AAO脱氮除磷工艺设计与计算（一）

AAO脱氮除磷工艺设计及计算（一）

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概述

早期污水处理厂多以去除污水中BOD5和SS为目的，随着水质富营养化的严重，污水处理厂还需要有脱氮除磷的功能，AAO工艺应运而生。

原理与特点

AAO是厌氧一缺氧一好氧生物脱氮除磷工艺的简称。它在原来 A/O工艺基础上，嵌人一个缺氧池，并将好氧池出水的混合液回流到缺氧池中，同时实现磷的摄取和硝化脱氮过程，组合起来即为 AAO工艺。该工艺系统要达到较好的脱氮效果，其生化反应的有机负荷必须很低；通过排出富磷的剩余污泥达到除磷的目的，好氧池内有机负荷应维持在相对高的水平。所以AAO工艺需要严格控制溶解氧等条件。

该工艺 BOD₅去除率与普通活性污泥法基本相同， TP 的去除率可达50%~70%, TN 的去除率为40%~60%，剩余污泥中的磷含量在2.5％以上。

该工艺主要技术特点如下：

(1)工艺流程简单，水力停留时间少于其他同类工艺，基建投资相对较低；

(2)该工艺在厌氧、缺氧、好氧环境下交替运行，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能；

(3)该工艺一般情况下不需要额外投加碳源，厌氧、缺氧池只进行缓慢搅拌，节省运行费用

(4)常规活性污泥工艺改造成AAO施工比较方便。

(5)脱氮受到混合液回流比的影响比较大，除磷受回流污泥量影响比较大，工艺运行要求相对较高。

(6)沉淀池要防止生成厌氧状态，避免聚磷菌释放磷或反硝化产生氮气影响沉淀，导致出水水质降低。

(7)溶解氧含量也不宜过高，防止循环混合液对缺氧池产生影响。

设计参数

计算公式

1、厌氧池计算

(1)厌氧池容积 V₁，m³

V1=Qt₁/24

式中：V₁-厌氧池容积，m³

      t₁-厌氧池停留时间，h

      Q-进水流量，m³/d

(2)污泥浓度X , mg/L

X=R*X_r/(1+R)

式中：X_r为回流污泥浓度，mg/L

      R为污泥回流比，%

2、缺氧池计算

(1)混合液回流比r,%

r=(η*C_tn.in/ CN_ox.out)-1

式中：η为总氮发生硝化所占比例，取0.7~0.8

      C_tn.in为进水总氮浓度，mg/L

      C_Nox.out为二沉池出水NOX⁻-N浓度，mg/L

(2)反硝化速率q_D,T, gNO₃⁻-N/(gMLVSS.d)

q_D,T= qD,20*θ^(T-20)

式中：q_D,20为温度20℃时反硝化速率，gNO₃⁻-N/(gMLVSS.d),一般取0.12

       θ为温度系数，1.03~1.15

(3)缺氧池容积V₂，m³

式中：SNO为进水总氮浓度，mg/L

      S_Ne为出水总氮浓度，mg/L

      X_v为混合液挥发性悬浮物浓度，mg/L

      q_D,T为温度T℃时反硝化速率

(4)脱氮速度常数K_DN,mgN/(gMLSS.h)

K_DN=N₀*1000/24V₂X

式中：N₀为缺氧池N_OT-N负荷，kg/d，NOT-N表示NO₃⁻-N和NO₂⁻-N之和

3、好氧池计算V3，m³

式中：S₀进水BOD₅浓度，kg/ m³

      S_e出水BOD₅浓度，kg/ m³

      N_S为BOD₅污泥负荷，kgBOD₅/(kgMLSS.d)

4、剩余污泥量计算W，kg/d

W=YQL_r-bVX_V+Q(SS₀-SS_e)*50%

式中：Y为污产泥你率系数，kgMLVSS/(kgBOD₅.d),取0.5~0.7

      Q为平均日污水流量，m³/d

      L_r为生化反应池去除BOD5浓度，kg/ m³

      b为污泥自身氧化系数，1/d,一般为0.05

      V为生化反应总容积，m³

      X_V为挥发性悬浮固体浓度，kg/m³

5、系统需氧量O, kgO₂/d

O=O₁+O₂+O₃

O₁=a[Q(S₀-S_e)-ε(N₀-N_e)]

