独家揭秘AO工艺设计的黄金计算书

基本原理：

A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO(溶解氧)不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。

工艺优点：

（1）效率高。 该工艺对废水中的有机物，氨氮等均有较高的去除效果。 当总停留时间大于54h，经生物脱氮后的出水再经过混凝沉淀，可将COD值降至100mg/L以下，其他指标也达到排放标准，总氮去除率在70%以上。

（2）流程简单，投资省，操作费用低。 该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂贵的碳源。 尤其，在蒸氨塔设置有脱固定氨的装置后，碳氮比有所提高，在反硝化过程中产生的碱度相应地降低了硝化过程需要的碱耗。

（3）缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。 如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有机物的去除率分别为62%和36%，故反硝化反应是最为经济的节能型降解过程。

（4）容积负荷高。 由于硝化阶段采用了强化生化，反硝化阶段又采用了高浓度污泥的膜技术，有效地提高了硝化及反硝化的污泥浓度，与国外同类工艺相比，具有较高的容积负荷。

（5）缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。 当进水水质波动较大或污染物浓度较高时，本工艺均能维持正常运行，故操作管理也很简单。 通过以上流程的比较，不难看出，生物脱氮工艺本身就是脱氮的同时，也降解酚、氰、COD等有机物。 结合水量、水质特点，我们推荐采用缺氧/好氧(A/O)的生物脱氮(内循环) 工艺流程，使污水处理装置不但能达到脱氮的要求，而且其它指标也达到排放标准。

工艺缺点：

（1）由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；

（2）若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用。 另外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90%。

（3）影响因素： 水力停留时间 （硝化>6h ，反硝化<2h ）污泥浓度MLSS（>3000mg/L）污泥龄（ >30d ）N/MLSS负荷率（<0.03 ）进水总氮浓度（ <30mg/L）

常见设计参数：

A/O工艺设计参数

①水力停留时间：硝化不小于5～6h；反硝化不大于2h，A段:O段=1:3

②污泥回流比：50～100%

③混合液回流比：300～400%  

④反硝化段碳/氮比：BOD5/TN>4，理论BOD消耗量为1.72gBOD/gNOx--N

⑤硝化段的TKN/MLSS负荷率（单位活性污泥浓度单位时间内所能硝化的凯氏氮）：<0.05KgTKN/KgMLSS·d

⑥硝化段污泥负荷率：BOD/MLSS<0.18KgBOD5/KgMLSS·d

⑦混合液浓度x=3000～4000mg/L（MLSS）

⑧溶解氧：A段DO<0.2～0.5mg/L

                O段DO>2～4mg/L

⑨pH值：A段pH =6.5～7.5

               O段pH =7.0～8.0

⑩水温：硝化20～30℃ 

             反硝化20～30℃ 

?碱度：硝化反应氧化1gNH4+-N需氧4.57g，消耗碱度7.1g（以CaCO3计）。 

反硝化反应还原1gNO3--N将放出2.6g氧，生成3.75g碱度（以CaCO3计） 

?需氧量Ro——单位时间内曝气池活性污泥微生物代谢所需的氧量称为需氧量(KgO2/h)。微生物分解有机物需消耗溶解氧，而微生物自身代谢也需消耗溶解氧，所以Ro应包括这三部分。 

Ro=a’QSr+b’VX+4.6Nr

a’─平均转化1Kg的BOD的需氧量KgO2/KgBOD

b’─微生物（以VSS计）自身氧化（代谢）所需氧量KgO2/KgVSS·d。 

上式也可变换为：  

Ro/VX=a’·QSr/VX+b’ 或 Ro/QSr=a’+b’·VX/QSr

             Sr─所去除BOD的量（Kg）

             Ro/VX─氧的比耗速度，即每公斤活性污泥（VSS）平均每天的耗氧量KgO2/KgVSS·d

             Ro/QSr─比需氧量，即去除1KgBOD的需氧量KgO2/KgBOD

由此可用以上两方程运用图解法求得a’ b’

Nr—被硝化的氨量kd/d         

4.6—1kgNH3－N转化成NO3-所需的氧量（KgO2） 

几种类型污水的a’ b’值

?供氧量─单位时间内供给曝气池的氧量，因为充氧与水温、气压、水深等因素有关，所以氧转移系数应作修正。 

i . 理论供氧量

1.温度的影响

KLa(θ)=KL(20)×1.024Q-20 θ─实际温度 

2.分压力对Cs的影响（ρ压力修正系数）

ρ=所在地区实际压力（Pa）/101325（Pa） =实际Cs值/标准大气压下Cs值 

3.水深对Cs的影响

Csm=Cs/2·(Pb/0.1013+Qt/21)

Csm─曝气池中氧的平均饱和浓度（mg/L） 

Pb─曝气设备装设深度（Hm）处绝对气压（Mpa） 

Pb=Po+9.81×10-3H Po─当地大气压力（Mpa） 

Qt=21·(1-EA)/[79+21·(1-EA)]?? 

