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≤0.25；　　②出水达到废水规范Ve-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

2、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℃）0.200.700.050.300.100.080.400.120.110.500.140.142　泥龄　　泥龄ts是活性污泥在曝气池中的平均停留时间，即

3、　　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

4、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（设计温度10℃）108硝化/反硝化的污水处理（设计温度10℃）VDN/VT=0.2　　　=0.3　　　=0.4　　　=0.51213151810111316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——

5、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0.52～1.22kg干固体/kgBOD5，可从表3中选取。表3YBOD5与泥龄、进水SS和BOD5的比例之关系SSi/（BOD5）i泥龄（d）　4681015250.40.740.700.670.640.590.520.60.860.820.790.760.710.640.80.980.940.910.880.830.761.01.101.061.031.000.950

6、.881.21.221.181.151.121.071.004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4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（kg/m3）有初沉池无初沉池无硝化2.5-3.53.5-4.5硝化和反硝化2.5-3.53.5-4.5带污泥稳定-4.0-5.0除磷（加混凝剂同步沉淀）3.5-4.54.0-5.0　　应特别注

7、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。　　所以，曝气池的体积为：　　　　　　　　　　　　　　　VT＝(BOD5)i×Q/(N×X)　　　　　　　　　　　　　　　　VT＝VDN＋VN5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/(N

8、DN＋Nne)　　所需的最小回流比　　R＝1/(1－EDN)－1　　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2.0。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4.0，且回流比较高时存在着