污水处理生物除磷工艺设计.docx
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污水处理生物除磷工艺设计
污水处理生物除磷工艺
（一）缺氧好氧活性污泥法（A/O工艺）
当以除磷为主时，可采用无循环的厌氧/好氧工艺，基本工艺流程如下图所示。
厌氧/好氧工艺流程
1.设计参数
A/O工艺生物除磷设计参数见下表
A/O工艺生物除磷设计参数
2.工艺计算
缺氧好氧活性污泥法生物除磷的工艺计算包括厌氧池（区）容积、好氧池（区）容积。
具体计算公式见下表。
A/O工艺生物除磷容积基计算公式
（二）弗斯特利普（Phostrip）除磷工艺
Phostrip工艺是由Levin在1965年首先提出的，该工艺是在回流污泥的分流管线上增设一个脱磷池和化学沉淀池而构成的，其工艺流程见下图。
该工艺将在常规的好氧活性污泥法工艺中增设厌氧释磷池和化学沉淀池。
工艺流程为：
部分回流污泥（约为进水量的10%~20%）通过旁流进入厌氧池，在厌氧池中的停留时间为8~12h,使磷由固相中释放，并转移到水中；脱磷后的污泥问流到好氧池中继续吸磷，厌氧池上清液含有高浓度磷（可高达100mg/L以上），将此上清液排入石灰混凝沉淀池进行化学处理生成磷酸钙沉淀，该含磷污泥可作为农业肥料，而混凝沉淀池出水应流入初沉池再进行处理。
Phostrip工艺不仅通过高磷剩余污泥除磷，而且还通过化学沉淀除磷。
该工艺具有生物除磷和化学除磷双重作用，所以Phostrip工艺具有高效脱氮除磷功能。
Phostrip工艺比较适合于对现有工艺的改造，只需在污泥回流管线上增设少量小规模的处理单元即可，且在改造过程中不必中断处理系统的正常运行。
总之，Phostrip工艺受外界条件影响小，工艺操作灵活，脱氮除磷效果好且稳定。
但该工艺存在流程复杂、运行管理麻烦、处理成本较高等缺点。
四、厌氧／缺氧／好氧活性污泥法脱氮除磷工艺
需要同时脱氮除磷时，可采用厌氧／缺氧／好氧（A2/O）工艺，基本工艺流程如下图。
A2/O工艺脱氮除磷流程
（一）一般规定
进入系统的污水应符合下列要求：
（1）脱氮时，污水中的五日生化需氧量（BOD5）与总凯氏氮（TKN）之比宜大于4;
（2）除磷时，污水中的BOD5与总磷（TP）之比宜大于17;
（3）同时脱氮、除磷时，宜同时满足前两款的要求；
（4）好氧池（区）剩余碱度宜大于70mg/L（以碳酸钙CaC03计）；
（5）当工业废水进水COD超过1000mg/L时，前处理可采用升流式厌氧污泥床反应器（UASB）等厌氧处理措施；
（6）当工业废水进水的BOD5/COD小于0.3时，前处理需采用水解酸化等预处理措施。
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（二）工艺设计
1.设计参数
处理城镇污水或水质类似城镇污水的工业废水时主要设计参数，可按下表的规定取值。
工业废水的水质与城镇污水水质差距较大时，设计参数应通过试验或参照类似工程确定。
厌氧/缺氧/好氧（A/A/O）工艺主要设计参数（水温20℃）
2.曝气设备
1）供气量
选用曝气设备时，应根据不同设备的特征、位于水面下的深度、水温、污水的氧总转移特性，当地的海拔高度以及预期生物反应池中溶解氧浓度等因素，将计算的污水需氧量按公式（6）换算为标准状态（0.1Mpa、20℃）下污水需氧最（SOR）。
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Os=K。
