脱氮除磷活性污泥法计算
活性污泥定义与计算公式
一、微生物的生长环境（1）微生物的营养好氧微生物BOD：N：P=100：5：1厌氧微生物BOD：N：P=200：5：1（2）温度好氧微生物20~37℃厌氧微生物中温：25~40℃高温：50~60℃（3）pH活性污泥法曝气池中的适宜pH为6.5~8.5（4）溶解氧好氧生物处理的溶解氧一般以2-3mg/L为宜。
缺氧反硝化一般控制DO在0.5mg/L以下，厌氧释磷则要求DO低于0.3mg/L。
二、生物脱氮含氮有机物氨（亚）硝酸盐氮气三、生物除磷厌氧放磷，好氧吸磷。
通过剩余污泥的排放实现高效生物除磷。
四、定义VSS：VSS指活性污泥中在600摄氏度的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体。
它通常用于表示污泥中的有机物的量，常用mg/L表示，有时也用重量百分数表示。
VSS也反映污泥的稳定化程度。
MLVSS：表示混合液活性污泥中有机性固体物质部分的浓度。
相对于MLSS而言，在表示活性污泥活性部分数量上，本项指标在精度方面进了一步。
MLSS：表示曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量（mg/L)。
生活污水一般MLVSS/MLSS=0.7-0.8，曝气池中MLSS在2000-4000mg/L是适宜的。
反硝化菌缺氧有氧（亚）硝化菌氨化微生物有氧或无氧污泥龄 ()()c =t TTX Xθ∆∆；()cw e w 1=RX VQ Q X Q X θ-+；()0e d c1=Q S S YK XVθ--；c w =R XV XVQ X Xθ=∆；出水BOD 值()()s d c e c maxd 1=r 1K K S Y K θθ+--与污泥龄和动力学参数有关回流污泥的最高浓度 ()6max 10=R X SVI(X R 为MLSS ，需折算成MLVSS)城镇污水的典型动力学参数值（20℃）供气量ss =0.28AO G E (E A 为供气设备的氧利用效率)表观产率系数 obs d c=1YY K θ+活性污泥法过程设计: I.曝气池容积设计()()()0e 0e c d c 1SQ S S YQ S S V L X X K θθ--==⋅+II.剩余污泥量计算()0e d c=VV XX Y S S Q K V X θ∆=--III.需氧量计算()0e 21.420.68VQ S S O X -=-∆。
脱氮除磷活性污泥法工艺
提高水质：脱氮除磷活性污泥法可以有效去除废水中的氮、磷等污染物，提高水质。
促进水生态平衡：通过脱氮除磷活性污泥法处理废水，可以减少废水对水生态平衡的破坏。
降低环境污染：脱氮除磷活性污泥法可以减少废水中的污染物排放，降低环境污染。
促进可持续发展：脱氮除磷活性污泥法是一种可持续发展的污水处理技术，具有很好的经济效 益、社会效益和环境效益。
工艺流程：简单，易于操作 脱氮除磷效果显著 去除有机物效率高 适应性强，可处理各种类型的污水
适用于处理城 市污水、工业 废水和自然水
体
在不同的脱氮 除磷活性污泥 法工艺中，适 用范围和条件
也不同
一般情况下， 脱氮除磷活性 污泥法适用于 处理低浓度、 大水量的废水 或处理高浓度、 高负荷的废水
处理效果受水 质、水量、温 度、pH值等因
脱氮除磷活性污泥法的基本 原理
脱氮除磷活性污泥法的工艺 特点
脱氮除磷活性污泥法的应用 范围
曝气池：将活性污泥与废水混合，进行好氧反应 缺氧池：进行反硝化反应，去除硝酸盐和亚硝酸盐 沉淀池：分离固体和液体，去除污泥中的污染物 回流泵：将部分污泥回流到曝气池，维持污泥浓度和活性 出水：经过处理后的废水达标排放
起源：20世纪80年代
背景：为了解决水体富营应用领域：污水处理、水体修 复等领域
起源：20世纪 80年代
应用领域：污水 处理领域
发展趋势：逐渐 被广泛应用
技术突破：近年 来技术不断得到 改进和完善
当前应用广泛，技术成熟 未来发展方向：提高脱氮除磷效率、减少污泥产生、降低成本 技术创新：开发新型脱氮除磷工艺，提高处理效率 政策支持：政府加大对脱氮除磷技术的支持力度
素影响较大
城市污水处理厂： 去除氮、磷等污 染物，提高水质
脱氮除磷活性污泥法
备注
h-缺氧池有效水深，m S1单-单组曝气池有效积，m2
B-缺氧池总宽宽度，m
缺氧池分隔格数 格
单组缺氧池长度，m
水池超高 m 取值0.5-1
缺氧池总高度 m
输入 6
26.20827489
157.2496493 3
52.41654978 60.27903225
备注
1m³废水所需功率，W/m³ 取值一般在5-10W/m³ V2单-单组缺氧池容积，m³
qdn,T-温度T℃反硝化速率。(kgNO3-N)/(kgMLVSS·d) V2=NT×1000/qdn,T×Xv
备注 qdn,T-温度T℃反硝化速率。(kgNO3-N)/(kgMLVSS·d) NT-需要去除(还原)的硝酸氮量，kg(NO3-N)/d (注意：此处为kg/d) Xv-挥发性悬浮固体浓度 MLVSS,kg/m³ V2-缺氧池容积 m
θc=θcm×F
θcm=1/μn
输入
备注
0.655441125 μn-硝化速率，d-1
3.5
F-设计安全系数 此处为城镇污水在1.5-3.0之间，工业废水实验确定
1.525690046 θmc-硝化反应所需最小泥龄。d
5.33991516 θc-设计污泥泥龄。 d V1=YθcQ(S0-Se)/Xv（1+Kdθc）
指标 P-所在地区大气压力。Pa
α-氧总转移系数，α=0.85
ρ-海拔高度差压力修正系数，
β-氧在污水中饱和溶解度修正系数，β=0.95
ρ
ρ-因海拔高度的不同引起的压力修正系数，
C-曝气池内平均溶解氧浓度，mg/l，取C=2mg/l.
