1、生物脱氮理论进展生物脱氮理论进展生物脱氮新理论生物脱氮新理论传统脱氮理论传统脱氮理论:硝化和反硝化反应分别由硝化菌和反硝化菌硝化和反硝化反应分别由硝化菌和反硝化菌作用完成作用完成,两菌对环境条件的要求不同两菌对环境条件的要求不同,这两个过程不能同这两个过程不能同时发生时发生,而只能序列式进行，即硝化反应在好氧条件下而只能序列式进行，即硝化反应在好氧条件下,反硝化反应在缺氧或厌氧条件下反硝化反应在缺氧或厌氧条件下.因此生物脱氮工艺是将缺氧区与好氧区分开的分级硝化反硝因此生物脱氮工艺是将缺氧区与好氧区分开的分级硝化反硝化工艺化工艺,或在两个分离的反应器中进行或在两个分离的反应器中进行,或在时间上造
2、成或在时间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行,以便硝化与以便硝化与反硝化能够独立地进行反硝化能够独立地进行.Water Pollution Control Engineering生物脱氮理论进展生物脱氮理论进展同步硝化反硝化同步硝化反硝化：微环境理论认为微环境理论认为,由于氧扩散的限制由于氧扩散的限制,在微生物絮体或者生物膜在微生物絮体或者生物膜内产生溶解氧梯度内产生溶解氧梯度,即微生物絮体或生物膜的外表面溶解氧即微生物絮体或生物膜的外表面溶解氧浓度高浓度高,深入絮体内部深入絮体内部,氧传递受阻及外部氧的大量消耗氧传递受阻及外部氧的大量消耗,产产
3、生缺氧区生缺氧区,从而形成有利于实现同步硝化反硝化的微环境从而形成有利于实现同步硝化反硝化的微环境.宏观环境论认为，由于氧气扩散速率的限制，曝气池内形成宏观环境论认为，由于氧气扩散速率的限制，曝气池内形成局部缺氧局部缺氧/厌氧环境厌氧环境.微生物学研究发现微生物学研究发现,存在存在好氧反硝化细菌好氧反硝化细菌和和异养硝化细菌异养硝化细菌,打打破了传统理论的硝化反应只能由自养细菌完成和反硝化只破了传统理论的硝化反应只能由自养细菌完成和反硝化只能在厌氧条件下进行的观点能在厌氧条件下进行的观点.Water Pollution Control Engineering生物脱氮理论进展生物脱氮理论进展同步
4、硝化反硝化具有以下特点：同步硝化反硝化具有以下特点：(1)NO2无须氧化为无须氧化为NO3便可直接进行反硝化反应，因此便可直接进行反硝化反应，因此,整个反应过程加快整个反应过程加快,水力停留时间缩短水力停留时间缩短,反应器容积减小；反应器容积减小；(2)亚硝化反应仅需亚硝化反应仅需75的氧的氧,需氧量降低需氧量降低,节约能耗；节约能耗；(3)硝化菌和反硝化菌在同一反应器中同时工作硝化菌和反硝化菌在同一反应器中同时工作,脱氮工艺简脱氮工艺简化而效能提高；化而效能提高；Water Pollution Control Engineering生物脱氮理论进展生物脱氮理论进展(4)将有机物氧化将有机物氧
5、化,硝化和反硝化在反应器内同时实现硝化和反硝化在反应器内同时实现,既提既提高脱氮效果高脱氮效果,又节约曝气和混合液回流所需的能源；又节约曝气和混合液回流所需的能源；(5)反硝化产生的反硝化产生的OH可以中和硝化产生的部分可以中和硝化产生的部分H+,减少了减少了pH值波动值波动,使两个生物反应过程同时受益使两个生物反应过程同时受益,提高了反应效提高了反应效率；率；(6)为反硝化提供了碳源为反硝化提供了碳源,促进同步硝化反硝化的进行促进同步硝化反硝化的进行 Water Pollution Control Engineering生物脱氮理论进展生物脱氮理论进展短程硝化反硝化短程硝化反硝化：传统理论认
6、为传统理论认为,生物脱氮需经过如下过程：生物脱氮需经过如下过程：NH4+NO2 NO3 NO2 N2 氨化氨化 亚硝化亚硝化 硝化硝化 反反 硝硝 化化而短程反硝化就是在硝化过程中造成一定的特殊环境使而短程反硝化就是在硝化过程中造成一定的特殊环境使NH4+正常硝化到正常硝化到NO2,而而NO2氧化到氧化到NO3的过程受阻的过程受阻,形成所谓的形成所谓的“NO2积累积累”后直接进行反硝化后直接进行反硝化,也可称为也可称为不完全硝化反硝化不完全硝化反硝化:NH4+NO2 N2Water Pollution Control Engineering生物脱氮理论进展生物脱氮理论进展实现短程反硝化的关键在
7、于将实现短程反硝化的关键在于将NH4+氧化控制在氧化控制在NO2阶段，阶段，阻止阻止NO2的进一步氧化，因此，如何持久稳定地维持的进一步氧化，因此，如何持久稳定地维持较高浓度的较高浓度的NO2的积累及影响的积累及影响NO2积累的因素积累的因素.因为影响因为影响N 积累的控制因素比较复杂，并且硝化菌能够迅积累的控制因素比较复杂，并且硝化菌能够迅速地将速地将NO2转化为转化为NO3，所以要将所以要将NH4+的氧化成功地的氧化成功地控制在亚硝酸盐阶段并非易事控制在亚硝酸盐阶段并非易事.Water Pollution Control Engineering生物脱氮理论进展生物脱氮理论进展工艺特点工艺特
