水污染控制工程：第四章 污水的好氧生物处理--活性污泥法2除磷脱氮工艺设计
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℃）
城镇污水处理厂工艺设计(生物脱氮除磷工艺)水污染课程设计精品
目录1．设计任务书 (3)2.设计说明书 (4)2.1 工程概况 (4)2.2污水处理厂设计规模及污水水质 (5)2.2.1 设计规模 (5)2.2.2 污水水质及污水处理程度 (5)2.3 污水处理厂工艺设计 (5)2.3.1污水处理工艺设计要求 (5)2.3.2污水处理工艺选择 (6)2.3.3污泥处理工艺选择 (10)2.4 污水处理厂工程设计 (12)2.4.1污水处理厂总平面设计 (12)2.4.2污水处理厂总高程设计 (15)2.5 各主要构筑物及设备说明 (16)2.5.1粗格栅间 (16)2.5.2水提升泵房 (17)2.5.3细格栅间 (17)2.5.4曝气沉砂池 (18)2.5.5氧化沟 (18)2.5.6二沉池 (19)2.5.7 接触池 (19)2.5.8加氯间 (20)2.5.9污泥回流泵房 (20)2.5.10污泥浓缩池 (21)2.5.11污泥脱水间 (21)2.5.12其他建筑物 (21)3.设计计算书 (22)3.1 设计依据 (22)3.2设计流量 (22)3.3格栅设计 (23)3.3.1设计参数 (23)3.3.2设计计算 (23)3.4曝气沉砂池 (28)3.4.1设计参数 (28)3.4.2设计计算 (28)3.5氧化沟 (30)3.5.1设计参数 (30)3.5.2设计计算 (30)3.6辐流式二沉池 (36)3.6.1设计参数 (36)3.6.2 设计计算 (36)3.7消毒池 (38)3.7.1设计参数 (38)3.7.2 设计计算 (38)3.8液氯投配系统 (39)3.8.1设计参数 (39)3.8.2设计计算 (39)3.9计量堰 (39)3.10泥回流泵房 (40)3.11浓缩池 (40)3.12泥脱水间 (41)4.污水厂成本概算 (41)4.1 水厂工程造价 (41)4.1.1 计算依据 (41)4.1.2 单项构筑物工程造价计算 (41)4.2 污水处理成本计算 (43)参考文献 (44)课程设计任务书城镇污水处理厂工艺设计（生物脱氮除磷工艺）1．设计任务书一、设计任务根据所给的其他原始资料,设计污水处理厂,具体内容包括:(1)确定污水处理厂的工艺流程,选择处理构筑物并通过计算确定其尺寸；(2)画出污水厂的工艺流程图内容；(3)编写设计说明书、计算书。
第四章 污水的好氧生物处理--活性污泥法2除磷脱氮工艺设计
5）氧化沟工艺
曝气池
进水
厌氧
好氧
缺氧
二沉池
出水
回流活性污泥
剩余污泥
重点：
各种脱氮、除磷工艺的类型和特点。 脱氮/除磷工艺设计计算要点。
污水的好氧生物处理 ——运行、管理
内容
1）活性污泥法启动 2）活性污泥的运行管理 3）常见的问题与对策
1）启动与试运行
(1) 活性污泥的培养与驯化 接种污泥： ①同类污水厂的剩余污泥； ②粪便污水等。 培养方法： ①间歇培养法； ②流量分阶段直接培养法； ③全流量连续直接培养法； 驯化方法： ①异步驯化法（先培养后驯化）； ②同步驯化法
• b.好氧区容积计算
根据污泥泥龄计算曝气池体积公式：
QYθ co (S0 Se) V Xv(1 K d θ co )
6） 生物脱氮工艺计算
c.需氧量计算
去除有机物的需氧量加上氨氮硝化需氧量。前置反硝化系 统中，需扣除还原硝酸盐提供的氧当量。
O2 = Q (S0-Se）/0.68-1.42△Xv
直接污泥回流 沉淀池 石灰 含磷 污泥 含 磷 污 水
脱磷水
II 缓速搅拌 含磷污泥 混合池