设计水温曝气池内溶解氧
Csb(T)-设计水温条件下曝气池内平均溶解氧饱和度，mg/l，最不利温度（取30℃）
传统活性污泥脱氮除磷限度
传统活性污泥工艺运行方式的改进来源：中国论文下载中心更新时间：08-9-1 14:29 作者: 黄甦刘瑾1 传统工艺低负荷运行除磷脱氮的限度由于传统工艺运行的污水厂没有深度净化功能，也没有更多资金新建大规模污水处理厂，因此对老厂原工艺进行改进，使其成为AO或连续流间隙曝气工艺是十分必要的。
常规的活性污泥法采用的污泥负荷为0.2～0.3kgBOD5/(kgMLSS·d)，曝气池活性污泥浓度控制在2～3g/L之间，泥龄维持在4～5d以内。
由于泥龄短，活性污泥中硝化菌的增殖速率小于其随剩余污泥排出的速率，因而常规活性污泥法在满负荷的条件下，氨氮去除率低，一般仅为20%～30%。
为使按常规法设计的污水厂获得满意的硝化效果，必须减小污泥负荷，提高污泥泥龄。
在不增加曝气池容积的前提下，可采用的办法就是提高曝气池污泥浓度。
为了达到这一目标，要保证做到以下两点：一是活性污泥具有良好的沉降性能；二是曝气系统具有足够的供氧能力。
为了改善污泥的沉降性能，可采用超越初沉池的办法，这样进水中悬浮颗粒可能成为细菌絮凝的核心。
某污水处理厂采用超越初沉池的低负荷活性污泥法，严格控制曝气池溶解氧(前段1.1mg/L，中段1.6mg/L，后段2.8mg/L)，运行结果表明，BOD5的去除很好，出水平均值＜10mg/L，去除率达95.4%；NH3-N硝化相当完全，出水为0.1mg/L，硝化率为99.6%；氮磷的去除情况见表1。
超越初沉池，提高曝气池污泥浓度的运行结果表明，硝化的效果相当好，氨氮去除率达99%，但出水的总氮在20mg/L以上，去除效果还不是很理想。
某污水厂设计处理能力27 000 m3/d，实际水量为15 000m3/d，进水中很大部分为工业废水。
超越初沉池低负荷活性污泥法运行数据表明，在平均水温为26.6 ℃，MLSS为4.98 g/L，SVI为50.5 mL/g时，COD、BOD5的去除率达90%以上，出水NH3-N为3.0mg/L，硝化率为85.3%，当BOD5/TN为4.4时，总氮去除率为48.5%。
活性污泥法脱氮除磷数学模型的发展
活性污泥法脱氮除磷数学模型的发展徐伟锋顾国维张芳（同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200092）摘要：利用聚磷菌在缺氧条件下的吸磷和反硝化作用，实现氮、磷的同时去除，是具有实用前景的城市污水处理方法，而建立活性污泥法脱氮、除磷的数学模型则有利于该项技术的推广应用。
文中对ASM2d模型、Barkerand Dold 模型、Delft模型作了较为详细的介绍，提出了由聚磷菌引起的缺氧吸磷和反硝化作用中需要解决的 2个问题：反硝化聚磷菌浓度的确定和由反硝化聚磷菌吸磷所引起的磷的减少量。
关键词：模型；生物营养物去除；生物过量除磷作用；缺氧吸磷中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：1009－2455（2004）02－0001－04Development of Mathematical Modelsof Demtrihcation and Dephosphorization by Activated Sludge ProcessXU Wei－feng GU Guo-wei ZHANG Fang（She Key Lab of Pollution Control and Resource Reuse，Tongji UniversiryShanthe 200092，China）Abstract：The use of the phosphorus uptake and denltrification of PAOs under anoxic conditions for the realization of the simultaneous removal of nltrogen and phosphorus is a method with practical prospect for munic－ipal sewage treatment，and the establishment of the mathematical models of denitrlfication and dephosphorization by activated-sludge process benefits the popularization and application of this technofogy.Models ASM2d，Barker and Dold and Delft are presented in a detailed way in this paper，with two issues raised which need to be re－solved in the anoxic phosphorus uptake and denitrificatlon caused by PAOs，i.e.the determination of the concen－tration of denitrification PAOs and the decrease of phosphorus caused by the phosphorus uptake of denitrification-PAOs.Key words： model; biological nutrient removal; biological excess phosphrus removal;anoxic phosphrus uptake自1990 年以来，许多学者相继报道有缺氧吸磷现象[1]，即所谓的反硝化除磷作用。
生物处理2(活性污泥法、厌氧、脱氮除磷)