8、点：(1)硝化阶段可减少硝化阶段可减少25左右的需氧量，左右的需氧量，反硝化阶段可减反硝化阶段可减少少40左右的有机碳源，降低了能耗和运行费用；左右的有机碳源，降低了能耗和运行费用；(2)反应时间缩短，反应器容积可减小反应时间缩短，反应器容积可减小3040左右；左右；(3)具有较高的反硝化速率具有较高的反硝化速率(NO2 的反硝化速率通常比的反硝化速率通常比NO3的高的高63左右；左右；(4)污泥产量降低污泥产量降低(硝化过程可少产污泥硝化过程可少产污泥33-35左右，反左右，反硝化过程中可少产污泥硝化过程中可少产污泥55左右左右).Water Pollution Control Engine
9、ering生物脱氮理论进展生物脱氮理论进展SHARON工艺工艺:利用硝化菌在较高的温度下生长速率低于亚硝化菌这一事利用硝化菌在较高的温度下生长速率低于亚硝化菌这一事实实,开发在较高温度下实现生物脱氮处理开发在较高温度下实现生物脱氮处理.工艺的核心是通过污泥龄和反应温度实现将工艺的核心是通过污泥龄和反应温度实现将硝化菌硝化菌淘汰淘汰,但留下亚硝化菌但留下亚硝化菌.Water Pollution Control Engineering生物脱氮理论进展生物脱氮理论进展厌氧氨氧化厌氧氨氧化(ANAMMOX)：是指在厌氧条件下是指在厌氧条件下,微生物直接以微生物直接以NH4+为电子供体为电子供体,以以N
10、O3或或NO2为电子受体为电子受体,将将NO3,NO2,NH4+直接转变直接转变成成N2的生物转化过程的生物转化过程.反应可以如下方式存在：反应可以如下方式存在：5NH4+3NO3 4N2 +9H2O +2H+(1)NH4+NO2 N2 +2H2O (2)Water Pollution Control Engineering工艺特点工艺特点：(1)无需外加有机物作电子供体无需外加有机物作电子供体,既可节省费用既可节省费用,又可又可防止二次污染；防止二次污染；(2)硝化反应每氧化硝化反应每氧化lmolNH4+耗氧耗氧2mol,厌氧氨氧化每氧化厌氧氨氧化每氧化lmol NH4+只需要只需要0.75
11、mol氧氧,耗氧下降耗氧下降62.5,能耗低；能耗低；(3)硝化反应氧化硝化反应氧化lmol NH4+可产生可产生2molH+,反硝化产生反硝化产生lmol OH-,而氨厌氧氧化的生物产酸量降低而氨厌氧氧化的生物产酸量降低1/2,产碱量降至为零产碱量降至为零;(4)在厌氧条件下直接利用在厌氧条件下直接利用NH4+作电子供体作电子供体,无需供氧无需供氧,无需外无需外加有机碳源维持反硝化加有机碳源维持反硝化,无需额外投加酸碱中和试剂无需额外投加酸碱中和试剂,故降低故降低了能耗了能耗,节约了运行费用节约了运行费用,用时还避免了因投加中和试剂有可用时还避免了因投加中和试剂有可能造成的二次污染问题能造成
12、的二次污染问题.生物脱氮理论进展生物脱氮理论进展Water Pollution Control Engineering生物除磷新技术生物除磷新技术l反硝化除磷技术反硝化除磷技术是指反硝化除磷菌是指反硝化除磷菌(Denitrifying Phosphorus removal Bacteria，DPB)经厌氧释磷后，经厌氧释磷后，在缺氧条件下以硝酸盐作为吸磷的电子受体，同步实在缺氧条件下以硝酸盐作为吸磷的电子受体，同步实现脱氮和除磷现脱氮和除磷.l特点特点:缓解了反硝化和释磷对耗氧有机物缓解了反硝化和释磷对耗氧有机物(以以COD计计)的需求矛的需求矛盾盾,PHB 一碳两用一碳两用;克服了硝酸盐对磷
13、释放的不利影响克服了硝酸盐对磷释放的不利影响,硝酸盐电子手体硝酸盐电子手体,节省节省氧量氧量;反硝化菌和聚磷菌反硝化菌和聚磷菌(PAO)所需的最佳所需的最佳SRT相抵触等矛盾相抵触等矛盾.Water Pollution Control Engineering同步生物脱氮除磷工艺同步生物脱氮除磷工艺同步生物脱同步生物脱N与除与除P工艺工艺l(1)A/A/O工艺工艺l(2)Bardenpho工艺工艺l(3)UCT工艺工艺l(4)Johannesburg工艺工艺l(5)SBR工艺工艺l(6)氧化沟工艺氧化沟工艺同步脱同步脱N除除P工艺工艺Water Pollution Control Enginee