•O2（7）
式中
Os—标准状态下污水需氧量，kgO2/d;
O2一污水需氧量，kgO2/d;
K。
—需氧量修正系数，采用鼓风曝气装置时按下式计算。
式中
а一混合液中KLa值与清水中KLa值之比，一般取0.8~0.85;
β一混合液的饱和溶解氧值与清水中的饱和溶解氧值之比，取0.9~0.97;
Cs一标准条件下清水中饱和溶解氧浓度，取9.17mg/L;
Csw—温度、实际计算压力时，清水饱和溶解氧，mg/L;
C。
一混合液剩余溶解氧，一般取2mg/L;
T—混合液温度，一般取5~30℃;
Csw—T温度、实际计算压力时，曝气池中氧的平均饱和浓度；mg/L;
Ot一曝气池逸出气体中含氧，％；
Pb—曝气装置所处绝对压力，MPa;
EA一曝气设备氧的利用率，％。
采用鼓风曝气装置时，可按下式将标准状态下污水需氧量，换算为标准状态下的供气量。
Gs=Os/0.28EA
式中
Gs—标准状态下的供气量，m³/h;
Os一标准状态下污水需氧量，kgO2/h;
0.28—标准状态下的每m³空气中含氧量，kgO2/m³;
EA—曝气设备氧的利用率，％
2）曝气方式的选择
（1）曝气方式应结合供氧效率、能耗和维护检修等因素进行综合比选后确定；
（2）大、中型污水处理厂宜选择鼓风式中、微孔曝气系统等水下曝气系统；
（3）鼓风式中微孔曝气系统宜选择共用鼓风机的供气方式。
3）鼓风机与鼓风机房
（1）应根据风蜇和风压选择鼓风机。
大、中型污水处理厂宜选择单级高速离心鼓风机或多级低速离心鼓风机，小型污水处理厂和工业废水处理站可选择罗茨鼓风机；更多污水处理技术文章参考易净水网www.ep360.
（2）鼓风机房设置的常用鼓风机的供气总量应符合设计供气量（Gs）的要求，并保持10%的富余供气能力。
4）曝气器的数星与布置
（1）曝气器的数量应根据曝气池的供气蜇和所选曝气器的参数要求确定；
（2）曝气器一般布置均匀，不留有死角和空缺区域。
5）推流器
（1）缺氧池（区）和厌氧池（区）应采用推流器，推流器功率宜采用5~8W/m³,应选用安装角度可调的推流器；
（2）推流器器布置的间距、位置应根据试验确定或由供货厂方提供；
（3）推流器应对称布置，搅拌器的轴向有效推动距离应大于反应池的池长；
（4）每个反应池应设置2台以上的推流器，反应池若分割成若干廊道，每条廊道至少应设置1台推流器。
3.加药系统
1）外加碳源
当进入反应池废水的BOD5/TKN小于4时，应在缺氧池中投加碳源。
投加碳源量可按一下公式确定。
BOD5=2.86×△N×Q
式中
BOD5一投加的碳源相当于BOD5量，mg/L;
△N—硝态氮的脱除量，mg/L;
Q一设计污水流量，m³/d。
2）化学除磷
（1）当出水总磷不能达到排放标准要求时，宜采用化学除磷作为辅助手段；
（2）最佳药剂种类、投加量和投加点宜通过试验或参照类似工程确定。
化学药剂储存罐容量应为理论加药量的4~7d投加量，加药系统应不少于2套，应采用计量泵投加。
（3）化学除磷时应考虑产生的污泥量，污泥增量可参照下表设计。
絮凝剂
投加位置
污泥增量
铝盐或铁盐作絮凝剂
前置投加
40%~75%
铝盐或铁盐作絮凝剂
后置投加
20%~35%
铝盐或铁盐作絮凝剂
同步投加
15%~50%
化学除磷污泥增量
（4）接触铝盐和铁盐等腐蚀性物质的设备和管道应采取防腐措施。
4.硝化液回流系统
（1）污泥回流设施应采用不易产生复氧的离心泵、混流泵、潜水泵等设；
（2）回流设施宜分别按生物处理工艺系统中的最大污泥回流比和最大混合液回流比计算确定；