EA─扩散器的转移效率 

Qt ─空气离开池子时含氧百分浓度 

综上所述，污水中氧的转移速率方程总修正为：

dc/dt=αKLa(20)(βρCsmθ-Cl×1.024θ-20

{理论推出氧的转移速率dc/dt=αKLa(βCs-Cl)}

在需氧确定之后，取一定安全系数得到实际需氧量Ra

Ro=RaCsm(20)/α(βρCsm(θ)-CL)×1.024θ-20 

则所需供气量为： 

q=(Ro/0.3EA)×100m3/h

CL─混合液溶解氧浓度，约为2～3（mg/L） 

Ra─实际需氧量KgO2/h

Ro─标准状态需氧量KgO2/h

在标准状态需氧量确定之后，根据不同设备厂家的曝气机样本和手册，计算出总能耗。总能耗确定之后，就可以确定曝气设备的数量和规格型号。

ⅱ.实际曝气池中氧转移量的计算

①经验数据法 当曝气池水深为2.5～3.5m时，供气量为： 

采用穿孔管曝气，去除1KgBOD5的供气量80～140m3/KgBOD5

扩散板曝气，去除1KgBOD5供气量40～70m3空气/KgBOD5

②空气利用率计算法 

每m3空气中含氧209.4升 

1大气压（101.325Kpa）,0℃ 1m3空气重1249克含氧300克 

1大气压（101.325Kpa）,20℃ 1m3空气重1221克含氧280克 

按去除1Kg的BOD5需氧1Kg计算，需空气量分别为3.33和3.57m3，曝气时氧的利用率一般5～10%（穿孔管取值低，扩散板取值高），假定试验在20℃进行：

若氧利用率为5%，去除1Kg的BOD5需供空气72m3 

若氧利用率为10%，去除1Kg的BOD5需供空气36m3 

算出了总的空气供气量，就可根据设备厂家提供的机样选择曝气设备的规格型号和所需台数。

活性污泥法系统的工艺设计

①处理效率（E%） 

E=(La-Le)/La ×100%=Lr/La ×100%

La─进水BOD5浓度（mg/L） 

Le─二沉池出水BOD5浓度（mg/L） 

Lr─去除的BOD5浓度（mg/L） 

②曝气池容积（V） 

V=Qla/XLs=QLr/Lv

Q─曝气池污水设计流量（m3/d） 

Ls─污泥负荷率KgBOD5/KgMLSS·d

Lv─容积负荷KgBOD5/m3有效容积·d

X─混合液MLSS浓度mg/L

③曝气时间（名义水力停留时间）t(d)

t=V/Q(d)

④实际水力停留时间t’(d)

t’=V/(1+R)Q (d) 

R─污泥回流比%

⑤污泥产量ΔX(Kg/d)

ΔX=aQLr-bVXv

Xv=fx f=0.75

a─污泥增长系数，取0.5～0.7

b─污泥自身氧化率（d-）,一般取0.04～0.1

Xv─混合液挥发性污泥浓度（MLVSS）Kg/m3

⑥污泥龄（ts）污泥停留时间SRT

ts=1/(aLs-b)

⑦剩余污泥排放量q(m3/d)

q=VR/(1+R)ts (m3/d)或q=ΔX/fXR(m3/d)，f=MLVSS/MLSS一般为0.75

XR─回流污泥浓度（Kg/ m3） 

⑧曝气池需氧量（O2Kg/d） 

Ro=a’QSr+b’VXv+4.6Nr

a’─氧化每KgBOD5需氧千克数（KgO2/KgBOD5） 

一般a’取0.42～0.53

b’─污泥自身氧化需氧率（d-1）即KgO2/KgMLVSS·d

一般取0.188～0.11

Nr─被转化的氨氮量Kg/d

4.6─为1Kg NH3-N转化成硝酸盐所需氧量（KgO2）