利用聚磷菌在好氧条件下过量摄取磷， 并在缺氧条件下释放磷的原理，通过 排放富磷污泥达到除磷目的。
同步脱氮除磷技术
A2/O工艺
即厌氧-缺氧-好氧工艺，是最典型的同步脱氮除磷工艺。在厌氧区，聚磷菌释放磷并摄取有机物；在 缺氧区，反硝化菌将硝酸盐还原为氮气；在好氧区，聚磷菌过量摄取磷，同时硝化菌将氨氮氧化为硝 酸盐。
脱氮原理及方法
氨化作用
01
将有机氮转化为氨氮。
硝化作用
02
在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧
化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。
反硝化作用
03
在缺氧条件下，反硝化菌将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原为氮气，
达到脱氮目的。
除磷原理及方法
化学沉淀法
通过投加化学药剂，使磷酸根离子与 钙、镁等离子反应生成难溶性的磷酸 钙、磷酸镁等沉淀物，从而去除磷。
02
生物强化技术
通过投加特效菌种或基因工程菌，提）
结合活性污泥法和生物膜法的优点，具有高效、节能、占地面积小等优
点。
生物处理与膜技术结合
膜生物反应器（MBR）
将膜分离技术与生物处理相结合，实现高效固液分离，提高出水水质。
动态膜生物反应器（DMBR）
采用动态膜代替静态膜，降低膜污染，提高膜通量和使用寿命。
影响因素及优化措施
影响因素
包括污泥浓度、曝气量、污水水质、 温度等。
优化措施
通过合理控制污泥回流量和剩余污泥 排放量，调整曝气量，提高污水水质 稳定性等措施来优化活性污泥法的运 行效果。
应用实例
城市污水处理
活性污泥法广泛应用于城市污水处理中，可有效去除污水中的有机污染物和营 养盐，提高出水水质。
活性污泥法过程设计计算
• 例12-1 • (3)计算曝气池水力停留时间 • 停留时间：
H
20
§12-5 活性污泥法过程设计
• 例12-1 • (4) 计算每天排除的剩余活性污泥量 • ①按表观污泥产率计算：
• 系统排除的以挥发性悬浮固体计的干污泥量(12-67式)
• 计算总排泥量MLVSS/MLSS=80%：
H
21
§12-5 活性污泥法过程设计
• 一、曝气池容积设计计算 • 3. 池容积设计计算 • ②容积负荷法 • 容积负荷：单位容积曝气区单位时间内所能承受的BOD5
量，即：
• 曝气池容积：
• Q、 S0 已知，X、LS、LV 参考规范
H
6
§12-5 活性污泥法过程设计
• 一、曝气池容积设计计算 • 3. 池容积设计计算 • (2)污泥龄法
H
28
感谢下 载
H
29
• ④确定生物处理后要求的出水溶解性BOD5，即Se： • Se+7.5mg/L ≤ 20mg ／L，Se ≤ 12.5mg/L
H
17
§12-5 活性污泥法过程设计
• 例12-1 • (2)计算曝气池的体积 • ①按污泥负荷计算 • 参考表12-1(p118)，污泥负荷取
0.25kg(BOD5)/kg(MLSS)·d,按平均流量计算：
• 例12-1 • (4) 计算每天排除的剩余活性污泥量 • ② 按污泥泥龄计算(12-63式)
SBR工艺设计及计算
1、普通SBR
SBR工艺的优化
1.反应池数量与运行周期的优化 对反应池数量（原则上大于2座）、运行周期、排水比 进行核算
2.曝气系统的优化 控制各组反应池的曝气时间，尽可能实现交替曝气， 提高风机的利用率
3.出水的优化 控制出水时间和周期，实现均匀出水，提高后续设备 的利用率
1、普通SBR 主要设备
组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造 处理后出水水质好
良好的自控系统，良好的脱氮除磷效果
1、序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process, SBR）
局限性：
①由于工艺过程对自控系统要求较高，所以自控仪表、元件 质量的好坏直接影响到工艺的正常运行，并对操作和维护人 员的技术水平要求很高；
SBR工艺设计及计算
目录
一、SBR工艺介绍 二、预处理段设计 三、生化阶段设计
一、 SBR工艺介绍
1、序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process, SBR）
1.1 概述
1914年，由英国学者Ardern和Locket发明。是一种 比较成熟的污水处理工艺。
2、 常见SBR工艺的变种
2.4 DAT—IAT工艺------连续和间歇曝气工艺
200-400%
3h
连续
连续 溶氧1.5-2.5mg/L
间歇
2、 常见SBR工艺的变种
2.5AICS工艺------交替式内循环活性污泥法
沉淀区负荷宜在1.52.5m3/(m2.h)
2、 常见SBR工艺的变种
沉淀区负荷宜在1.02.0m3/(m2.h)
污水处理中的化学除磷的工艺和方法
污水处理中的化学除磷的工艺和方法磷的去除有化学除磷生物除磷两种工艺,生物除磷是一种相对经济的除磷方法，但由于该除磷工艺目前还不能保证稳定达到0。
5mg/l出水标准的要求，所以要达到稳定的出水标准，常需要采取化学除磷措施来满足要求。
化学除磷是通过化学沉析过程完成的,化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂，其与污水中溶解性的盐类,如磷酸盐混合后，形成颗粒状、非溶解性的物质，这一过程涉及的是所谓的相转移过程，反应方程举例如式1.实际上投加化学药剂后，污水中进行的不仅仅是沉析反应，同时还进行着化学絮凝反应,所以必须区分化学沉析和化学絮凝的差异。
FeCl3+K3PO4→FePO4↓+3KCl 式1污水沉析反应可以简单的理解为：水中溶解状的物质，大部分是离子状物质转换为非溶解、颗粒状形式的过程，絮凝则是细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的过程，所以絮凝不是相转移过程。