14、ring同步脱同步脱N除除P工艺工艺同步生物脱同步生物脱N与除与除P 生物脱生物脱N与除与除P要求的环境条件接近，脱要求的环境条件接近，脱N是缺氧与好氧交替，除是缺氧与好氧交替，除P是厌氧与好氧交替，是厌氧与好氧交替，所以在工艺上可以实现既脱所以在工艺上可以实现既脱N又除又除P的功能。的功能。Water Pollution Control Engineering同步脱同步脱N除除P工艺工艺同步生物脱同步生物脱N除除P工艺工艺:n(1)A/A/O工艺工艺,A2/O工艺工艺,厌氧厌氧/缺氧缺氧/好氧工好氧工艺艺.n特点：最简洁的同步生物脱特点：最简洁的同步生物脱N除除P工艺工艺,构筑物少构筑物少,
15、两两个个A池需要慢速搅拌池需要慢速搅拌,不需外加碳源和碱度不需外加碳源和碱度,运行费运行费用低用低,脱脱N除除P效果不高效果不高.Water Pollution Control Engineering同步脱同步脱N除除P工艺工艺 第一第一A池池(anaerobic)-厌氧池厌氧池,释放释放P和部分有机物厌氧分解；和部分有机物厌氧分解；第二第二A池池(anoxic)-缺氧池缺氧池,生物脱生物脱N,NO3来自回流；来自回流；O池池(oxic)-好氧池好氧池,有机物降解有机物降解,氨化氨化,亚硝化亚硝化,硝化硝化,吸收吸收P；沉淀池沉淀池-污泥与水分离。污泥与水分离。厌厌氧池氧池缺缺氧池氧池沉淀池沉
16、淀池进水进水出水出水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥好氧池好氧池A/A/O工艺流程图工艺流程图Water Pollution Control Engineering同步脱同步脱N除除P工艺工艺 倒置倒置A2/O工艺工艺：第一第一A池池(anaerobic)-缺氧池缺氧池,生物脱生物脱N,NO3来自回流；第二来自回流；第二A池池(anoxic)-厌氧池厌氧池,释放释放P和部分和部分有机物厌氧分解；有机物厌氧分解；O池池(oxic)-好氧池功能好氧池功能；沉淀池沉淀池-功能。功能。缺缺氧池氧池厌厌氧池氧池沉淀池沉淀池进水进水出水出水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥好氧池好氧池倒置倒置A2/O工艺流
17、程图工艺流程图Water Pollution Control Engineering沉沉(2)Bardenpho工艺工艺n四级串连工艺四级串连工艺,即缺氧即缺氧/好氧好氧/缺氧缺氧/好氧工艺好氧工艺,理解为两级理解为两级串连的串连的A/O工艺工艺,第一级第一级A/O工艺设置污水回流工艺设置污水回流.n特点特点:脱脱N效果好效果好,除除P一般一般,工艺较复杂工艺较复杂,构筑物较多构筑物较多.Water Pollution Control Engineering同步脱同步脱N除除P工艺工艺nBardenpho工艺流程图工艺流程图Water Pollution Control Engineering
18、缺氧池缺氧池沉淀池进水进水出水出水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥好氧池好氧池 缺氧池缺氧池 好氧池好氧池回流污水回流污水n第一缺氧池第一缺氧池-脱脱N释放释放P;第一好氧池第一好氧池-BOD降解降解,吸收吸收P,硝硝化化(程度低程度低)；第二缺氧池；第二缺氧池-脱脱N释放释放P;第二好氧池第二好氧池-吸收吸收P,硝化硝化,BOD降解。降解。同步脱同步脱N除除P工艺工艺n改进的改进的Bardenpho工艺流程图工艺流程图:n厌氧池厌氧池:释放磷释放磷;第一缺氧池第一缺氧池-脱脱N释放释放P;第一好氧池第一好氧池-BOD降降解解,吸收吸收P,硝化硝化(程度低程度低)；第二缺氧池；第二缺氧池-脱脱
19、N释放释放P;第二好氧第二好氧池池-吸收吸收P,硝化硝化,BOD降解降解,除除N2功能。功能。n强化了除磷的功能强化了除磷的功能,但构筑物多但构筑物多,工艺复杂工艺复杂.同步脱同步脱N除除P工艺工艺Water Pollution Control Engineering厌厌沉进水进水出水出水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥好好缺缺好好回流污水回流污水缺缺同步脱同步脱N除除P工艺工艺(3)UCT工艺工艺，厌氧，厌氧/缺氧缺氧/好氧工艺。好氧工艺。避免避免(AAO工艺工艺)厌氧池由于污泥回流带入的少量厌氧池由于污泥回流带入的少量NO3-给释放给释放P的影响；厌氧池的污泥减少由缺氧池回流补充的影响；厌