O₂=ηb′Q N_r

O₃= b′′V₃X_V

式中：O₁为BOD₅氧化需氧量，kgO₂/d

      O₂为硝化需氧量，kgO₂/d

      O₃为污泥内源呼吸需氧量，kgO₂/d

      a为氧化每kgBOD₅需氧kg数，kgO₂/ kgBOD₅，取值0.42~0.53

      ε为单位NO_T-N脱氮所需的BOD₅量，kgBOD₅/kgNO_T-N，取值2.0

N_O为缺氧池NO_T-N负荷，kg/d

N_e为缺氧池NO_T-N流出量，kg/d

b′为NH₄⁺-N去除需氧系数，kgO₂/kgNH₄⁺-N，一般取值4.57

N_r为硝化的氮量，kg/m³

    b′′为污泥自身氧化需氧率，kgO₂/(kgMLVSS.d),一般取0.19~0.11

例题解析

某废水处理厂，设计日处理污水量为10000m³(不考虑变化系数)，初沉池出水水质：BOD₅=150mg/L,COD=350mg/L,SS=150mg/L,TN=30mg/L, NH₄⁺-N=25mg/L,TP=5mg/L。要求排放出水水质：BOD₅≤20mg/L，COD≤60mg/L,SS≤20mg/L,TN≤10mg/L,NH₄⁺-N≤8mg/L,TP≤1mg/L。设计水温13℃，处理方式采用AAO法，试对其工艺进行设计计算。

首先判断水质是否可采用AAO工艺，

BOD₅/TN=150/30=5＞3

BOD₅/TP=150/5=30＞20,可采用AAO工艺

设计参数确定值：

污泥回流比R=70%；

回流污泥浓度X_r=10000mg/L；

总氮发生硝化所占比例η=0.8

温度系数θ=1.05

20℃时反硝化速率q_D,20=0.12

MLVSS/MLSS=0.7

污泥负荷N_S=0.15kgBOD₅/(kgMLSS.d)

污泥产泥率系数Y=0.6kgMLVSS/(kgBOD₅.d)

污泥自身氧化系数b=0.05

氧化每kgBOD₅需氧kg数a=0.45kgO₂/ kgBOD₅

污泥自身氧化需氧率b′′=0.11kgO₂/(kgMLVSS.d)

(1)厌氧池容积V₁，m³，取厌氧池停留时间2h

V₁=Qt₁/24

  =10000*2/24

  =833 m³

污泥浓度X,mg/L

X=R*X_r/(1+R)

 =0.7*10000/(1+0.7)

 =4118 mg/L

(2)缺氧池

混合液回流比r,%

r=(η*C_tn.in/ CN_ox.out)-1

 =(0.8*30/10)-1

 =1.4

温T=13℃反硝化速率

q_D,T= q_D,20*θ^(T-20)

=0.12*1.05^(13-20)

=0.085 gNO₃⁻-N/(gMLVSS.d)

缺氧池容积V₂，m³

=10000[(30-10)/0.7*4118*0.085]

=816 m³

缺氧池停留时间t，h

t=816*24/10000=2h

脱氮速度常数mgN/(gMLSS.h)

(3)好氧池

好氧池有效容积V₃，m³

 =10000（150-20）/0.15*4118

   =2105 m³

好氧池停留时间t，h

t=2105*24/10000=5h

剩余污泥量计算W，kg/d

W=YQL_r-bVX_V+Q(SS₀-SS_e)*50%

=0.6*10000*(0.15-0.02)-0.05*3754*4.118*0.7+10000*(0.15-0.02)*0.5

 =780-541+650

 =889 kg/d

污泥含水率为99.2%时，剩余污泥体积为：889*1000/0.008=111.25(m³/d)

系统需氧量O, kgO₂/d

BOD₅氧化需氧量

O1=a[Q(S₀-S_e)-ε(N₀-N_e)]

  =0.45*[10000*(0.15-0.02)-2*(140-0)]

  =459 kgO2/d

02=ηb′Q N_r

  =0.8*4.57*10000*0.03

  =1097 kgO2/d

O3= b′′V₃X_V

  =0.11*2105*4.12*0.7

  =668 kgO2/d

系统总需氧量：

O=O₁+O₂+O₃

  =459+1097+668

  =2224 kgO₂/d

END

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