（3）回流设备不应少于2台，并设备用，回流设备宜有洞节流量的措施。
5.剩余污泥量
1）按下式计算污泥泥龄。
式中
△X—剩余污泥量，kgSS/d;
V一生物反应池的容积，m³；
X一生物反应池混合液悬浮固体平均浓度，gMLSS/L;
θe一污泥泥龄，d。
2）按污泥产率系数、衰减系数及不可生物降解和惰性悬浮物计算剩余污泥量。
式中：
△X一剩余污泥量，kgSS/d;
V一生物反应池的容积，m³;
Y一污泥产率系数，20℃时取0.4~0.8kgMLVSS/kgBOD5;
Q一设计平均日污水量，m³/d;
S。
一生物反应池进水五日生化需氧量，kg/m³;
Se—生物反应池出水BOD5,kg/m³；
Kd—衰减系数，d-1
Xv一生物反应池混合液挥发性悬浮固体平均浓度，gMLVSS/L;
f—SS的污泥转换率，宜根据试验资料确定，无试验资料时可取0.5~0.7gMLVSS/gSS;
SS。
一生物反应池进水悬浮物浓度，kg/m³;
SSe一生物反应池出水悬浮物浓度，kg/m³；
3）剩余污泥量设置计量装置可采用湿污泥计量和干污泥计量两种方式。
（三）A2/O工艺的影响因素
1.污水中可生物降解有机物的影响
厌氧段：
如果污水中可生物降解有机物很少，则聚磷菌无常进行磷的释放，导致好氧段也不能大量地吸收污水中的磷，从而影响除磷的效果。
试验证明：
进水中溶解性磷与溶解性BOD5之比应小于0.06才会有较好的除磷效果。
缺氧段：
C/N较高时，NOx-N反销化速率大，则HRT=0.5~1.0h;C/N较低时，Nox-N反硝化速率小，则HRT=2.0~3.0h。
对于低BOD5浓度的城市污水，C/N比较低，脱氮率不高。
一般来说，污水中COD/TKN>8,N的总去除率可达80%。
2.污泥龄（θe）的影响
污泥龄θe受硝化和除磷两个方面的影响：
一方面硝化反应要求污泥龄θe比普通活性污泥工艺时间长；另一方面由于除磷的要求，使污泥龄不能过长，A2/O工艺中的θe一般为15~20d。
3.DO的影响
好氧段DO过高，DO会随污泥回流和混合液回流带至厌氧段与缺氧段，造成厌氧段的厌氧不完全而影响聚磷菌释放磷。
而缺氧段DO升高则影响NOx-N的反硝化。
相反，好氧段DO下降，则氨氮的硝化速度下降，即氧化速度下降。
因此在好氧段DO以2mg/L左右为好，缺氧段DO≤0.5mg/L,厌氧段DO<0.5mg/L。
4.有机物负荷率（Ns）的影响
好氧段：
Ns≤0.18kgBOD5/（kgMLVSS•d）,否则异氧菌会大大超过硝化菌，使硝化反应受到抑制；
厌氧段：
Ns＞0.1kgBOD5/（kggMLVSS•d）,否则除磷效果会下降。
5.TKN/MLSS负荷率的影响
过高浓度的氨氮对硝化菌会产生抑制作用，影响其硝化，一般控制TKN/MLSS＜0.05kgTKN/（kgMLSS•d）。
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6.污泥回流比（R）与混合液回流比（RN）的影响
R为25%~100%为宜。
R太高，污泥将DO和NOx-N带入厌氧段太多，影响其厌氧状态，使释磷不利；如果R太低，可能维持不了反应池污泥正常浓度2500~3500mg/L,影响生化反应速率。
缺氧段的脱氮效果与混合液回流比RN有较大的影响,一般采用RN≥200%。
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