20、氧池的污泥减少由缺氧池回流补充(但是回流但是回流污泥浓度不高，造成厌氧池污泥浓度不高，造成厌氧池MLSS低低).厌氧池厌氧池缺氧池缺氧池沉淀池沉淀池进水进水出水出水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥好氧池好氧池回流回流1 1回流回流2 2Water Pollution Control Engineering同步脱同步脱N除除P工艺工艺(4)Johannesburg工艺工艺(约翰内斯堡约翰内斯堡)n减少回流减少回流,缺氧池有足够的水力时间缺氧池有足够的水力时间,厌氧池厌氧池NO3-浓度低浓度低,效率高效率高.缺氧池缺氧池1厌氧池厌氧池沉淀池沉淀池进水进水出水出水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥好氧
21、池好氧池缺氧池缺氧池2Water Pollution Control Engineering缺氧池缺氧池1,仅处理回流污泥，体积小仅处理回流污泥，体积小(5)SBR工艺工艺:n1.反硝化脱反硝化脱N;2.释放释放P,有机物厌氧分解有机物厌氧分解;3.有机物好氧有机物好氧分解分解,吸收吸收P,BOD降低降低,氨化氨化;4.吸收吸收P,亚硝化亚硝化,硝化硝化;5.泥泥水分离水分离n具有较高的脱具有较高的脱N除除P效率效率,运行灵活运行灵活,工艺简洁工艺简洁Water Pollution Control Engineering缺氧缺氧厌氧厌氧好氧好氧好氧好氧沉淀沉淀12345进水进水出水出水排泥排泥
22、同步脱同步脱N除除P工艺工艺n(6)氧化沟工艺氧化沟工艺:l特点特点:推流与完全混合工艺特点推流与完全混合工艺特点;DO存在浓度梯度存在浓度梯度,具有具有显著的脱氮功能显著的脱氮功能,有除磷效果有除磷效果;出水水质好出水水质好;l形式形式:Carrousel氧化沟氧化沟.Orbal氧化沟氧化沟.一体化氧化沟一体化氧化沟。同步脱同步脱N除除P工艺工艺Water Pollution Control Engineering同步脱同步脱N除除P工艺工艺同步生物脱同步生物脱N除除P工艺存在问题：工艺存在问题：n生物脱生物脱N要求低的污泥负荷要求低的污泥负荷,长的泥龄长的泥龄,而生物除而生物除P要求高要求
23、高的负荷的负荷,较低的较低的泥龄泥龄.n为了脱为了脱N效果效果,要充分曝气以完成硝化过程要充分曝气以完成硝化过程,会对吸收会对吸收P产产生不利影响生不利影响,生物脱生物脱N必须的必须的NO3对生物除对生物除P的过程有抑制的过程有抑制作用作用,解决此问题则工艺复杂解决此问题则工艺复杂.n同步生物脱同步生物脱N除除P在在沉淀池前为好氧池沉淀池前为好氧池,有部分有部分NO3不能不能去除去除,只能依靠加大回流来提高脱只能依靠加大回流来提高脱N效率效率,动力消耗大动力消耗大.n系统抗冲击负荷能力低系统抗冲击负荷能力低.Water Pollution Control EngineeringN,P处理主要问
24、题处理主要问题l1.传统工艺要传统工艺要同时同时获得高的获得高的N,P去除率有困难去除率有困难,N P 同时同时高的污水需采取其他措施高的污水需采取其他措施;需要双污泥系统需要双污泥系统,工艺过分复杂工艺过分复杂.l2.出水出水TP和和TN超标与超标与污泥沉降污泥沉降不完全有很大关系不完全有很大关系(BOD5也是也是),改善沉降性能或外加过滤措施改善沉降性能或外加过滤措施;l3.与进水的与进水的TN和和TP相比相比,传统工艺的传统工艺的碳源碳源相对不足相对不足,工艺工艺需要改进和完善需要改进和完善.Water Pollution Control Engineering脱氮除磷工艺设计脱氮除磷工
25、艺设计脱脱N除除P工艺设计与计算工艺设计与计算l1.生物脱氮设计计算生物脱氮设计计算 1.1 水质要求水质要求 1.2 脱氮设计计算脱氮设计计算 1.3 设计举例设计举例l2.生物除磷设计计算生物除磷设计计算脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control Engineering脱脱N除除P工艺设计与计算：工艺设计与计算：1.生物脱氮设计计算生物脱氮设计计算确定污水水质参数；确定污水水质参数；根据污水性质选择合适的脱根据污水性质选择合适的脱N除除P工艺；工艺；计算各反应器容积和水力停留时间；计算各反应器容积和水力停留时间；计算需要氧的量；计算需要氧的量；计算碱度。计算