释 磷 （厌氧） 池
脱磷污泥回流 （用于吸收磷）
含磷污水 生物除磷 化学除磷
3) 生物除磷工艺设计
1）厌氧区计算（水力停留时间法） Vp=Q· tp (tp=1-2h) 2）好氧区容积计算（污泥泥龄法）
QY(S0 Se) θ c V X(1 K d θ c)
微小絮体，出水透明度下降。
• 原因： 曝气过度；负荷下降，活性污泥自身
氧化过度；
• 对策：减少曝气；增大负荷量
3）常见问题与对策
8.2 脱氮、除磷活性污泥法工艺
七 脱氮、除磷活性污泥法工艺1 废水生物处理流程 2 二级处理出水水质 3 深度处理的对象和目标6/26/2014 10:26 AM水污染控制工程16/26/2014 10:26 AM水污染控制工程21 废水生物处理流程 2 二级处理出水水质 3 深度处理的对象和目标6/26/2014 10:26 AM水污染控制工程3 二级处理出水水质 BOD5: 20～30mg/L COD: 40～100mg/L SS: 20 ～30mg/L TN: 20～50mg/L P: 6～10mg/L 此外，含有较多的细菌、重金属离子等。
传统活性污泥法总氮去除率约为10-20%，总磷去除率 约为5-20%。
6/26/2014 10:26 AM水污染控制工程4为了帮助保护您的隐私，Po werPoint 禁止自动下载此外部图片。
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太湖的富营养化 什么是蓝藻？蓝藻又称蓝绿藻，是一种最原始、最古老 的藻类植物。
蓝藻在地球上出现在距今35亿至 33 亿年前，现在已知 1500 多种，分布十分广 泛，遍及世界各地，但主要为淡水产。
有少数 可生活在 60℃至 85℃的温泉中，有些种类和 真菌、苔藓、蕨类和裸子植物共生。
在一些营养丰富的水体中，有些蓝藻常于 夏季大量繁殖，并在水面形成一层蓝绿色而有 腥臭味的浮沫，称为“水华”，加剧了水质恶 化，对鱼类等水生动物，以及人、畜均有较大 危害，严重时会造成鱼类的死亡。
6/26/2014 10:26 AM水污染控制工程56/26/2014 10:26 AM水污染控制工程66/26/2014 10:26 AM水污染控制工程71 废水生物处理流程 2 二级处理出水水质 3 深度处理的对象和目标去除悬浮物和胶体 去除溶解性有机物 去除无机盐 消毒杀菌6/26/2014 10:26 AM水污染控制工程8（一） 生物脱氮工艺 废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮四种 形式存在。
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。
水污染控制-4-5去除有机污染物的活性污泥法过程设计(课件模板)
u
1
K (1 K ) S (Yr K ) 1
出水有机物浓度仅仅是污泥龄和动力学参数 的函数，与进水有机物浓度无关。
《水污染控制工程》 第四章
曝气池 二沉池 进水 Q,S0,X0 Se, X, V (1+R)Q, Se,X 出水 (Q-QW),Se,Xe
u C
u
1
d
d
1
C
μ:活性污泥的比增长速率，g（新细胞）/[g（细胞） · d] 通过控制污泥泥龄，可以控制微生物的比增长速率 及系统中微生物的生理状态。
《水污染控制工程》 第四章
1 dS Y ( ) K S d C X dt e dS S ( ) r C max d dt K S dS ( ) :底物利用速率，gBOD5/（m3 · d) dt rmax:最大比底物利用速率，gBOD5/（gVSS · d) KS:饱和常数，r=rmax/2时的底物浓度，gBOD5/m3
