德国生物脱氮工艺中曝气池的设计计算

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1、德国生物脱氮工艺中曝气池的设计计算摘要：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。关键词：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≤；　　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、；　　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/VTNDN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

3、　　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×18＝12mg/L　　　　Ns——剩余污泥排出的氮，等于进水BOD5的倍，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，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＝/

4、　　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54有硝化的污水处理108

5、硝化/反硝化的污水处理VDN/VT=　　=　　=　　=1213151810111316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～干

6、固体/kgBOD5，可从表3中选取。表YBOD5与泥龄、进水SS和BOD5的比例之关系SSi/i泥龄　468101525计算曝气池体积首先计算曝气池的污泥负荷N，即　　　　　　　　　　　　　　N＝l/(tS×Y)　　式中　　N——曝气池的污泥负荷，kgBOD5/(kg干固体·d)　　再根据表4选定曝气池中的活性污泥浓度X。表曝气池中活性污泥浓度的推荐值处理程度活性污泥浓度X有初沉池无初沉池无硝化硝化和反硝化带污泥稳定-除磷应特别注意，必须校验二沉池能否使曝气池中的活性污泥浓度达到所选取的X值。

7、　　所以，曝气池的体积为：　　　　　　　　　　VT＝(BOD5)i×Q/(N×X)　　　　　　　　　　　VT＝VDN＋VN回流比内循环回流比R1＝QR1/Q，外循环回流比R2＝QR2/Q，总回流比R＝R1＋R2。　　在前置反硝化工艺中，硝酸盐氮通过内循环和外循环回流进入反硝化区。只要回流的硝酸盐氮不超过表1中的反硝化能力，则可能达到的最大反硝化程度取决于回流比R。因此，可根据反硝化率EDN计算所需的最小回流比。EDN＝NDN/(NDN＋Nne)所需的最小回流比　　R＝1/(1－EDN)－1　

8、　式中　EDN——反硝化率　　　　Nne——出水硝酸盐氮，mg/L　　一般在前置反硝化工艺中，回流比取。若希望进一步提高反硝化率，可继续提高回流比。但必须注意，最大回流比为，且回流比较高时存在着将过多的溶解氧带入反硝化区的危险。为了减少循环回流中的溶解氧，可在曝气池末端设置隔离区域，减少该区中的曝气量。　　前置反硝化工艺中的反硝化区应采用隔墙与好氧硝化区分开，并在反硝化区中设置搅拌装置。　　回流量还可根据连续监测反硝化区Nne值进行调节。供氧量生物脱氮工艺中，分解碳化合物(BOD5)的需氧率