水污染控制工程：第12章-污水除磷脫氮工藝設(shè)計

第12章活性污泥法

——除磷脫氮2023最新整理收集do

something例題[12-1]：EffluentInfluent(Q-Qw),

Se,XeQw,Se,XRRQ,Se,XRQ,S0,X0(1+R)Q,

Se,XV,Se,X(1)體積（有機負荷法)Ls:污泥負荷率(sludgeloading);(kgBOD5/kgMLSS·d)Lv:容積負荷率(volumetricloading);(kgBOD5/m3·d)Q:進水量(Influentflowrate);（m3/d)S0:進水平均BOD5值;（mg/L）X:池中污泥濃度(MLSS);（mg/L）應(yīng)用比較方便，但X和Ls確定需要經(jīng)驗。(1)體積（污泥泥齡法）θc:污泥齡(solidsretentiontime,SRT)，污泥停留時間,指處理系統(tǒng)（曝氣池）中微生物的平均停留時間。2）做系統(tǒng)底物(Substrate)的物料平衡：1）做系統(tǒng)活性污泥的物料平衡（massbalance）：3）根據(jù)微生物基本方程：忽略進水微生物濃度，代入θc(SRT)公式：污泥泥齡法計算曝氣池體積水力停留時間（HydraulicRetentionTime

HRT）(2)水力停留時間（HRT）b．根據(jù)污泥產(chǎn)率系數(shù)(yieldcoefficient)或表觀產(chǎn)率系數(shù)(observedyieldcoefficient)計算Y：產(chǎn)率系數(shù),kgMLVSS/kgBOD。Yobs:表觀產(chǎn)率系數(shù)。Kd：內(nèi)源代謝系數(shù)，d-1.△Xv△Xv(3)剩余污泥計算

Sludgeproductioncalculation(3)剩余污泥計算

Sludgeproductioncalculationａ．按污泥泥齡計算（SRT)△X△Ｘ：剩余污泥量,gVSS/d。

(4)污泥回流比計算(RASratio)根據(jù)曝氣池污泥衡算：Q:廢水設(shè)計流量(Influentflowrate),m3/h；R:污泥回流比(RASratio)；X:曝氣池污泥濃度(MLSS),一般2000-4000mg/L;XR:回流污泥濃度，SVI=100,相應(yīng)XR=10000mg/L,a.根據(jù)有機物降解需氧率和內(nèi)源代謝需氧率計算O2=a’Q(S0－Se)＋b’VXvO2

：需氧量,kgO2/d;O2max

：最大需氧量；a’：活性污泥微生物對有機物氧化過程的需氧率，(kgO2/kgBOD)b’：活性污泥內(nèi)源代謝的自身氧化過程的需氧率，(d-1)；K：日變化系數(shù)。1.2。

——生活污水，a通常取值0.42-0.53；0.188-0.11。O2max=k·O2(5)需氧量(Oxygendemand)計算b.根據(jù)微生物對有機物的氧化分解需氧量計算(5)需氧量(Oxygendemand)計算O2=Q(bCOD0－bCODe)-1.42△XvbCOD:可生物降解的COD濃度，g/m3；1.42：污泥的氧當(dāng)量系數(shù)，完全氧化1個單位的細胞，需要

1.42單位的氧。0.68：BOD5=0.68BODL△Xv：剩余污泥量，gMLVSS/d。耗氧量=去除的bCOD-合成微生物的CODO2=Q(S0-Se）/0.68-1.42△Xv(6)供氣量(Airsupply)計算O2：需氧量；（kgO2/h）Os：標(biāo)準(zhǔn)條件下氧轉(zhuǎn)移量；（kgO2/h）Gs：供氣量；（m3/h）EA：曝氣設(shè)備氧傳遞效率（%）。

——一般O2占Os60%-75%.1.脫氮工藝(Nitrogen-removalprocess)2.除磷工藝(Phosphorus-removalprocess)3.脫氮除磷工藝及設(shè)計(Processdesign)4.生物除磷脫氮的影響因素(Affectingfactors)12.5生物脫氮、除磷工藝

(Processesforbiologicalnutrientsremoval)生物脫氮：Nitrogenremoval1）好氧硝化(Nitrification)

2）缺氧反硝化(Denitrification)回顧：脫氮除磷基本理論NH4++2O2NO3-(NO2-)

+2H++H2O6CO2+6H2O+2N2C6H12O6+4NO-3(NO2-)