在污水净化工艺中，絮凝和沉析都是极为重要的，但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果，而沉析则用于污水中溶解性磷的去除。
如果利用沉析工艺实现相的转换，则当向污水中投加了溶解性的金属盐药剂后，一方面溶解性的磷转换成为非溶解性的磷酸金属盐,也会同时产生非溶解性的氢氧化物(取决于PH值)。
另一方面，随着沉析物的增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物,使稳定的胶体脱稳，通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体。
最后通过固—液分离步骤，得到净化的污水和固一液浓缩物（化学污泥)，达到化学除磷的目的。
根据化学沉析反应的基础，为了生成磷酸盐化合物，用于化学除磷的化学药剂主要是金属盐药剂和氢氧化钙（熟石灰).许多高价金属离子药剂投加到污水中后，都会与污水中的溶解性磷离子结合生成难溶解性的化合物。
出于经济原因，用于磷沉析的金属盐药剂主要是Fe3+、Al3+和Fe2+盐和石灰。
这些药剂是以溶液和悬浮液状态使用的。
二价铁盐仅当污水中含有氧，能被氧化成三价铁盐时才能使用。
好氧活性污泥法脱氮除磷技术
调节系统。
⑶反硝化
• 反硝化反应是指在无氧的条件下，反硝化 菌将硝酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮(NO2-)还 原为氮气的过程。
反硝化菌
• 属异养兼性厌氧菌，有氧存在时，以O2为电子受 体进行呼吸；在无氧而有NO3-或NO2-时，则以 NO3-或NO2-为电子受体，以有机碳为电子供体和 营养源进行反硝化。
➢温度
➢硝化反应的适宜温度是20-30℃，15℃以下，硝化 反应速度下降，5℃时完全停止。低温对硝酸菌的抑 制作用更为强烈，在低温12～14℃时常出现亚硝酸 盐的积累。在30～35℃较高温度下，亚硝酸菌的最 小倍增时间要小于硝酸菌，因此，通过控制温度和 污泥龄，可控制反应器中亚硝酸菌的绝对优势。 ➢ 温度对硝化菌的影响比反硝化菌大。反硝化反应 的最适宜温度是20-40℃，低于15℃反硝化反应速率 降低。
缺点：处理设备多，造价高，管理麻烦
⑵两级活性污泥法脱氮工艺
• 该工艺是将其中的前两级曝气池合并成一个曝气 池，使废水在其中同时实现氨化和硝化反应，因 此只是在形式上减少了一个曝气池，并无本质上 的改变。
两级生物脱氮工艺： BOD去除和硝化两个反应过程放在一起
⑶缺氧-好氧活性污泥法脱氮系统（A-O工艺）
表2 反硝化反应中氮的转化
–Ⅲ
–Ⅱ
氮 –Ⅰ 的 氧0
化 +Ⅰ
还 原
+Ⅱ
态 +Ⅲ
+Ⅳ
+Ⅴ
氨离子NH4+ 羟胺NH2OH 硝酰基NOH 亚硝酸根NO2— 硝酸根NO3—
–Ⅲ
–Ⅱ
氮 的
–Ⅰ
氧0
化 +Ⅰ
污泥龄-计算
污泥龄污泥龄污泥龄是指在反应系统内，微生物从其生成到排出系统的平均停留时间，也就是反应系统内的微生物全部更新一次所需的时间。
从工程上说，在稳定条件下，就是曝气池中工作着的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥数量的比θc。
目录单位：日。
（一般3到10d）污泥龄污泥龄是活性污泥法处理系统设计和运行的重要参数，能说明活性污泥微生物的状况，世代时间长于污泥龄的微生物在曝气池内不可能繁衍成优势种属。
如硝化细菌在20摄氏度时，世代时间为3d，当污泥龄小于3d时，其不可能在曝气池内大量繁殖，不能成为优势种属在曝气池进行硝化反应。
污泥龄是指活性污泥在整个系统内的平均停留时间一般用SRT表示也是指微生物在活性污泥系统内的停留时间。
控制污泥龄是选择活性污泥系统中微生物种类的一种方法。
如果污泥龄某种微生物的世代期比活性污泥系统长，则该类微生物在繁殖出下一代微生物之前，就被以剩余活性污泥的方式排走，该类微生物就永远不会在系统内繁殖起来。
反之如果某种微生物的世代期比活性污泥系统的泥龄短，则该种微生物在被以剩余活性污泥的形式排走之前，可繁殖出下一代，因此该种微生物就能在活性污泥系统内存活下来，并得以繁殖，用于处理污水。
SRT直接决定着活性污泥系统中微生物的年龄大小，一般年轻的活性污泥，分解代谢有机污染物的能力强，但凝聚沉降性差，年长的活性污泥分解代谢能力差，但凝聚性较好。
用SRT控制排泥，被认为是一种最可靠，最准确的排泥方法，选择合适的泥龄（SRT）作为控制排泥的目标。
一般处理效率要求高，出水水质要求高SRT应控制大一些，温度较高时，SRT可小一些。
分解有机污染物的决大多数微生物的世代期都小于3天。
将NH3-N硝化成NO3—-N 的硝化杆菌的世代期为5天。
由氮平衡计算NDN/BOD5：污泥龄(SRT)长NDN=TKNi-Noe-Nme-NsA131应用式中 TKNi——进水总凯氏氮，mg/LNoe——出水中有机氮，一般取1～2mg/LNme——出水中无机氮之和，包括氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，是排放控制值。
污水处理AO工艺脱氮
污水处理A/O工艺脱氮除磷一般的活性污泥法以去除污水中可降解有机物和悬浮物为主要目的，对污水中氮、磷的去除有限。
随着对水体环境质量要求的提高，对污水处理厂出水的氮、磷有控制也越来越严格，因此有必要采取脱氮除磷的措施。
一般来说，对污水中氮、磷的处理有物化法和生物法，而生物法脱氮除磷具有高效低成本的优势，目前出现了许多采用生物脱氮除磷的新工艺。
一、生物脱氮除磷工艺的选择按生物脱氮除磷的要求不同，生物脱氮除磷分为以下五个层次：(1)去除有机氮和氨氮；(2)去除总氮；(3)去除磷；(4)去除氨氮和磷；(5)去除总氮和磷。
对于不同的脱氮除磷要求，需要不同的处理工艺来完成，下表列出了生物脱氮除磷5个层次对工艺的选择。