26、碱度。Water Pollution Control Engineering脱脱N除除P工艺计算工艺计算n1.1水质要求水质要求:l1.脱氮时，污水中的五日生化需氧量与总凯氏氮之比脱氮时，污水中的五日生化需氧量与总凯氏氮之比宜大于宜大于4；l2.除磷时，污水中的五日生化需氧量与总磷之比宜大除磷时，污水中的五日生化需氧量与总磷之比宜大于于17；l3.同时脱氮、除磷时，宜同时满足前两款的要求；同时脱氮、除磷时，宜同时满足前两款的要求；l4.好氧区（池）剩余总碱度宜大于好氧区（池）剩余总碱度宜大于70mg/L（以（以CaCO3 计），当进水碱度不能满足上述要求时，应采取增加计），当进水碱度不能满足上
27、述要求时，应采取增加碱度的措施。碱度的措施。脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control Engineeringn1.2脱氮设计计算脱氮设计计算:l当仅需脱氮时，宜采用缺氧当仅需脱氮时，宜采用缺氧好氧法（好氧法（AN/O 法法）。）。l1.生物反应池的容积，按活性污泥法一般公式计算时，生物反应池的容积，按活性污泥法一般公式计算时，反应池中缺氧区（池）的水力停留时间宜为反应池中缺氧区（池）的水力停留时间宜为0.53h。l2.生物反应池的容积，采用硝化、反硝化动力学计算生物反应池的容积，采用硝化、反硝化动力学计算时，按下列规定计算。时，按下列规定计算。脱脱N除除P工艺
28、计算工艺计算Water Pollution Control Engineering脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control Engineering脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control Engineeringn1)缺氧区缺氧区(池池)容积，可按下列公式计算：容积，可按下列公式计算：Vn=lNk-进水凯氏氮浓度进水凯氏氮浓度(总氮更妥总氮更妥Nt)lNte-出水总氮浓度出水总氮浓度lKde-脱氮速率脱氮速率,温度校正温度校正:Kde(T)=Kde(20)1.08(T-20)l0.12-活性污泥的活性污泥的N元素占污泥元素占污泥
29、VSS的比例的比例脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control EngineeringvdevtekXX0.12-)N-Q(NKn2)好氧区好氧区(池池)容积，可按下列规定计算容积，可按下列规定计算：V=n其他并无差异其他并无差异,污泥龄污泥龄:co=FF:安全系数安全系数,n硝化菌比增殖速率硝化菌比增殖速率脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control Engineering)1()(codVeocoKXSSQYn1n硝化菌比增殖速率:nnm 硝化菌最大比增殖速率硝化菌最大比增殖速率;nNa 硝化菌的底物浓度硝化菌的底物浓度,即即NH
30、3浓度浓度;nKn 硝化反应的半速度常数硝化反应的半速度常数;nDO 溶解氧浓度溶解氧浓度nKo 溶解氧影响的开关系数溶解氧影响的开关系数;nKdn 硝化菌的内源代谢系数。硝化菌的内源代谢系数。脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control EngineeringdnnmnKDOKDON KNoanan硝化池内硝化池内DO浓度较高，如果忽略内源代谢，忽略溶解浓度较高，如果忽略内源代谢，忽略溶解氧影响的开关系数，再考虑温度影响：氧影响的开关系数，再考虑温度影响：脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control Engineering)15(0
31、98.0ana)(N KN47.0TTnen3）需氧量计算：）需氧量计算：n与一般的活性污泥相比，增加了因为硝化而需要的氧，与一般的活性污泥相比，增加了因为硝化而需要的氧，该部分就是凯氏氮的去除总量该部分就是凯氏氮的去除总量氮的氧当量系数氮的氧当量系数4.57:n氮的总去除量：氮的总去除量：n所以需氧量所以需氧量(生物脱氮工艺的理论需氧量生物脱氮工艺的理论需氧量)：脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control EngineeringX0.12-)N-Q(N57.442.168.0)S-Q(Svkeke02XvOn如果工艺具有前置反硝化如果工艺具有前置反硝化(或反应
