污水处理AO工艺脱氮

污水处理A/O工艺脱氮除磷一般的活性污泥法以去除污水中可降解有机物和悬浮物为主要目的，对污水中氮、磷的去除有限。

随着对水体环境质量要求的提高，对污水处理厂出水的氮、磷有控制也越来越严格，因此有必要采取脱氮除磷的措施。

一般来说，对污水中氮、磷的处理有物化法和生物法，而生物法脱氮除磷具有高效低成本的优势，目前出现了许多采用生物脱氮除磷的新工艺。

一、生物脱氮除磷工艺的选择
按生物脱氮除磷的要求不同，生物脱氮除磷分为以下五个层次：
(1)去除有机氮和氨氮；
(2)去除总氮；
(3)去除磷；
(4)去除氨氮和磷；
(5)去除总氮和磷。

对于不同的脱氮除磷要求，需要不同的处理工艺来完成，下表列出了生物脱氮除磷5个层次对工艺的选择。

生物脱氮除磷5个层次对工艺的选择
对于不同的TN出水水质要求，需要选择不同的脱氮工艺，不同的TN出水水质要求与脱氮工艺的选择见下表。

不同TN出水水质要求对脱氮工艺的选择
生物除磷工艺所需B0D5或COD与TP之间有一定的比例要求，生物除磷工艺所需BOD5或COD与T比例P的要求见下表。

生物除磷工艺所需BOD5或COD与TP的比例要求
二、A/O工艺生物脱氮工艺
（一）工艺流程
A/0工艺以除氮为主时，基本工艺流程如下图1。

图1 缺氧/好氧工艺流程
A/O工艺有分建式和合建式工艺两种，分别见图2、图3。

分建式即硝化、反硝化与BOD 的去除分别在两座不同的反应器内进行；合建式则在同一座反应器内进行。

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合建式反应器节省了基建和运行费用以及容易满足处理工程对碳源和碱度等条件的要求，但受以下闲素影响：溶解氧(0.5~1.5mg/L)、污泥负荷[0. 1~ 0.
15kgBOD5/ (kgMLVSS•d)]、C/N 比(6 -7)、pH值( 7. 5~8.0) ,而不易控制。

对于pH值，分建式A/O工艺中，硝化液一部分回流至反硝化池，池内的反硝化脱氮菌以原污水中的有机物作碳源，以硝化液中NOx-N中的氧作为电子受体，将NOz-N还原成N2 ,不需外加碳源。

反硝化池还原1gNOx -N 产生3.57g碱度，可补偿硝化池中氧化1gNH3-N所需碱度(7. 14g)的一半，所以对含N浓度不高的废水，不必另行投碱调pH 值，反硝化池残留的有机物可在好氧硝化池中进一步去除。

一般来说分建式反应器(A/O工艺）硝化、反硝化的影响因素控制范围可以相应增大，更为有效地发挥和提高活性污泥中某些微生物（如硝化菌、反硝化菌等）所特有的处理能力，从而达到脱、处理难降解有机物的目的，减少了生化池的容积，提高了生化处理效率，同时也节省了环保投资及运行费用；而合建式A/O 工艺便于对现有推流式曝气池进行改造。

图2 分建式缺氧一好氧活性污泥脱氮系统
图3 合建式缺氧好氧活性污泥脱氮系统
（二）A/O工艺生物脱氮工艺的特点
1. 优点
①同时去除有机物和氮，流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，节省基建费用。

②反硝化缺氧池不需外加有机碳源，降低了运行费用。

③好氧池在缺氧池后，可使反硝化残留的有机物得到进一步去除，提高了出水水质c
④缺氧池中污水的有机物被反硝化菌所利用，减轻了好氧池的有机物负荷，同时缺氧池中反硝化产生的碱度可弥补好氧池中硝化需要碱度的一半。

2. 缺点
①脱氮效率不高，一般去除率为70%~80%。

②好氧池出水含有一定浓度的硝酸盐，如二沉池运行不当，则会发生反硝化反应，造成污泥上浮，使处理水水质恶化。

（三）影响工艺的因素
①水力停留时间t
反硝化t≤2h, 硝化t≤6h,当硝化水力停留时间与反硝化水力停留时间为3: 1时，氨氮去除率达到70% ~80%, 否则去除率下降。

②有机物浓度与DO
进入硝化好氧池中BOD5≤80mg/L; 硝化好氧池中DO大于2mg/L。

③BOD5/NOx -N比值
反硝化缺氧池污水中溶解氧性的BOD5/NOx -N比值应大于4, 以保证反硝化过程中有充足的有机碳源。

④混合液回流比
混合液回流比不仅影响脱氮效率，而且影响动力消耗。

混合液回流比对脱氮效率的影响见下表。

从表中可以看出，RN≤50% , 脱氮效率加很低；RN <200%,ηN随RN的上升而显著上升；当RN >200%后，ηN上升比较缓漫，一般内回流比控制在200%~400%。