生物脱氮除磷5个层次对工艺的选择对于不同的TN出水水质要求，需要选择不同的脱氮工艺，不同的TN出水水质要求与脱氮工艺的选择见下表。
不同TN出水水质要求对脱氮工艺的选择生物除磷工艺所需B0D5或COD与TP之间有一定的比例要求，生物除磷工艺所需BOD5或COD与T比例P的要求见下表。
生物除磷工艺所需BOD5或COD与TP的比例要求二、A/O工艺生物脱氮工艺（一）工艺流程A/0工艺以除氮为主时，基本工艺流程如下图1。
图1 缺氧/好氧工艺流程A/O工艺有分建式和合建式工艺两种，分别见图2、图3。
分建式即硝化、反硝化与BOD 的去除分别在两座不同的反应器内进行；合建式则在同一座反应器内进行。
更多污水处理技术文章参考易净水网合建式反应器节省了基建和运行费用以及容易满足处理工程对碳源和碱度等条件的要求，但受以下闲素影响：溶解氧(0.5~1.5mg/L)、污泥负荷[0. 1~ 0.15kgBOD5/ (kgMLVSS•d)]、C/N 比(6 -7)、pH值( 7. 5~8.0) ,而不易控制。
对于pH值，分建式A/O工艺中，硝化液一部分回流至反硝化池，池内的反硝化脱氮菌以原污水中的有机物作碳源，以硝化液中NOx-N中的氧作为电子受体，将NOz-N还原成N2 ,不需外加碳源。
城市污水脱氮除磷处理设计规程(1)
城市污水生物脱氮除磷处理设计规程（2）3 一般规定3.0.1 阐明能满足不同脱氮除磷要求的，可供选择的处理工艺。
生物脱氮由硝化和反硝化两个生物化学过程组成。
氨氮在好氧池中通过硝化菌作用被氧化成硝态氮，硝态氮在缺氧池中通过反硝化菌作用被还原成氮气逸出。
硝化菌是化能自养菌，需在好氧环境中氧化氨氮获得生长所需能量;反硝化菌是兼性异养菌，它们利用有机物作为电子供体，硝态氮作为电子最终受体，将硝态氮还原成气态氮。
由此可见，为了发生反硝化反应，必须具备下列条件:1)有硝态氮;2)有有机碳源;3)基本无溶解氧(溶解氧会消耗有机物)。
为了有硝态氮，处理系统应采用较长泥龄和较低负荷。
缺氧/好氧法或低负荷SBR法可以满足上述要求，适于脱氮。
生物除磷由吸磷和放磷两个过程组成。
聚磷菌在厌氧放磷时，伴随着溶解性可快速生物降解的有机物在菌体内储存。
若放磷时无溶解性可快速生物降解的有机物在菌体内储存，则聚磷菌进人好氧环境中并不吸磷，此类放磷为无效放磷。
生物脱氮和除磷都需有机碳，在有机碳不足，尤其是溶解性可快速生物降解的有机物不足时，反硝化菌与聚磷菌争夺碳源，会竞争性地抑制放磷。
生物除磷必须具备下列条件:1)厌氧(无硝态氮);2)有有机碳源。
厌氧/好氧法或高负荷SBR法可满足上述要求，适于除磷。
同时脱氮除磷，要求系统具有厌氧、缺氧和好氧环境。
A/A /O 法可满足这一条件，SBR法可通过变化运行方式创造厌氧、缺氧和好氧环境，两者都可同时脱氮除磷。
脱氮和除磷是相互影响的，脱氮要求较低负荷和较长泥龄;除磷却要求较高负荷和较短泥龄。
脱氮要求有较多硝酸盐供反硝化，而硝酸盐对除磷却有较大影响。
设计时应根据氮、磷的排放标1R准等要求，寻找合适的平衡点。
3.0.2 污水在进人生物处理系统前应先经过预处理，包括沉砂池除砂，格栅去除漂浮物以及撇渣设施去除浮渣等，国家标准《室外排水设计规范)GBJ14-87(1997年版)对此有阐述。
浮渣中含有大量油脂，会在厌氧池、缺氧池和SBR法的反应池中积累。
活性污泥的脱氮除磷原理及应用
在好氧条件下聚磷菌的积累可以简化的方式描述 如下： C2H4O2+0.16NH+4+1.2O2+0.2PO3-4 0.61C5H7NO2+1.2CO2+0.2HPO3(聚磷)+0.44OH+1.44H2O 在缺氧条件下， C2H4O2+0.16NH+4+0.96NO-3+0.2PO3-4 0.61C5H7NO2 +1.2CO2 +0.2HPO3(聚磷)+ 1.4OH+0.96H2O+0.48N2 在厌氧条件下，聚磷菌释放磷可以简写如下 C2H4O2+ HPO3(聚磷)+ H2O （C2H4O2）2 （贮存的有机物）+H2O + PO3-4
1.2—3.5 70—870mg BOD/(gMLSS· h) 16% CH3OH/gC5H702 N
30℃ θ=1.1
0.21—1.08 7mg NH4+- N /(gMLSSh) 0.04—0.13 mg SS/ mg NH4+- N能量 转换率为5%—35%
30℃ θ=1.1
0.28—1.44 0.02 0.02—0.07 mg VSS/mg N02--N能 量转换率10%—30%
杆状细菌 .
（2）环境因素对硝化反应的影响
※硝化菌对环境条件的变化极为敏感
①溶解氧—— 氧是电子受体，DO不能低于1.0mg/l 硝化需氧量（NOD）——4.57g(氧)/g（N） ②碱度——7.1g碱度（以CaCO3计）/1g氨态氮（以N计）,一 般碱度不低于50mg/l ③PH——对PH变化敏感（硝化菌),最佳值8.0-8.4,效率最高 ④温度——适应20-30℃，15℃时硝化速度下降，低于5℃完全停 止 ⑤有机物——BOD应低于15-20mg/l ⑥污泥龄（SRT）——微生物在反应器内的停留时间（θc） N>(θc)Nmin，硝化菌最小的世代时间(θc)Nmin ⑦重金属机有害物质 重金属对硝化反应抑制 高浓度NH4+—N，高浓度NOx-—N
脱氮除磷活性污泥法工艺
第六节脱氮除磷活性污泥法工艺一、生物脱氮技术二、生物除磷技术三、生物脱氮除磷技术城市污水经传统的生物处理以后，虽然绝大部分悬浮固体和有机物被去除了，但还残留微量的悬浮固体和溶解的有害物，如氮和磷等的化合物。
氮、磷为植物营养物质，能助长藻类和水生生物，引起水体的富营养化，影响饮用水水源。
太湖的富营养化第六节脱氮除磷活性污泥法工艺一、生物脱氮技术二、生物除磷技术三、生物脱氮除磷技术生物脱氮技术在自然界，氮化合物是以有机体（动物蛋白、植物蛋白……）、氨态氮、亚硝态氮、硝态氮以及气态氮（氮气）的形式存在。
而在二级处理水中，氮则是以有机氮、氨态氮、亚硝态氮、硝态氮形式存在的。