32、器不分开或反应器不分开)，则由于，则由于反硝化可以以反硝化可以以NO3代谢掉部分有机物，所以这部分代谢掉部分有机物，所以这部分“节省节省”的氧应该扣除的氧应该扣除(除非外加碳源除非外加碳源)：nNk0，Nke分别为进水出水凯氏氮浓度；分别为进水出水凯氏氮浓度；nNt0，Nte分别为进水出水总氮浓度。分别为进水出水总氮浓度。X0.12-)N-Q(N57.442.168.0)S-Q(Svkeke02XvO脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control EngineeringX0.12-)N-N-2.86Q(N-voeket)N-N-2.86Q(N)N-Q(N57.463
33、.168.0)S-Q(Soeektkete02XvOl4.57:1mol的氨的氨N(14g)彻底氧化需要转移彻底氧化需要转移8mol电子电子,即即2mol O2(64g)64/14=4.57l2.86:1mol硝酸根还原转移硝酸根还原转移5mol电子电子,即即1.25mol O2(40g)40/14=2.86Water Pollution Control Engineering脱脱N除除P工艺计算工艺计算n4）混合液回流比，可按下列公式计算：）混合液回流比，可按下列公式计算：l假设理想反应器假设理想反应器(AN/O工艺工艺)，有机，有机N和氨和氨N在好氧反应在好氧反应器内可以完全氧化为器内可以
34、完全氧化为NO3-；回流到缺氧反应器的；回流到缺氧反应器的NO3-可以完全被反硝化为可以完全被反硝化为N2：l则，好氧反应器则，好氧反应器O的末端出水硝酸盐的末端出水硝酸盐N的总量，是浓度的总量，是浓度 Nte与流量的积：与流量的积：(RiR+1)QNtel与原进水总与原进水总N量相等：量相等：QNt0 (RiR+1)QNte=QNt0脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control Engineeringn(RiR+1)QNteQNt0n(RiR+1)NteNt0 =N去除率去除率 加大回流比可以提高加大回流比可以提高N去除率去除率,一般一般Ri400%.如假设如假
35、设R为为0.5,则则Ri=4,去除率去除率81.8%Ri=5,去除率去除率84.6%脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control Engineeringt0tet0NN-N1RRiRRil出水碱度出水碱度=进水碱度进水碱度+0.1(S0-Se)+3.57反硝反硝化去除的化去除的N 7.14 氨氧化的氨氧化的Nn出水碱度宜大于70mg/L。脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control Engineeringn1.3 设计举例设计举例:n1).A2O工艺工艺(规范建议同步脱氮除磷选择工艺规范建议同步脱氮除磷选择工艺)n2).氧化沟工艺氧化
36、沟工艺脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control Engineering脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control Engineering1).A2O工艺工艺例题例题：流量：流量,平均日平均日20000m3，进水：进水：COD-450,BOD5-185,SS-250,TKN-40,TP-5出水：出水：COD-70,BOD-20,SS-20,TN-15,TP-1先计算污水设计流量先计算污水设计流量:一级构筑物一级构筑物Kz为为1.59;生化处理构筑物生化处理构筑物Kz 为为1.30.二级生化处理二级生化处理构筑物反应器容积计算方法：
37、构筑物反应器容积计算方法：n方法方法1：按照反硝化速率和硝化菌比增殖速率；：按照反硝化速率和硝化菌比增殖速率；n方法方法2：按照污泥负荷：按照污泥负荷.Water Pollution Control Engineering脱脱N除除P工艺计算工艺计算n方法方法1 1：按照反硝化速率和硝化菌比增殖速率按照反硝化速率和硝化菌比增殖速率：(1):厌氧池计算：水力时间厌氧池计算：水力时间 V=QtQ为设计流量为设计流量,Q=平均流量平均流量变化系数，变化系数，t为水力停留时间，为水力停留时间，h。t取取2.0h，变化系数取变化系数取1.3，平均流量，平均流量833m3/h V=8331.32.0=21