确定曝气池的体积、剩余污泥量和需氧量。已知下列条件： （1）污水温度为20℃； （2）曝气池中混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）同混合液悬浮固 体（MLSS）之比为0.8； （3）回流污泥SS浓度为10000mg/L； （4）曝气池中MLSS为3500 mg/L； （5）设计的θc为10d； （6）出水中含有15mg/L生物固体，其中65％是可生化的； （7）污水中含有足够的生化反应所需的氧、磷和其他微量元素； （8）污水流量的总变化系数为1.5。
应把整个系统作为整体来考虑，包括曝气池、二沉池、曝 气设备、回流设备等，甚至包括剩余污泥的处理处置。 主要设计内容： （1） 工艺流程选择； （2） 曝气池容积和构筑物尺寸的确定； （3）二沉池澄清区、污泥区的工艺设计； （4） 供氧系统设计； （5）污泥回流设备设计。 主要依据：水质水量资料 生活污水或生活污水为主的城市污水：成熟设计经验 工业废水：试验研究设计参数
水污染控制工程生物脱氮除磷工艺
1 厌氧—好氧生物除磷工艺（A－O工艺） 2 Phostrip除磷工艺
硝化：NH 3 3/2O2 亚硝化菌 NO-2 H2O H
NO-2 1/2O硝酸菌 NO3NH3 2O2 硝化菌 NO3- H2O H
（1）好氧状态：DO≥2mg/L；1gNH3-N完全 硝化需氧4.57g——硝化需氧量。
（2）消耗废水中的碱度：1gNH3-N完全硝化 需碱度7.1g（以CaCO3计），废水中应有足 够的碱度，以维持PH值不变。
反硝化：6NO
3
5CH3OH 反硝化菌5CO2
3N2
7H2O
6OH-
在反硝化菌代谢的同时，伴随着在反硝化菌的合成：
3NO3- + 14CH3OH+CO2+3H+→3C5H7NO2+19H2O 反硝化反应可使有机物得到分解氧化，实际是利用了硝酸盐
中的氧，每还原1gNO3—N所利用的氧量约2.6g。
DO<0.5mg/L，一般为0.2~0.3mg/L（处于缺 氧状态。
搅拌
原污水
混合液回流
搅拌
N2
厌氧反应器
缺氧反应器
好氧反应器
磷释放
脱氮
污泥回流
BOD 去除、硝化 磷吸收
传统A2O工艺
沉淀池 处理出水
剩余污泥
污泥回流 混合液回流
泥
序批池
预水
厌厌
缺
好
缺分
氧氧
活性污泥法脱氮除磷工艺设计计算
一、生物脱氮工艺设计计算（一）设计条件：设计处理水量Q＝30000m 3/d=1250.00m 3/h=0.35m 3/s总变化系数Kz= 1.42进水水质：出水水质：进水COD Cr =350mg/L COD Cr =100mg/L BOD 5=S 0=160mg/L BOD 5=S z =20mg/L TN=40mg/L TN=15mg/L NH 4+-N=30mg/L NH 4+-N=8mg/L 碱度S ALK =280mg/L pH＝7.2SS=180mg/L SS=C e =20mg/LVSS=126mg/L f=VSS/SS=0.7曝气池出水溶解氧浓度2mg/L 夏季平均温度T1＝25℃硝化反应安全系数K=3冬季平均温度T2＝14℃活性污泥自身氧化系数Kd=0.05活性污泥产率系数Y＝0.6混合液浓度X＝4000mgMLSS/L SVI＝15020℃时反硝化速率常数q dn,20＝0.12kgNO 3--N/kgMLVSS 曝气池池数n=2 若生物污泥中约含12.40%的氮用于细胞合成（二）设计计算1、好氧区容积V1计算（1）估算出水溶解性BOD 5（Se)6.41mg/L（2）设计污泥龄计算硝化速率低温时μN(14)＝0.247d -1硝化反应所需的最小泥龄θcm =4.041d 设计污泥龄θc =12.122d（3）好氧区容积V 1=7451.9m 3好氧区水力停留时间t 1=5.96h=-⨯⨯-=-)1TSS TSSVSS42.1kt z e S S （[][])2.7(833.011047.022)158.105.0()15(098.02pH O k O N N e O T T N --⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=--μ)1()(01c d V c K X S S Q Y V θθ+-=2、缺氧区容积V 2（1）需还原的硝酸盐氮量计算微生物同化作用去除的总氮=7.11mg/L被氧化的氨氮＝进水总氮量-出水氨氮量-用于合成的总氮量＝24.89mg/L 所需脱硝量＝进水总氮量-出水总氮量-用于合成的总氮量＝17.89mg/L 需还原的硝酸盐氮量N T ＝536.56kg/d （2）反硝化速率q dn,T ＝q dn,20θT-20＝(θ为温度系数，取1.08）0.076kgNO 3--N/kgMLVSS（3）缺氧区容积V 2＝2534.1m 3缺氧区水力停留时间t 2=V 2/Q=2.03h3、曝气池总容积V＝V 1+V 2＝9986.0m 3系统总污泥龄＝好氧污泥龄+缺氧池泥龄＝16.24d4、碱度校核每氧化1mgNH 4+-N需消耗7.14mg碱度；去除1mgBOD 5产生0.1mg碱度；每还原1mgNO 3--N产生3.57mg碱度；剩余碱度S ALK1=进水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+去除BOD 5产生碱度＝181.53mg/L>100mg/L(以 CaCO 3计）5、污泥回流比及混合液回流比（1）污泥回流比R计算＝80001.2混合液悬浮固体浓度X（MLSS）＝4000mg/L 污泥回流比R＝X/（X R -X)=100%(一般取50～100％）（2）混合液回流比R 内计算总氮率ηN ＝（进水TN-出水TN）/进水TN＝62.50%混合液回流比R 内＝η/(1-η)=167%6、剩余污泥量（1）生物污泥产量1525.5kg/d(2)非生物污泥量P SP S ＝Q（X 1-X e ）＝1020kg/d (3)剩余污泥量ΔX ΔX＝P X +P S ＝2545.5kg/d 设剩余污泥含水率按99.20%计算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VT dn T X q N V ,21000⨯=)1()(124.00c d W K S S Y N θ+-=r SVIX R 610==+-=c d X K S S YQ P θ1)(07、反应池主要尺寸计算（1）好氧反应池设2座曝气池，每座容积V 单＝V/n=3725.96m 3曝气池有效水深h=4m 曝气池单座有效面积A 单＝V 单/h=931.49m 2采用3廊道，廊道宽b=6m 曝气池长度L＝A 单/B=51.7m 校核宽深比b/h= 1.50校核长宽比L/b=8.62曝气池超高取1m，曝气池总高度H=5m （2）缺氧池尺寸设2座缺氧池，每座容积V 单＝V/n=1267.05m 3缺氧池有效水深h=4.1m 缺氧池单座有效面积A 单＝V 单/h=309.04m 2缺氧池长度L＝好氧池宽度＝18.0m 缺氧池宽度B＝A/L=17.2m8、进出水口设计（1）进水管。
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
水污染控制工程废水好氧生物处理工艺——活性污泥法
污泥龄也称固体平均停留时间或细胞平均停留时间 污泥龄是影响活性污泥处理效果的重要参数。
