我所知道的卡鲁塞尔氧化沟

6在脱磷脱氮方面的应用

进入上个世纪八十年代以后，污水中营养物的去除成为活性污泥法进一步改进的主要市场驱动力。前置厌氧区和前置缺氧区逐渐成为活性污泥法工艺的标准配置。EIMCO公司在1983年设计建成了美国第一座具有生物脱磷脱氮功能 (BNR) 的卡鲁塞尔氧化沟，1988年又率先在标准的卡鲁塞尔氧化沟与前置缺氧池之间巧妙地设计了内回流渠(见下图)，不但使卡鲁塞尔氧化沟成为最简捷的生物脱氮系统，也为传统氧化沟在生物脱氮方面的广泛应用奠定了工艺设计基础，在卡鲁塞尔氧化沟发展史上留下了浓重而精彩的一笔。

EIMCO公司将这个两阶段的设计称作 Carrousel® denitIR，意为“通过内回流实现反硝化的卡鲁塞尔氧化沟”，实际上这就是卡鲁塞尔版的MLE (Modified Ludzack-Ettinger) 工艺。后来DHV公司也推出了Carrousel® 2000生物脱磷脱氮系统，在前置反硝化内回流方面采用了与Carrousel®denitIR完全类似的设计思路，只是池体平面布置方面略显不同。对于常规市政污水，两阶段卡鲁塞尔脱氮系统的出水可做到BOD:TSS:TN=10:10:7~9。有了这种两阶段系统作基础，三阶段的卡鲁塞尔生物脱磷脱氮系统 (A2O)、四阶段和五阶段的卡鲁塞尔-巴登夫 (Bardenpho®) 深度处理系统的配置也就顺理成章了。

三阶段卡鲁塞尔生物脱磷脱氮系统 (A2O)，对于常规市政污水，出水可做到BOD:TSS:TN:TP=10:10:7~9:1

四阶段卡鲁塞尔-巴登夫 (Bardenpho®) 系统，对于常规市政污水，出水可做到BOD:TSS:TN=10:10:3~6

五阶段卡鲁塞尔-巴登夫 (Bardenpho®) 系统，对于常规市政污水，出水可做到BOD:TSS:TN:TP=10:10:<3~6:1

在考虑到生物脱磷脱氮以后，卡鲁塞尔氧化沟的池型变化依然精彩。例如下面这个例子 (选自WesTech公司项目现场照片)：

7卡鲁塞尔的核心设计思想

能使卡鲁塞尔氧化沟的技术优势充分发挥出来的设计才是好的设计。相对于其他类型的氧化沟，卡鲁塞尔氧化沟的优势在于：沟深更深、占地更小、运行操作管理更简单, 效率更高，而所有这些都与如何选取表曝机有很大的关系。

事实上，卡鲁塞尔氧化沟的核心设计思想也正是表曝机这个环节：Bigger Aerators, Fewer Aerators。按原意完整翻译过来就是：在满足供氧量要求和雍余设计要求的条件下，尽量采用单机功率更大的表曝机，从而使设备总数更少。卡鲁塞尔氧化沟的池深与表曝机装机功率成正比。单机功率越大，池深越深，平面占地就越小。设备数量少了，运行管理自然就方便了。

8设备选型注意事项

在表曝机的选型工作中，有两个参数特别需要注意：一个是叶轮的曝气动力效率SAE，另一个是减速机的服务系数SF。这两个参数如果理解有误或把控不好，会直接影响实际的工艺性能和设备寿命。

曝气动力效率SAE是指标准状态下叶轮在单位时间内所吸收的功率能向水中传递多少氧，单位是 kgO2/kW-hr，是衡量叶轮曝气效率的唯一指标。SAE一般是由叶轮厂商给出，因此大家看到的通常都是比较理想的上限数值。其实，考察曝气机的SAE数值，更重要的是要探究厂商是怎样定义SAE单位中的功率kW的：

是叶轮轴功率，是电机轴功率，还是电机接线功率?等等。如果是叶轮轴功率，那么在计算曝气功率时还要考虑减速机和电机的效率;如果是电机轴功率，则需要考虑电机的效率;如果是接线功率，那就不用再考虑这些效率了。总之，弄清楚SAE的kW定义基准点比SAE本身的大小更重要。就当前的叶轮制造技术水平而言，如果SAE中的kW定义为电机接线功率，那么当SAE达到2.3 kgO2/kW-hr时，这台表曝机的动力效率已经是国际水平了。另外需要注意，如果把表曝机用于普通曝气池而不是卡鲁塞尔氧化沟，由于没有分隔墙的作用，曝气效果会略有下降，SAE也会相应降低大约8%~10%。

表曝机减速机的服务系数SF是另外一个重要指标，它定义为经热功率校核以后减速机所能通过的最大功率与电机额定功率的比值。这个比值越大，减速机的功率传递能力越富裕，内部轴承的工作负荷越轻，减速机的故障率也越低。对于氧化沟表曝机的应用，往往规定减速机SF要大于或等于2.1。

不过这里需要特别注意，减速机传动轴和输出轴的轴承B10寿命其实才是更应当关注的参数，通常应当分别不低于10万小时和25万小时，而“SF大于或等于2.1”这条要求并不一定能百分之百地保证轴承寿命达到上述小时数。因此最后需要请减速机厂商根据具体的数据(装机功率，扭矩，轴向动荷载，径向动荷载，倾翻力矩等等)复核减速机选型，必要的时候应适当加大型号，提高服务系数，以优先保证传动轴与输出轴的B10寿命达到要求。

由于减速机成本通常要占表曝机成本的70%左右，这一复核环节对于保护用户的设备投资是非常重要的。我在北美见到的大部分减速机选型，最后的SF大多在2.2-2.5，有的甚至接近3.0，其主要原因就是要在项目具体的工作负荷下优先满足减速机轴承的B10寿命的要求，这时的SF可能早已超过通常规定的2.1了。

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