38、66 m3厌氧池容积厌氧池容积2166 m3,水力停留时间水力停留时间2.0hWater Pollution Control Engineering脱脱N除除P工艺计算工艺计算n回流污泥浓度与回流污泥浓度与SVI：SVI=SV/MLSS，曝气池的曝气池的MLSS曝气池曝气池MLSS/沉淀池下部污泥区的污泥浓度沉淀池下部污泥区的污泥浓度MLSS=SVMLSS曝曝/MLSS沉沉=SVnSVI=1/MLSS沉沉=1/Xr (Xr回流污泥浓度回流污泥浓度)n如如SVI=100mL/g,则回流污泥浓度则回流污泥浓度=1/100mLg-1=1g/100m L=10000mg/L，如如SVI=80 mL/g
39、,则回流污泥则回流污泥浓度浓度=1/80mLg-1=1.25g/100mL=12500mg/L。Water Pollution Control Engineering曝沉曝MLSS/MLSSMLSS脱脱N除除P工艺计算工艺计算n反应器内污泥浓度反应器内污泥浓度：X=r/(1+r)XrX反应器内污泥浓度，反应器内污泥浓度，r污泥回流比污泥回流比,取取0.4，Xr回流污回流污泥浓度泥浓度 nX=Xr,SVI取取75，则，则Xr=13333 mg/L SV取取30，X=4000mg/L,MLVSS=0.74000=2800mg/LWater Pollution Control Engineering
40、脱脱N除除P工艺计算工艺计算r1r(2).缺氧池计算：反硝化速率缺氧池计算：反硝化速率nV=Q设计流量，设计流量，Nk、Nte分别为进水分别为进水TKN,出水出水TKN,Kde反硝化脱反硝化脱N速率速率n反硝化脱反硝化脱N速率温度校正：速率温度校正：Kde(T)=Kde(20)1.08(T-20)nXv Q(S0-Se)Yobs20000(185-20)0.4=1320kg/dn表观产率系数取表观产率系数取0.4Water Pollution Control Engineering脱脱N除除P工艺计算工艺计算vdevtekXX0.12-)N-Q(NKn 内源代谢系数内源代谢系数Kde取取0.0
41、5n水力停留时间水力停留时间3511/1083=3.2hWater Pollution Control Engineering脱脱N除除P工艺计算工艺计算3vdevtek3511280005.012.013202526000XX0.12-)N-Q(NmKV(3)好氧池计算：好氧池计算：水力时间水力时间,根据硝化菌计算根据硝化菌计算出水出水NH3-N浓度取浓度取1mg/L,半速度常数为半速度常数为1mg/L,忽略溶忽略溶解氧开关系数，内源代谢系数取解氧开关系数，内源代谢系数取0.02:Water Pollution Control Engineering脱脱N除除P工艺计算工艺计算1oana21
42、5.002.011147.0DOKDON KNdKdnnmnWater Pollution Control Engineering脱脱N除除P工艺计算工艺计算dFnco3.9265.41安全系数取安全系数取2.0357002800)20185(3.94.026000)1()(mKXSSQYVcodVeoco水力停留时间水力停留时间5700/1083=5.3h脱脱N除除P工艺计算工艺计算方法方法1结果结果:厌氧池厌氧池:2166 m3,水力停留时间水力停留时间2.0h缺氧池缺氧池:3511 m3,水力停留时间水力停留时间3.2 h好氧池好氧池:5700 m3,水力停留时间水力停留时间5.3h合计
43、合计:11377m3,水力停留时间水力停留时间10.5hWater Pollution Control Engineering2按照污泥负荷按照污泥负荷n厌氧池计算同上述方法；厌氧池计算同上述方法；n缺氧好氧池缺氧好氧池(A/O)计算：计算：作为整体，按污泥负荷计算，作为整体，按污泥负荷计算，nVAO=N0污泥容积负荷污泥容积负荷(kgBOD5/kgMLVSSd)，X污泥浓度，污泥浓度，MLVSS。注意污泥浓度单位的一致。注意污泥浓度单位的一致。Water Pollution Control EngineeringXN)SS(Q0eo脱脱N除除P工艺计算工艺计算nVAO=按照按照A池池:O池池
44、=1:3的比例计算各自的容积：的比例计算各自的容积：VA=2553 m3VO=7660 m3 Water Pollution Control Engineering31-1310214/00040.70.15d/)20185(d26000mmLmgLmg脱脱N除除P工艺计算工艺计算脱脱N除除P工艺计算工艺计算方法方法2结果结果:厌氧池厌氧池:2166 m3,水力停留时间水力停留时间2.0h缺氧池缺氧池:2553 m3,水力停留时间水力停留时间2.36h好氧池好氧池:7660 m3,水力停留时间水力停留时间7.07h合计合计:12380 m3,水力停留时间水力停留时间11.4hWater Pol