水力停留时间是指水在处理系统中的停留时间，单 位也是d。HRT＝V/Q，V是曝气池的体积；Q是 废水的流量。
对于推流式活性污泥法，氧的最大需要量出现在污水与污 泥开始混合的曝气池首端，常供氧不足。供氧不足会出现 厌氧状态，妨碍正常的代谢过程，滋长丝状菌。供氧多少 一般用混合液溶解氧的浓度表示。
混合液是曝气池中污水和活性污泥混合后的混合悬 浮液。
混合液固体悬浮物数量是指单位体积混合液中污泥 的含量，单位为mg/L或g/L，工程上还常用kg/m3。
它是计量曝气池中活性污泥数量多少的指标。
指混合液悬浮固体中的有机物的重量，单位为 mg/L、g/L或kg/m3。
把混合液悬浮固体在600℃焙烧，能挥发的部分 即是挥发性悬浮固体，剩下的部分称为非挥发性 悬浮固体（MLIVSS）。
向生活污水注入空气进行曝气，并持续一段 时间以后，污水中即生成一种絮凝体。这种 絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构 成，它有巨大的表面积和很强的吸附性能， 称为活性污泥 。
活性污泥通常为黄褐色絮状颗粒，其直径一 般为0.02－2mm，含水率一般为99.2－ 99.8％，密度因含水率不同而异，一般为 1.002－1.006g/cm3。
1、污泥负荷 在(M活LS性S污)的泥重法量中比，值一(f般oo将d有t机o b物io（mBaOsDs,5F）:M与)活，性称污为泥污泥
负荷，一般用N表示。 污泥负荷又分为重量负荷和容积负荷。 重污量泥负在荷单位(o时rg间an内ic所lo承ad受in的gBrOaDte5,量N，S）单即位单为位kg重B量O活D5性
水污染控制工程第四章第五六节
五、A2/O工艺设计要点及设计参数(自学） 常用生物脱氮除磷设计参数见表12－5。（P162） 1、设计参数 COD / TKN 8 （1）营养物 TP / BOD5 0.06 (2)DO： 好氧段DO 2.0mg / L
厌氧段DO 0.2mg / L, 缺氧段DO 0.5mg / L
剩余污泥
由两级缺氧好氧工艺组成，脱氮效率高，运行费用低。
6、同步硝化反硝化（SND）过程 指在没有明显设置缺氧区的活性污泥法系统内总 氮被大量去除的过程。 三种理论解释: 反应器DO分布不均理论 ：由于充氧、混合不均， 在反应器内部形成局部缺氧区－好氧区，发生 硝化反硝化反应，如氧化沟内。 缺氧微环境理论：在活性污泥絮体或生物膜上 存在DO梯度，发生硝化、反硝化。 微生物学理论：有研究证实存在好氧反硝化菌 和异氧硝化菌。
D 4A
（3）有效水深h2（m） h2 q t
（4）污泥部分所需容积V（m3)
t――沉淀时间，h；D/h2=6～12；
V
S--每人每日湿污泥量，L/d· 人 N--设计人口数，人；T—排泥时间间隔，d
S N T 1000 n
（5）泥斗容积 2
V1 3
R h1 h2
h5 ( r1 r22 r1 r2 )
解：（1）判断是否可采用A2/O工艺
TP 4.5 0.032 0.06 BOD5 140
COD 340 12.98 8 TN 26.2
满足要求。
(2)设计参数 Ls 0.15kgBOD5 /(kgMLSS d ) c 20d X XR 10000 / L mg
3、UCT工艺（P161)
污泥回流 污水 到缺氧池， 缺氧池混 合液回流 到厌氧池， 脱氮除磷 效果好。
污水处理生物除磷工艺设计
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。
水污染控制工程中国地质大学污水的好氧生物处理活性污泥法2
第三节 活性污泥法数学计算模型
• 1、底物降解模型 • 2、微生物增殖模型
中 国
劳伦斯和麦卡蒂（Lawrence－Mc Carty）模型