生物除磷(聚磷菌PAOs):Phosphorusremoval

1）厭氧釋磷

(AnaerobicPrelease)2）好氧/缺氧吸磷(anoxic/aerobicPuptake)生物脫氮流程圖有機氮NH4+-NNO2

-NNO3

-NNO2

-NN2①氨化作用亞硝化作用硝化作用②硝化作用③反硝化作用O2O2O2或無氧異養(yǎng)細菌氨氧化細菌（自養(yǎng)型）硝化細菌（自養(yǎng)型）有機物有機物反硝化細菌（異養(yǎng)型）反硝化細菌（異養(yǎng)型）好氧或厭氧條件堿度增大，pH值升高絕對好氧條件堿度下降，pH值降低絕對好氧條件堿度和pH值無變化堿度增大，pH值升高缺氧條件1）三段生物脫氮工藝(3-stage&two-sludge)2）前置缺氧-好氧生物脫氮工藝(Preanoxic)3）后置缺氧-好氧脫氮工藝(Postanoxic)4）Bardenpho生物脫氮工藝（Bardenphoprocess）5）同步硝化反硝化(SimultaneousNitrification-Denitrification)12.5生物脫氮、除磷工藝

Processesforbiologicalnutrientsremoval1.生物脫氮工藝

(Biologicalnitrogen-removalprocesses)1）三段生物脫氮工藝

Threestageprocess進水Influent回流污泥沉淀池I剩余污泥曝氣池

硝化池

出水反硝

化池回流污泥剩余污泥剩余污泥回流污泥沉淀池沉淀池IIIII堿alkali

aerobicnitrificationdenitrification

ReturnsludgewastesludgeReturnsludgewastesludgeEffluent投加外碳源兩段生物脫氮工藝

Twostageortwosludgeprocess進水

Influent沉淀池I剩余污泥除碳、硝化出水反硝

化池回流污泥剩余污泥回流污泥硝化

沉淀池初沉池IIIII甲醇曝氣池ReturnsludgewastesludgeReturnsludgewastesludge

aerobic/nitrificationDenitrification

Effluent2）前置缺氧-好氧生物脫氮工藝

Preanoxic-oxicprocessclarifier

沉淀池進水出水反硝

化池回流污泥剩余污泥污水內(nèi)循環(huán)堿alkali曝氣池

DenitrificationNitrification

ReturnactivatedsludgewastesludgeEffluentInfluentNitratefeed(Internalrecycle)

3）后置缺氧-好氧生物脫氮工藝

Postanoxic-oxicprocess沉淀池原污水出水缺氧

回流污泥剩余污泥曝氣池

ReturnactivatedsludgewastesludgeNitrificationDenitrification

InfluentEffluentclarifierOxicAnoxic甲醇4）Bardenpho生物脫氮工藝沉淀池原污水出水缺氧

回流污泥剩余污泥曝氣池缺氧

好氧

好氧

ReturnactivatedsludgewastesludgeInfluentEffluentClarifier

Anoxic

OxicAnoxicOxic

Mixed-liquorreturn5）同步硝化反硝化（SNdNprocess）機理：a.反應(yīng)器DO分布不均理論012沉淀池出水剩余污泥ReturnactivatedsludgewastesludgeEffluentClarifier回流污泥進水Influent奧貝爾(Orbal)Anoxic

Oxic5）同步硝化反硝化（SNdNprocess）機理：b.缺氧微環(huán)境理論缺氧

anoxic

zone好氧

aerobiczoneNH4+NO2-NO3-N2CO2O2BOD5）同步硝化反硝化（SNdNprocess）HNO2NH2OH+H200.33N2+1.33H2O+0.33NO2-NH3+O2NADH2NAD+NAD+NADH2c.微生物學(xué)解釋：好氧反硝化菌（aerobicdenitrifiers）和異氧硝化菌（heterotrophicnitrificationbacteria）。1）Ap/O工藝(anaerobic-oxic)2）Phostrip除磷工藝2.生物除磷工藝

(Biologicalphosphorus-removalprocesses)1）Ap/O工藝（phoredox）沉淀池原污水出水厭氧

磷釋放回流污泥（富含磷污泥）剩余污泥

（富含磷污泥）曝氣池

好氧吸磷ReturnactivatedsludgewastesludgeInfluentEffluentclarifieranaerobicoxic2）Phostrip除磷工藝脫磷水（厭氧）沉淀池脫磷污泥回流

（用于吸收磷）原污水

(含磷)釋磷池混合池好氧吸磷處理水含磷污泥

+脫磷水沉淀池脫磷水回流含磷污泥含磷污水含磷污泥緩速攪拌剩余污泥

排放直接污泥回流石灰III生物除磷化學(xué)除磷含磷污水1）A2/0工藝2）改良Bardenpho工藝3）UCT及改良UCT工藝4）SBR工藝5）氧化溝（OD）工藝3.脫氮除磷工藝