前述技术对氮的去除率比较低。
N、P只满足微生物生理要求即可（100：5：1），因此对二者去除率低，仅为20-40%、5-20%，故城市污水中，氮是过剩的，这就是一般的二级污水厂对氮去除率较低的原因。
1.概述生物脱氮技术2.生物法脱氮（1）原理生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨氮转化为氮气和氮氧化物气体的过程，包括氨化、硝化和反硝化（氨化）过程。
a.氨化反应322NHRCOHCOOHOHCOOHRCHNH+→+3222NHCORCOCOOHOCOOHRCHNH++→+有氧缺氧生物脱氮技术总反应式为：b.硝化反应好氧亚硝酸菌、硝化菌总反应式为：c.反硝化反应缺氧反硝化菌（异养）反硝化菌在厌氧、好氧交替的环境中生活为宜生物脱氮技术2.生物法脱氮（2）生物脱氮工艺P148①三段生物脱氮工艺②缺氧——好氧（AO）生物脱氮工艺③Bardenpho生物脱氮工艺生物脱氮技术2.生物法脱氮（2）生物脱氮工艺——①三段生物脱氮工艺将有机物氧化、硝化以及反硝化段独立开来，每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统（传统工艺）。
生物脱氮技术2.生物法脱氮（2）生物脱氮工艺——①三段生物脱氮工艺第一级——曝气池，去除BOD、COD、有机N氨化为氨气或铵离子，经沉淀池后进入硝化曝气池。
污水处理生物除磷工艺
污水处理生物除磷工艺（一）缺氧好氧活性污泥法 (A/O工艺）当以除磷为主时，可采用无内循环的厌氧/好氧工艺，基本工艺流程如下图所示。
厌氧/好氧工艺流程1. 设计参数A/O工艺生物除磷设计参数见下表A/O工艺生物除磷设计参数2. 工艺计算缺氧好氧活性污泥法生物除磷的工艺计算包括厌氧池（区）容积、好氧池（区）容积。
具体计算公式见下表。
A/O工艺生物除磷容积基计算公式（二）弗斯特利普 ( Phostrip) 除磷工艺Phostrip工艺是由Levin在1965年首先提出的，该工艺是在回流污泥的分流管线上增设一个脱磷池和化学沉淀池而构成的，其工艺流程见下图。
该工艺将在常规的好氧活性污泥法工艺中增设厌氧释磷池和化学沉淀池。
工艺流程为：部分回流污泥（约为进水量的10%~20% )通过旁流进入厌氧池，在厌氧池中的停留时间为8~ 12h, 使磷由固相中释放，并转移到水中；脱磷后的污泥问流到好氧池中继续吸磷，厌氧池上清液含有高浓度磷（可高达100mg/L 以上），将此上清液排入石灰混凝沉淀池进行化学处理生成磷酸钙沉淀，该含磷污泥可作为农业肥料，而混凝沉淀池出水应流入初沉池再进行处理。
Phostrip工艺不仅通过高磷剩余污泥除磷，而且还通过化学沉淀除磷。
该工艺具有生物除磷和化学除磷双重作用，所以Phostrip工艺具有高效脱氮除磷功能。
Phostrip工艺比较适合于对现有工艺的改造，只需在污泥回流管线上增设少量小规模的处理单元即可，且在改造过程中不必中断处理系统的正常运行。
总之，Phostrip工艺受外界条件影响小，工艺操作灵活，脱氮除磷效果好且稳定。
但该工艺存在流程复杂、运行管理麻烦、处理成本较高等缺点。
四、厌氧／缺氧／好氧活性污泥法脱氮除磷工艺需要同时脱氮除磷时，可采用厌氧／缺氧／好氧(A2/O)工艺，基本工艺流程如下图。
A2/O工艺脱氮除磷流程（一）一般规定进入系统的污水应符合下列要求：(1) 脱氮时，污水中的五日生化需氧量(BOD5 )与总凯氏氮(TKN)之比宜大于4 ; (2) 除磷时，污水中的BOD5与总磷( TP)之比宜大于17 ; (3) 同时脱氮、除磷时，宜同时满足前两款的要求；(4) 好氧池（区）剩余碱度宜大于70mg/L( 以碳酸钙 CaC03计）；(5) 当工业废水进水COD超过1000mg/L 时，前处理可采用升流式厌氧污泥床反应器( UASB) 等厌氧处理措施；(6) 当工业废水进水的BOD5/COD小于0. 3时，前处理需采用水解酸化等预处理措施。
脱氮除磷活性污泥法计算
0.033 m2
0.8 ms/ 0.025 m2
出水管管径d4= 4 Q 4
v
校核管道流速v= 9、设计需氧量 AOR=碳化需氧量+ 硝化需氧量-反硝 化脱氮产氧量＝
（2）缺氧池尺寸
设
缺氧池有效水深h= 缺氧池单座有效面 积A单＝V单/h= 缺氧池长度L＝好 氧池宽度＝ 缺氧池宽度B＝ A/L=
座缺氧 池，每 2 座容积V 单＝ V/n=
52.25 m3
3.5 m 14.93 m2 18.0 m
0.8 m
8、进出水口设计
（1）进水管。两
组反应池合建，进
水与回流污泥进入
NW
0.124
Y(S0 S) (1 K d c )
=
(θ为温度 系数，取 1.08）
104.5 m3 2.95 h 370.6 m3
7.14 mg碱度； 0.1 mg碱度；
8.97 mg/L 33.03 mg/L
26.03 mg/L 22.13 kg/d
kgNO3-0.076 N/kgMLVS
活性污泥自身氧化 系数Kd= 活性污泥产率系数 Y＝ 混合液浓度X＝
20℃时反硝化速率 常数qdn,20＝
曝气池池数n= 若生物污泥中
约含
0.05
0.6
4000 mgMLSS/L SVI＝
150
0.12 kgNO3-N/kgMLVSS
1
12.40%
的氮用于细 胞合成
（二）设计计算 1、好氧区容积V1 计算
硝化反应所需的最
小泥龄θcm=
设计污泥龄θc=
（3）好氧区容积V1
V1
Y cQ(S0 S ) X V (1 K d c )
AO工艺介绍对比分析
污水处理A/O工艺脱氮除磷一般的活性污泥法以去除污水中可降解有机物和悬浮物为主要目的，对污水中氮、磷的去除有限。
随着对水体环境质量要求的提高，对污水处理厂出水的氮、磷有控制也越来越严格，因此有必要采取脱氮除磷的措施。
一般来说，对污水中氮、磷的处理有物化法和生物法，而生物法脱氮除磷具有高效低成本的优势，目前出现了许多采用生物脱氮除磷的新工艺。