地 质
艾肯菲尔德（Eckenfelder）模型
大
麦金尼（Mckinney）模型
学
环 劳伦斯和麦卡蒂：最常用，完全混合式
境
学
院 2020年6月1日
罗朝晖
31
水处理工程
适用于对处理水水质要求高的小城镇
中
国
地 质
优点：1 剩余污泥量少
大 学
2 处理水稳定性高，水质好
3 对水质水量变化有较强的适应能力，可不设初
沉池 环
境 缺点：池体容积大，费用高。
学
院 2020年6月1日
罗朝晖
17
水处理工程
第六章 污水的好氧生物处理（二）－活性污泥法
5、接触稳定（吸附－再生）法
史密斯试验：
国三
地 质
种
大 学
池
型
环 境 学 院 2020年6月1日
第六章 污水的好氧生物处理（二）－活性污泥法
罗朝晖
8
机械曝气完全混合曝气池 水处理工程
第六章 污水的好氧生物处理（二）－活性污泥法
中 国 地 质 大 学
环
境
学
院 2020年6月1日
罗朝晖
9
鼓风曝气完全混合曝气池 水处理工程
第六章 污水的好氧生物处理（二）－活性污泥法
环 境
•
厌氧－缺氧－好氧
学
院 2020年6月1日
罗朝晖
29
水处理工程
第六章 污水的好氧生物处理（二）－活性污泥法
四、膜生物反应器（MBR）
《水污染控制工程》第四章 脱氮除磷
第一节 脱氮技术
在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌 的生长繁殖，即菌体合成过程，反应如下：
3NO
3
14 CH
3OH
CO 2
3H
3C5H7 NO 2
19H
2O
式中：C5H7NO2为反硝化微生物的化学组成。 （4-15） 反硝化还原和微生物合成的总反应式为：
NO
3
算法2：
6NO3 5CH3OH 反硝 化菌3N2 5CO2 7H2O 6OH-
CH3OH + 1.5O2 → CO2 + 2 H2O 1gN 反 硝 化 需 要 5/6 * 32.04186 /14=1.91gCH3OH ， 1.91gCH3OH 相 当 于 1.91*1.5*32/ 32.04186 =2.86gCOD
内循环（硝化液回流）
原污水
N2
反硝化 反应器 （缺氧）
碱
BOD去除、 硝化反应器
（好氧）
沉淀池 处理水
污泥回流
AO生物脱氮系统
剩余污泥
第一节 脱氮技术
工艺特征： （1）设置内循环，向前置的反硝化池回流硝化液； （2）在硝化反应过程中，将1mg/L的NH4+-N氧化为NO3--N消耗 100/14=7.14mg碱度（以CaCO3计），在反硝化过程中还原1mg NO3-N产生50/14=3.57mg碱度。在AO系统中，反硝化产生的碱度可补偿 硝化反应消耗的一半碱度； （3）对含氮不高的废水（如生活污水、城市污水等）可不必另行投 碱以调节pH； （4）流程比较简单，勿需外加碳源，投资和运行费用低； （5）沉淀池进水来自硝化反应器，含有一定的硝酸盐，在沉淀池内 停留时间过长会发生反硝化，使污泥上浮，处理水质恶化；脱氮率 在90%以下；
第四章污水生物处理脱氮除磷6课时ppt课件
6N3O 5CH 3OH 厌 氧 菌 5CO 23N27H2O6OH
还原1mg需要2.47mg 甲醇（合3.7mgCOD）
还原1mg硝酸盐氮产 生3.57mg碱度和
0.45mgVSS(新细胞)
适宜温度15～30℃； pH7.0～7.5； BOD5/TKN＞3不需要 外加碳源
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
硝化曝气池，投 碱以维持pH 值
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
生物法除氮
处理工艺