Combinednitrogen&phosphorusremovalprocess1）A2/0工藝

(Anaerobic-anoxic-oxic)二沉池污水出水缺氧

回流污泥（含磷污泥）剩余污泥磷釋放Prelease

氨化Ammoniation厭氧

好氧

脫氮

Denitrification硝化，Nitrification

好氧吸磷Puptake內(nèi)循環(huán)

InternalrecycleN2ReturnactivatedsludgewastesludgeInfluentEffluentSecondary

clarifieranaerobicanoxicoxic

1）倒置A2/0工藝

Pre-anoxicAAOprocess二沉池污水Q出水厭氧剩余污泥缺氧好氧回流混合液(0-200%)Q回流污泥(25%-200%)Q短暫

沉淀池分段進水

Stepfeed

內(nèi)循環(huán)

InternalrecycleReturnactivatedsludgewastesludgeInfluentEffluentSecondary

clarifier

anoxicanaerobicoxic

ShortHRT

clarifier2）改良Bardenpho工藝ModifiedBardenpho(5-stage)二沉池進水出水好氧回流污泥剩余污泥厭氧缺氧缺氧好氧回流InternalrecycleReturnactivatedsludgewastesludgeEffluentSecondary

ClarifierAnaerobicAnoxicOxicAnoxicOxic

Influent3）UCT及改良UCT工藝StandardUCT二沉池污水出水缺氧回流污泥剩余污泥厭氧

好氧缺氧回流好氧(硝酸鹽)回流Internalrecycle（aerobic）ReturnactivatedsludgewastesludgeInfluentEffluentSecondary

clarifieranaerobicanoxicoxic

Internalrecycle(anoxic)3）UCT及改良UCT工藝ModifiedUCT沉淀池進水出水缺氧回流污泥剩余污泥曝氣池厭氧缺氧好氧回流1回流2Internalrecycle2ReturnactivatedsludgewastesludgeInfluentEffluentSecondary

clarifieranaerobicanoxicanoxicoxic

Internalrecycle14)SBR工藝厭氧

（攪拌）沉淀出水進水好氧

（曝氣）缺氧AerobicFillDecantSettleAnoxicAnaerobicInfluentCASS工藝

(cyclicactivatedsludgesystem)連續(xù)進水鼓風(fēng)機潷水器剩余污泥出水污泥回流主反應(yīng)區(qū)選擇區(qū)CASS工藝CASS工藝CASS工藝

(cyclicactivatedsludgesystem)5）氧化溝(OxidationDitch)工藝回流活性污泥二沉池出水進水

氧化溝剩余污泥OxidationditchInfluentEffluentReturnactivatedsludgewastesludgeSecondaryclarifier好氧缺氧厭氧Carrousel2000出水回流門推流器前反硝化區(qū)污水與回流污泥表曝機好氧區(qū)好氧區(qū)缺氧區(qū)案例：氧化溝工藝設(shè)計回流活性污泥二沉池出水進水曝氣池剩余污泥好氧缺氧厭氧12.5生物脫氮、除磷工藝

Processesforbiologicalnutrientsremoval除磷脫氮氧化溝工藝設(shè)計

缺氧區(qū)(Anoxiczone)設(shè)計厭氧區(qū)(Anaearobiczone)設(shè)計好氧區(qū)(aerobiczone)設(shè)計需氧量(Oxygendemand)計算1）常用生物脫氮除磷工藝設(shè)計參數(shù)和特點2）生物脫氮除磷影響因素環(huán)境因素(Environmentalfactors)工藝因素(processparameters)污水成分(wastewatercharacteristics)。4.生物脫氮除磷影響因素

Factorsaffectingnutrientsremovalefficiency表12-5常見生物脫氮除磷工藝設(shè)計參數(shù)

Table12-5designparametersofbiologicalnutrientsremovalprocesses工藝processSRT(d)MLSS(mg/L)停留時間（HRT）/h污泥回流比/%內(nèi)回流比/%厭氧缺氧好氧An/O7～203000～4000—1～34～1250～100100～200Ap/O3～72000～40000.5～1.5—1～325～100—A2/O10～203000～40001～21～25～1025～100100～400倒置A2/O10～203000～40001～22～45～1025～1000～200UCT10～253000～40001～21～34～1280～100200～400（缺）

100～300（好）改良Bardenpho10～203000～40000.5～1.51～3（一

2～4（二段）4～12段）0.5～150～100200～400Phostrip5～201000～40008～121～34～1050～10010～20SBR20～403000～40001.5～31～32～4——硝化反應(yīng)的影響因素：溶解氧（DissolvedOxygen）：好氧條件(DO不小于1mg/l)，并能保持一定的堿度以維持穩(wěn)定的pH值(適宜的pH為8.0~8.4)；進水BOD：一般要求進水BOD5在15~20mg/l以下；溫度(Temperature)：適宜溫度為2