一、生物脱氮除磷工艺的选择按生物脱氮除磷的要求不同，生物脱氮除磷分为以下五个层次：(1)去除有机氮和氨氮；(2)去除总氮；(3)去除磷；(4)去除氨氮和磷；(5)去除总氮和磷。
对于不同的脱氮除磷要求，需要不同的处理工艺来完成，下表列出了生物脱氮除磷5个层次对工艺的选择。
生物脱氮除磷5个层次对工艺的选择对于不同的TN出水水质要求，需要选择不同的脱氮工艺，不同的TN出水水质要求与脱氮工艺的选择见下表。
不同TN出水水质要求对脱氮工艺的选择生物除磷工艺所需B0D5或COD与TP之间有一定的比例要求，生物除磷工艺所需BOD5或COD与T比例P的要求见下表。
生物除磷工艺所需BOD5或COD与TP的比例要求二、A/O工艺生物脱氮工艺（一）工艺流程A/0工艺以除氮为主时，基本工艺流程如下图1。
图1 缺氧/好氧工艺流程A/O工艺有分建式和合建式工艺两种，分别见图2、图3。
分建式即硝化、反硝化与BOD 的去除分别在两座不同的反应器内进行；合建式则在同一座反应器内进行。
更多污水处理技术文章参考易净水网合建式反应器节省了基建和运行费用以及容易满足处理工程对碳源和碱度等条件的要求，但受以下闲素影响：溶解氧(0.5~1.5mg/L)、污泥负荷[0. 1~ 0. 15kgBOD5/ (kgMLVSS•d)]、C/N 比(6 -7)、pH值( 7. 5~8.0) ,而不易控制。
对于pH值，分建式A/O工艺中，硝化液一部分回流至反硝化池，池内的反硝化脱氮菌以原污水中的有机物作碳源，以硝化液中NOx-N中的氧作为电子受体，将NOz-N还原成N2 ,不需外加碳源。
脱氮除磷活性污泥法工艺
• 一、生物脱氮工艺 • 二、生物除磷工艺 • 三、生物脱氮、除磷工艺
精选ppt
1
§12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计
• 一、生物脱氮工艺
• 污水中氮的存在形式：有机氮和氨氮，少量或没有亚硝 酸盐和硝酸盐氮
• 传统废水生物处理主要去除废水中溶解状态的有机污染 物，对氨、磷等营养物质，只能去除细菌细胞生理需要 摄取的部分, 氮的去除率为10%-20%, 磷的去除率仅为 5%-20%。
硝化曝气池，氨态氮氧化为 NO-3-N，投碱以防止pH值
下降。
氨化，使有机氮转化为NH3、 NH4，去除BOD、COD。
反硝化反应器，采取厌氧-缺氧交 替运行方式。作为碳源，可投加
BOD5值可降至15-20mg/l左右
CH精3选OpHpt(甲醇)，或引入原废水
15
§12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计
池内能够产生精反选硝ppt化反应使污泥上浮
21
§12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计
• 一、生物脱氮工艺
• 2.生物脱氮工艺
• (2)前置缺氧-好氧生物脱氮工艺
• ③影响运行的因素与主要参数
• i. 水力停留时间(HRT)
• HRT是影响处理效果和反应器规模、尺寸的重要参数。
• 经验:脱氮效果与反应时间呈线性关系，在硝化与反硝化反应中，
精选ppt
2
§12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计
• 一、生物脱氮工艺
• 城市污水，炼油污水中，氮是过剩的。
• 自然界中存在氮循环的自然现象
有机氮
氨态氮 硝酸氮 氮气
有机N（尿素、氨基酸、蛋白质）
TKN (凯氏氮)
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3247.6 m3/h 10 m/s
管径d= 4 Q v
0.339 m
取DN=
350 mm
10、缺氧池设备选 择 缺氧池分三格串 联，每格内设一台 机械搅拌器。所需 功率按
每个缺氧池有效容 积V单缺＝
混合全池污水所需 功率N＝ 11、污泥回流设备 选择 污泥回流比R＝
污泥回流量QR＝
设回流污泥泵房1 座，内设
座缺氧 池，每 2 座容积V 单＝ V/n=
8、进出水口设计
（1）进水管。两
组反应池合建，进
水与回流污泥进入
进水竖井，经混合
后经配水渠、
进水潜孔进入缺氧
池。
单组反应池进水管
设计流量Q1＝
(
mb
q
2g
)
2
/
3
进水管设计流速
v1=
0.347 m3/s 0.8 m/s
3725.96 m3
4m 931.49 m2
＝
混合液悬浮固体浓 度X（MLSS）＝
污泥回流比R＝X/ （XR-X)=
（2）混合液回流 比R内计算
总氮率ηN＝（进水 TN-出水TN）/进水
TN＝
混合液回流比R内＝
η/(1η)=
6、剩余污泥量 （1）生物污泥产 量
8000
mg/L(r为考虑污泥在沉淀池中停留时间、池深、污 泥厚度等因素的系数，取
1.2
4000 mg/L
100%
(一般取50 ～100％）
62.50% 167%
PX
YQ(S0 S) 1 Kdc
(2)非生物污泥量PS
PS＝Q（X1-Xe）＝
(3)剩余污泥量ΔX
ΔX＝PX+PS＝
设剩余污泥含水率
按
1525.5 kg/d
1020 kg/d 2545.5 kg/d
99.20% 计算
7、反应池主要尺 寸计算 （1）好氧反应池
曝气池内平均溶解
氧浓度C＝
所在地区大气压力
p=
因海拔高度不高引
起的压力系数ρ＝
p/101300=
曝气池水深H=
4m
曝气头距池底距离
0.2 m
曝气头淹没深度＝
3.8 m
曝气头处绝对压力 pb=p+9800H=
138540 Pa
曝气头氧转移效率 EA=
20%
0.85 0.95
2 mg/L 101300 Pa
Δh： p= （8）曝气器数量 计算 A、按供氧能力计 算 曝气器供氧能力 qc： 曝气器数量 n1=SORmax/qc=
供风管 道沿程 阻力 供风管 道局部 阻力 曝气器 淹没水 头 曝气器 阻力， 取 富余水 头取
p=h1+h2+h3 +h4+Δh