利用原水中的有机物为碳源 和第一好氧池中回流的含有 硝态氮的混合液进行反硝化
反应。脱氮已基本完成
进一步提高脱氮效率， 废水进入第二段反硝化 反应器，利用内源呼吸
制约因素：DO＞
对硝化影响大一般＜3，
0.5mg/L，一般
BOD负荷
1.5～2.0mg/L
≤0.1kgBOD5/kgMLSS Nhomakorabead在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
氮的去除
生物法除氮
• 硝化过程影响因素：
水污染控制工程
第四章 污水生物处理 （脱氮除磷）
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
第五节 生物脱氮除磷技术p147
• 随着城市人口的集中和工农业的发展，水体的富 营养化问题日益突出。目前中国的某些湖泊，如 昆明滇池，江苏太湖，安徽巢湖等都已出现不同 程度的富营养化现象。
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6） 生物脱氮工艺计算
• a.缺氧区容积计算
Vn Q(Nk - Nte) - 0.12 △Xv KdeXv
Vn :缺氧池容积，m3; Kde :反硝化速率，gNO3--N/(gMLVSS·d); Nk,Nte:进出水总氮浓度，g/m3; Xv :混合液挥发性悬浮固体浓度，g/m3; △Xv :剩余污泥量Gmlvss/d。
c
按表观产率系数计算：△Xv Yobs(S0 Se)Q
c. 需氧量的计算
耗氧量= 去除的bCOD-合成微生物的COD O2 = Q (S0-Se）/0.68-1.42△Xv
回顾： 脱氮除磷基本理论
➢生物脱氮：
1）好氧硝化
NH4++2O2
NO3- (NO2-) +2H++H2O
2）缺氧反硝化
C6H12O6 + 4 NO-3 (NO2-)
活性污泥法设计 ——除磷脱氮
回顾： 活性污泥法设计计算
a. 曝气池体积的设计计算
– 有机物负荷率法
V QS0 QS0 LsX Lv
– 污泥泥龄法
V
QY(S0 Se)θ·c
X(1
K
θ
dc
)
– 水力停留时间法
HRT V Q
回顾： 活性污泥法设计计算
b.剩余污泥计算
按污泥泥龄计算:
△X
VX θ
2）前置缺氧-好氧生物脱氮工艺
原污水
污水内循环
碱
反硝 化池
曝气池
沉淀池 出水
回流污泥
剩余污泥
3）后置缺氧-好氧生物脱氮工艺
原污水
曝气池
缺氧
沉淀池 出水
回流污泥
剩余污泥
4）Bardenpho生物脱氮工艺
原污水
曝缺气氧池 好氧
缺氧 好氧
沉淀池 出水
回流污泥
剩余污泥
5）同步硝化反硝化
机理： a.反应器DO分布不均理论 b.缺氧微环境理论 c.微生物学解释：好氧反硝化菌和异氧硝化菌。
6CO2 + 6H2O+2N2
➢生物除磷：
1）(聚磷菌)厌氧释磷 2）好氧/缺氧吸磷
脱氮、除磷工艺设计
1 脱氮工艺及设计 2 除磷工艺及设计 3 脱氮除磷工艺 4 生物除磷脱氮的影响因素
1 生物脱氮工艺
1）三段生物脱氮工艺 2）前置缺氧-好氧生物脱氮工艺 3）后置缺氧-好氧脱氮工艺 4）Bardenpho生物脱氮工艺 5）同步硝化反硝化
6） 生物脱氮工艺计算
• b.好氧区容积计算
µn µnm( Na ) Kn Na
θ co
1 F
µn
µ n：硝化菌比生长速率，d-1； µ nm：硝化菌最大比增长速率,d-1； Na：氨氮浓度, g/m3； Kn：硝化作用中半速率常数，g/m3。
θco：好氧区设计污泥泥龄，d。
6） 生物脱氮工艺计算
污水的好氧生物处理 ——运行、管理
5）同步硝化反硝化
NH3+ O2 NADH2
HNO2
NAD+