混合液回流比对脱氮效率的影响
⑤污泥浓度(MLSS)
污泥浓度一般要求大于3000mg/L , 否则脱氮效率下降。

⑥污泥龄（θc）
污泥龄应达到15d 以上。

⑦硝化段的污泥有机负荷率
硝化段的污泥有机负荷率要小于0.18kgBOD5/( kgMLVSS•d );硝化段的
TKN/MLVSS负荷率小于0. 05kgTKN/(kgMLVSS•d)。

⑧温度与pH值
硝化最适宜的温度20~30℃、反硝化最适宜的温度20~40℃；硝化最佳pH值为8~8.4 , 反硝化最佳pH值为6. 5~7. 5。

⑨原污水总氮浓度TN
原污水总氮浓度TN <30mg/L。

（四）A/O工艺设计参数
A/O工艺设计参数见下表。

A/O工艺设计参数
（五）A/O工艺设计计算
包括缺氧池（区）容积计算、好氧区容积、混合液回流量、需氧量的计算。

1. 缺氧池（区）容积计算、好氧区容积、混合液回流量计算
计算项目计算公式参数说明
缺氧池（区）有效容积Vn=0.001Q(Nk-Nte)-0.12Δ
Xv/Kde(T)X
Vn—缺氧池（区），m³；
Q—生物反应池的设计流盘，
m3/d;
X—生物反应池内混合液悬浮
固体平均浓度，gMLSS/ L;
Nk—生物反应池进水总凯氏
氮浓度，mg/L;
Nte一生物反应池出水总氮浓
度，mg/L;
ΔXv—排出生物反应池系统
的微生物量，kgMLVSS;
Kde(T)—T℃时的脱氮速率，
kgNOx—N/(kgMLVSS·d),宜根据试验资料确定；
Kde(20)—20℃时的脱氮速率，宜取0.03~0.06kgNOx—N/(kgMLVSS·d);
缺氧池（区）有效容积T—设计温度，℃
Y—污泥总产率系数，宜根据试验资料确定，无试验资料时，系统有初沉池时取
0.3kgMLVSS/kgBOD5,无初沉池时取0.2~0.6kgMLVSS/kg80D5; y-单位容积混合液中，活性污泥固体物质总量( MLSS)中挥发性悬浮固体物质总鱼(MLVSS)所占比例；
S。

—生物反应池进水五日生化需氧量浓度，mg/L;
Se一生物反应池出水五日生化需氧量浓度，mg/L
好氧池（区）容积V。

—好氧池（区）容积，m³；Q—生物反应池的设计流量，m³/d;
S。

一生物反应池进水五日生化需氧量浓度，mg/L; Se—生物反应池出水五日生
化需氧量浓度，mg/L;
θco一好氧池（区）设计污泥泥龄值，d ;
Y1—污泥总产率系数，宜根据试验资料确定，无试验资料时，系统
有初沉池时取
0.3kgMLVSS/kgB0D5, 无初
沉池时取
0.2~0.6kgMLVSS/kgB0D5；
X一生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度，gMLSS/L; F—安全系数，取1. 5~3. 0; μ—硝化菌生长速率，d-1；Na—生物反应池中氨氮浓度，mg/L;
KN—硝化作用中氮的半速率
常数，mg/L;
T—设计温度，℃；
0.47—15℃时硝化菌最大生长速率，d-1
混合液回流量QRi一混合液回流量，m³/d,
混合液回流比不宜大于400% ; Vn一缺氧池（区）容积，m³；Kde(T)一T℃时的脱氮速率，kgNOx—N/(kgMLVSS·d) , 宜根据试验资料确定；
X一生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度，gMLSS/L; QR—回流污泥量，m³/d;
Nke一生物反应池出水总凯氏氮浓度，mg/L;
Ni一生物反应池进水总氮浓度，mg/L
2. 需氧量的计算
氧化1gNH3 - N需氧4. 57g , 并消耗7. 14g碱度；而反硝化1gNOx—N 生成3. 57g碱度，并消耗1.72gBOD5 , 同时还提供2. 6g O2,需氧量可按式(1)计算。

需氧呈详细计算公式见下式。

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式中
aSr一降解有机物的需氧量；
a—BOD5 的氧当量，1. 0 , 即降解1kgBOD5需氧1kgO2 ;
s—BOD5 去除量；
K—污水日变化系数；
Q一污水平均日流量，m³/d ;
S。

,Se—污水流入、流出的BOD5浓度，g/m³；
bNr—氨氮硝化需氧量；
b—氨氮的氧当量，4. 57即硝化1g 氨氮需氧4.57g;
Nr一氨氮被硝化去除盐，kg/d;
NK。

,Nke—进出水TKN浓度，g/m³；
Xw—每日净增活性污泥量，即每日排放剩余活性污泥量，kg/d;
0. 12一生成1kg生物体需0. 12kg氮量( C5 H7 NO2中N约占12% ) ;
CXw—排放剩余污泥氧当量的总量；
c一活性污泥的氧当量，为 1.42 ;
Xw—每日净增活性污泥量，即每日排放剩余活性污泥；bND—反硝化脱氮所放出的氧量；
ND—NOx -N的耗氧量，kg/d ;
NOe一出水中NOx -N的浓度，g/m³。