比调节，避免了复杂的设备系统所带来的运行不可靠性。从维护保养的角度而言，简单的设备意味着维护量少。主要设备双叶轮表曝机的电机和减速机都是专为污水处理研制，可靠而几乎终身不需维修。维护保养均可在氧化沟平台上操作，工作环境好。
三、能耗控制系统
1、能耗控制系统的介绍
控制系统是针对卡鲁塞尔A2C工艺提供自动实时工艺控制和优化节能控制系统。集成了溶解氧（DO）自动监测、双叶轮表曝机自动控制和项目定制的控制软件程序，在运行条件不断变化中提供稳定的处理效果和最优化的节能效果。可根据工艺对溶解氧的实际需要连续调节双叶轮表曝机的输出功率，减少了能耗。每个项目定制的控制软件程序可以优化氧化沟的水力设计参数和功率降低幅度。
A：提高污染物去除效果：
. 保证了硝化阶段所需的足够DO；
. 提高了氧化沟内的反硝化作用；
. 将回流到缺氧段的混合液中的
DO控制到最低。
B: 实现对设备的24小时不间断监控：
. 保证了减速机的充分润滑；
. 监控电机的温度；
. 避免运行在谐振频率而可能导致振动。
2、控制系统的设计
在卡鲁塞尔A2C工艺系统的设计阶段，要依据水力模型和数据库，衡量并优化氧化沟的几何尺寸和双叶轮表曝机的每一个参数——叶轮形状、叶轮直径、叶轮转速、曝气区水深、渠道深宽长等等，最终获得一个高效的系统，能够使用最少的曝气功率即可维持氧化沟内的完全混合状态。还要全面考虑能耗、水力参数和生化工艺在一个特定的池型设计中的相互影响。以上这些都是每一个控制系统的运行控制软件程序的基础，保证了工艺处理效果和节能效果总能够得到平衡。在深刻理解系统特定的水力模型的基础上，优化双叶轮表曝机的设计功率和运转功率，而且，根据每个项目定制的运行控制软件程序总能维持住能耗和实际需要之间的平衡，还有，针对特定的卡鲁塞尔A2C系统，能控制许多其它的因素比如表曝机在某个运转功率上可能产生的结构谐振现象。
3、系统节能的潜力
进水的负荷总是在不断变化，处理工艺实际需要的能耗也在不断变化，该控制系统能自动调节双叶轮表曝机的输出功率以符合处理工艺的实际需要。节省的能耗费用可达30%。
举工程实例说明，一个装机1000KW的氧化沟系统，实时能耗优化控制可将每年的能耗费用从46,000降到31,000，每年节省15,000；另一个装机3000KW的厂，该控制系统可将每年的能耗费用从137,000降到94,000，每年节省43,000。
设计计算书
南方某污水处理厂设计计算书
一、设计条件
1、设计水量：50000m3/d
2、设计水质
进水 BOD TSS TKN TP
120 160 30 3
出水 BOD TSS NH3-N NO3-N TKN TP
10 20 1 10 2 1
3、设计参数
工艺污泥停留时间：15天
最低水温：12℃
最高温度：25℃
污泥浓度：4000mg/l
污泥产率：0.93
氧系数：1.19
氮硝化需氧系数：4.60
α：0.90
β：0.95
海拔高度：50m
二、设计计算
（1）、好氧段容积
BOD去除量（简化）=13.2*110*8.34=12110
污泥产量（简化）=0.93*13.2*110*8.34=11262
系统中污泥量=15*0.93*13.2*110*8.34=168930
氧化沟容积=15*0.93*13.2*110/4000=19152m3
（2）、曝气功率
氮的细胞合成生成量=5.5mg/l
氮的硝化氧化=30-1.5-5.5=23 =2536.6
实际需氧量=1.192*12110+4.6*2536.6=26103
标准需氧量=40209
表曝机功率=40209/（3.5*24）=479HP
系统分两个系列，每个系列装两台125HP的双叶轮表曝机。
由节能控制系统控制每个氧化沟内的DO=0.3mg/l（很多人可能认为太低，有时间我慢慢给大家解释）
反硝化节能计算
反硝化的氮总量=18*13.2*8.34=1981
折合氧气量=1981*2.86=5666
折合标准氧=8728
反硝化节能总功率=8728/（3.5*24）=104HP
表曝机装机功率500HP
实际运行功率396HP
（3）、缺氧池容积
活性生物污泥=4000*0.8=3200
反硝化速率=0.0228
在缺氧池内还原的硝态氮量=2536.6*0.65/（1+0.65+0.65）=720
缺氧池容积=720/（0.0228*3200*8.34）=2234m3
（4）、厌氧池容积
厌氧池容积=2.2*13.2/24=2290 m3
三、计算结果
厌氧池分两格 缺氧池分两格 卡鲁塞尔氧化沟 总体尺寸
搅拌机功率 池容 搅拌机功率 池容 搅拌机功率 池容 长 宽
2*4KW 2*1145 2*4KW 2*1117 2*93KW 2*9576 251~76.5 128~39
