德国生物脱氮工艺中曝气池的设计计算 |
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| 作者：屈计宁 高… 点击数： 更新时间：2007-1-11 8:50:49 |
摘要：德国是世界上环境保护工作开展较好的国家，在污水处理的脱氮除磷方面积累了很多值得借鉴的经验。现将德国排水技术协会(ATV)最新制定的城市污水设计规范A131中关于生物脱氮(硝化和反硝化)的曝气池设计方法介绍给大家，以供参考。
关键字：生物脱氮 曝气池 脱氮除磷 A131的应用条件：
① 进水的COD/BOD5≈2，TKN/BOD5≤0.25；
② 出水达到废水规范VwV的规定。
对于具有硝化和反硝化功能的污水处理过程，其反硝化部分的大小主要取决于：
① 希望达到的脱氮效果；
② 曝气池进水中硝酸盐氮NO－3－N和BOD5的比值；
③ 曝气池进水中易降解BOD5占的比例；
④ 泥龄ｔs；
⑤ 曝气池中的悬浮固体浓度X；
⑥ 污水温度。
图1为前置反硝化系统流程。
1 计算NDN/BOD5和VDN/VT
NDN表示需经反硝化去除的氮，它与进水的BOD5之比决定了反硝化区体积VDN占总体积VT的大小。
由氮平衡计算NDN/BOD5：
NDN=TKNi-Noe-Nme-Ns
式中 TKNi——进水总凯氏氮，mg/L
Noe——出水中有机氮，一般取1～2mg/L
Nme——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。按德国标准控制在18mg/L以下，则设计时取0.67×18＝12mg/L
Ns——剩余污泥排出的氮，等于进水BOD5的0.05倍，mg/L
由此可计算NDN/BOD5之值，然后从表1查得VDN/VT。
表1 晴天和一般情况下反硝化设计参考值
| 反硝化 |
前置 |
周步 |
| VDN/VT |
反硝化能力，以kgNDN/kgBOD5计，（t=10℃） |
| 0.20 |
0.70 |
0.05 |
| 0.30 |
0.10 |
0.08 |
| 0.40 |
0.12 |
0.11 |
| 0.50 |
0.14 |
0.14 |
2 泥龄
泥龄ts是活性污泥在曝气池中的平均停留时间，即
ts=曝气池中的活性污泥量/每天从曝气池系统排出的剩余污泥量
tS＝（X×VT）/（QS×XR＋Q×XE）
式中 tS——泥龄，d
X——曝气池中的活性污泥浓度，即MLSS，kg/m3
VT——曝气池总体积，m3
QS——每天排出的剩余污泥体积，m3/d
XR——剩余污泥浓度，kg/m3
Q——设计污水流量，m3/d
XE——二沉池出水的悬浮固体浓度，kg/m3
根据要求达到的处理程度和污水处理厂的规模，从表2选取应保证的最小泥龄。
表2 处理程度及处理厂规模和最小泥龄的关系
| 处理程度 |
污水处理厂规模 |
| ≤2万人口当量 |
≤10万人口当量 |
| 无硝化的污水处理 |
5 |
4 |
| 有硝化的污水处理（设计温度10℃） |
10 |
8 |
硝化/反硝化的污水处理（设计温度10℃）
VDN/VT=0.2
=0.3
=0.4
=0.5 |
12
13
15
18 |
10
11
13
16 |
| 硝化/反硝化和污泥稳定稳定的污水处理 |
25 |
不推荐 |
| 注 12℃时达到稳定硝化需按10℃设计 |
3 剩余污泥量
污泥比产率
Y＝YBOD5＋YP
式中 Y——污泥产率，kg干固体/kgBOD5
YBOD5——剩余污泥产率，kg干固体/kgBOD5
YP——同步沉淀的化学污泥产率(当未投加化学混凝剂除磷时无此项)，kg干固体/kgBOD5
剩余污泥产率YBOD5与泥龄、进水SS和BOD5的比例、温度等有关，约为0.52～1.22 kg干固体/kgBOD5，可从表3中选取。
表3 YBOD5与泥龄、进水SS和BOD5的比例之关系
| SSi/（BOD5）i |
泥龄（d） |
| |
4 |
6 |
8 |
10 |
15 |
25 |
| 0.4 |
0.74 |
0.70 |
0.67 |
0.64 |
0.59 |
0.52 |
| 0.6 |
0.86 |
0.82 |
0.79 |
0.76 |
0.71 |
0.64 |
| 0.8 |
0.98 |
0.94 |
0.91 |
0.88 |
0.83 |
0.76 |
| 1.0 |
1.10 |
1.06 |
1.03 |
1.00 |
0.95 |
0.88 |
| 1.2 |
1.22 |
1.18 |
1.15 |
1.12 |
1.07 |
1.00 |
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