45、lution Control Engineeringn2).氧化沟工艺氧化沟工艺(Carrousel):lQ=40000m3/d,l进水进水:BOD5=200mg/L,TSS=240mg/L,VSS=200mg/L;TKN=35mg/L;碱度碱度=250mg/L(以以CaCO3计计)l出水出水:BOD5=30mg/L,TSS=30mg/L,NH3-N=2mg/L;NO3-N=10mg/L.l设设2组氧化沟组氧化沟,MLSS取取4000mg/L,f=0.7.池内池内DO浓度为浓度为2.0mg/L,产率系数产率系数0.5,内源代谢系数内源代谢系数0.05.l设计温度以设计温度以10度计算度计算脱脱
46、N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control Engineeringn(1).计算污泥龄计算污泥龄:DOKDON KNoananmn脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control EngineeringnKn=100.051T-1.158=0.225 mg/Ln出水氨浓度出水氨浓度Na:2.0 mg/Ln溶解氧开关系数溶解氧开关系数:0.45-2 mg/L,这里取这里取2.11oana161.0)05.0211.0(2222 0.225247.0DOKDON KNddKdnmnn污泥龄污泥龄,安全系数取安全系数取2.5:co=F=25.4d
47、为更安全，污泥龄取为更安全，污泥龄取30d.n1脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control Engineering11)15(098.0)15()10(099.0612.0161.0ddeTnn校正温度：校正温度：n(2)计算反应器容积计算反应器容积:314571)3005.01(2800)30200(305.040000)1()(mKXSSQYVcodVeoco脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control Engineeringn考虑反硝化需要的容积考虑反硝化需要的容积:经过计算经过计算V=9009m3n合计容积合计容积:2358
48、0m3 n水力停留时间:14.1 h 33vdevtet9009800203.01036010.12-12)-40000(35XX0.12-)N-Q(NmKn(3)计算剩余污泥计算剩余污泥:脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control EngineeringdkgKSSQYXvcodeo/1360)3005.01()30200(5.040000)1()(n(4)计算需氧量计算需氧量:脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control EngineeringdkgXvO/1118426316032221710000)023.0(4000086
49、.2)033.0(4000057.4136063.110000)N-2.86Q(N)N-Q(N57.463.168.0)S-Q(Stetkeke02n(5)计算碱度计算碱度l对于脱对于脱N工艺工艺,为了满足反应的需要为了满足反应的需要,pH以以7.2为最佳为最佳,出水出水碱度宜在碱度宜在100mg/L以上以上.l出水碱度出水碱度=进水碱度进水碱度+0.1(S0-Se)+3.57反硝化去除的反硝化去除的N 7.14 氨氧化的氨氧化的N 出水碱度出水碱度=250+0.1(170)+3.5719 7.14 29 =128mg/Ll经过计算进水总经过计算进水总N中约有中约有4mg/L氮转化为生物体在属
50、剩余氮转化为生物体在属剩余污泥中污泥中,这部分可不予计算这部分可不予计算.剩余污泥剩余污泥1360kg/d约约12%含含N,163.2kg/d,相当于进水相当于进水4.08mg/L满足规定满足规定,可不要加入碱可不要加入碱脱脱N除除P工艺计算工艺计算Water Pollution Control Engineering2.生物除磷设计计算生物除磷设计计算当仅需除磷时，宜采用厌氧当仅需除磷时，宜采用厌氧好氧法（好氧法（AP/O 法）。法）。l1 生物反应池的容积，按活性污泥一般公式计算时，生物反应池的容积，按活性污泥一般公式计算时，反应池中厌氧区（池）和好氧区（池）之比，宜为反应池中厌氧区（池）