NH2OH + H20
NADH2
NAD+ 0.33N2 + 1.33H2O+ 0.33NO2-
6） 生物脱氮工艺计算
• a.缺氧区容积计算
NNOr = VnKdeXv
NNOr:缺氧池去除的硝酸盐量，g/d;
Vn :缺氧池容积，m3; Kde :反硝化速率，gNO3--N/(gMLVSS·d); Xv :混合液挥发性悬浮固体浓度，g/m3;
水
含磷污泥
脱磷污泥回流 （用于吸收磷）
含磷污水 生物除磷 化学除磷
3) 生物除磷工艺设计
1）厌氧区计算（水力停留时间法）
Vp=Q·tp
(tp=1-2h)
2）好氧区容积计算（污泥泥龄法）
V
QY(S0 Se) •θc
X(1
K
θ
dc
)
θc:2-3d
3 脱氮除磷工艺
1）A2/0工艺 2）改良Bardenpho工艺 3）UCT及改良UCT工艺 4）SBR工艺 5）氧化沟工艺
2）改良Bardenpho工艺
进水
回流
厌氧 缺氧
好氧
缺氧
好 氧
二沉池 出水
回流污泥
剩余污泥
3） UCT及改良UCT工艺
污水
缺氧回流
厌氧
缺氧
好氧
好氧(硝酸盐)回流 回流污泥
二沉池 出水 剩余污泥
3） UCT及改良UCT工艺
进水
回流1 曝厌气氧池 缺氧
回流2 缺氧 好氧
沉淀池 出水
回流污泥
剩余污泥
O2 = Q (S0-Se）/0.68-1.42△Xv
前置反硝化
+4.75[Q(Nk-Nke)-0.12 △Xv]
-2.86 [Q(Nt-Nke-Noe)-0.12 △Xv]
注：4.75-氨氮的氧当量系数；2.86-单位硝酸盐还原提供 的氧当量。
2 生物除磷工艺
1）Ap/O工艺 2）Phostrip除磷工艺
1）三段生物脱氮工艺
进水 曝气池
沉淀池 I
碱 硝化池
沉淀池 II
反硝 化池
沉淀池 出水 III
回流污泥 剩余污泥 回流污泥 剩余污泥 回流污泥 剩余污泥
投加外碳源两段生物脱氮工艺
进水 初沉池 I
曝气池
除碳、硝化
硝化 沉淀池
II
甲醇
反硝 化池
沉淀池 出水 III
回流污泥 剩余污泥
回流污泥 剩余污泥
• b.好氧区容积计算
根据污泥泥龄计算曝气池体积公式：
V
QY
θ co
(S0
Se)
Xv(1
K
θ
d co
)
6） 生物脱氮工艺计算
c.需氧量计算
去除有机物的需氧量加上氨氮硝化需氧量。前置反硝化系 统中，需扣除还原硝酸盐提供的氧当量。
O2 = Q (S0-Se）/0.68-1.42△Xv
+4.75[Q(Nk-Nke)-0.12 △Xv]
1） A2/0工艺 (anaerobic-anoxic-oxic)
污水
厌氧
磷释放 氨化
内循环 氧吸磷
回流污泥（含磷污泥）
二沉池 出水 剩余污泥
1） 倒置A2/0工艺
污水Q
短暂 沉淀池
回流混合液(0-200%)Q
缺氧 厌氧
好氧
二沉池 出水
回流污泥(25%-100%)Q
剩余污泥
4） SBR工艺
进水 厌氧
好氧 缺氧
（搅拌） （曝气）
沉淀
出水
闲置
好氧 （曝气）
4 生物脱氮除磷工艺设计及影响因素
1）常用生物脱氮除磷工艺设计参数和特点 2）生物脱氮除磷影响因素 环境因素、工艺因素、污水成分。
5）氧化沟工艺
进水
厌氧
曝气池
好氧 缺氧
二沉池 出水
回流活性污泥 剩余污泥
重点：
各种脱氮、除磷工艺的类型和特点。 脱氮/除磷工艺设计计算要点。
1） Ap/O工艺
原污水
厌氧 磷释放
曝气池 好氧吸磷
沉淀池 出水
回流污泥（富含磷污泥）
剩余污泥 （富含磷污泥）
2） Phostrip除磷工艺
脱磷水回流
原污水 (含磷)
好氧吸磷
含磷污泥 +脱磷水
沉淀池 处理水
I
脱磷水
沉淀池 II
直接污泥回流 石灰
缓速搅拌 混合池
剩余污泥
含磷 污泥
排放
含 磷 污
释 磷 （厌氧） 池