9742.75 m3/h= 0.001 MPa
0.001 MPa
1534.57 kgO2/d
6875.89 kgO2/d＝
9754.96 kgO2/d＝
1.64
kgO2/kgB OD5
286.50
kgO2/ h
406.46
kgO2/ h
（6）标准需氧量
SOR
AOR Cs(20) (Csb(T ) C) 1.024(t20)
氧总转
0.038 MPa
0.004 MPa
0.005 MPa 0.049 MPa=
0.14
kgO2/(h· 个)
4175 个
114.45 m3/mi n
162.38 m3/mi n
49 Kpa
B、以曝气器服务 面积校核 单个曝气器服务面 积f=F/n1= （9）供风管道计 算 A、干管。供风干 管采用环状布置 流速v=
一、生物脱氮工艺 设计计算 （一）设计条件：
设计处理水量Q＝ 总变化系数Kz= 进水水质： 进水CODCr= BOD5=S0= TN= NH4+-N= 碱度SALK= SS= VSS=
f=VSS/SS=
夏季平均温度T1＝
冬季平均温度T2＝
30000 m3/d= 1.42
350 mg/L 160 mg/L
硝化反应所需的最
小泥龄θcm=
设计污泥龄θc=
（3）好氧区容积V1
V1
Y cQ(S0 S ) X V (1 K d c )
=
4.041 d 12.122 d
7451.9 m3
好氧区水力停留时 间t1=
5.96 h
2、缺氧区容积V2
（1）需还原的硝 酸盐氮量计算
V2
NT 1000 qdn,T X V
（1）估算出水溶 解性BOD5（Se)
S
Sz
1.42
VSS TSS
TSS（1
ekt
)
（2）设计污泥龄
6.41 mg/L
计算
硝化速率
N
0.47e0.098(T 15)
N
N 10(0.05T
1.158)
O2 kO2
O2
1
0.833(7.2
pH)
低温时μN(14)＝
0.247 d-1
2 mg/L 3
3
矩形堰流量公式： Q3 0.42 2gbH 2 1.866b H3/2
出水流量Q3=
堰宽b=
堰上水头H=
出水孔孔口流速v3=
孔口过水断面积A3=
(5)出水管。
管道流速v4=
(
m b
q
2
g
)
2
/
3
管道过水断面积A4=
0.347 m3/s 6m
0.099 m 0.6 m/s
0.579 m2
0.8 ms/ 0.434 m2
40 mg/L 30 mg/L 280 mg/L 180 mg/L 126 mg/L 0.7
25 ℃ 14 ℃
1250.00 m3/h=
出水水质： CODCr= BOD5=Sz= TN= NH4+-N= pH＝ SS=Ce=
曝气池出 水溶解氧 硝化反应 安全系数
0.35 m3/s
100 mg/L 20 mg/L 15 mg/L 8 mg/L 7.2 20 mg/L
6m 51.7 m 1.50 8.62 5m
1267.05 m3
4.1 m 309.04 m2
18.0 m 17.2 m
进水管管径d1=
4Q1 v
0.743 m
校核管道流速 v=Q/A
=
（2）回流污泥入
口：
0.902 m/s
设计流量Q2=Q=
(
mb
q
2g
)
2
/
3
污泥回流渠道设计
流速v2=
0.347 m3/s 0.7 m/s
出水管管径d4= 4 Q 4
v
校核管道流速v= 9、设计需氧量 AOR=碳化需氧量+ 硝化需氧量-反硝 化脱氮产氧量＝
0.743 m 0.902 m/s
取d4=
0.7 m
(去除BOD需氧量剩余污泥中BOD氧 当量)+(氨氮硝化 需氧量-剩余污泥 中氨氮的氧当量)
反硝化 - 脱氮产
氧量
（1）碳化需氧量 D1：
NW
0.124
Y(S0 S) (1 K d c )
=
(θ为温度 系数，取 1.08）
2534.1 m3 2.03 h
9986.0 m3
7.14 mg碱度； 0.1 mg碱度；
7.11 mg/L 24.89 mg/L
17.89 mg/L 536.56 kg/d
kgNO3-0.076 N/kgMLVS
渠道断面积A＝ QR/v2=
渠道断面b×h= 校核流速v= （3）进水竖井 进水孔过流量：Q' ＝（1+R）×Q/n＝ 孔口流速v'= 孔口过水断面积 A'=Q'/v'=
0.496 m2 1×
0.694 m/s
0.6 m/s 0.579 m2
取d1=
0.7 m
0.5 m 0.347 m3/s
(4)出水堰及出水 竖井
1.00
气泡离开水面时含 氧量Qt=
夏季清水氧饱和度 CS(25)= Cs(20)= 冬季清水氧饱和度 Cs(10)＝
曝气池内平均溶解 氧饱和度
夏季平均标准需氧 量SOR(25)= 最大时标准需氧量 SORmax=
夏季平均空气用量 QF(25)＝ SOR(25)/0.3/EA=
21(1 - E A ) 79 21 (1 E A )
设
曝气池有效水深h= 曝气池单座有效面 积A单＝V单/h=
采用
曝气池长度L＝A单 /B= 校核宽深比b/h= 校核长宽比L/b=
曝气池超高取
座曝气 池，每 2 座容积V 单＝ V/n=
廊道， 3 廊道宽
b=
m，曝气 1 池总高
度H=
（2）缺氧池尺寸
设
缺氧池有效水深h= 缺氧池单座有效面 积A单＝V单/h= 缺氧池长度L＝好 氧池宽度＝ 缺氧池宽度B＝ A/L=
微生物同化作用去 除的总氮
被氧化的氨氮＝进 水总氮量-出水氨 氮量-用于合成的 总氮量＝ 所需脱硝量＝进水 总氮量-出水总氮 量-用于合成的总 氮量＝ 需还原的硝酸盐氮 量NT＝ （2）反硝化速率 qdn,T＝qdn,20θT-20 ＝ （3）缺氧区容积V2 ＝
缺氧区水力停留时 间t2=V2/Q=
3、曝气池总容积V ＝V1+V2＝ 系统总污泥龄＝好 氧污泥龄+缺氧池 泥龄＝ 4、碱度校核 每氧化1mgNH4+-N需 消耗 去除1mgBOD5产生
10 m/s
管径d= 4 Q v
B、支管。单侧供 气支管（布气横 管） 支管空气流量Q= 流速v=