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1、 污泥龄与污泥负荷的关系污泥龄与污泥负荷的关系 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。 A131 的应用条件： 进水的 COD/BOD52，TKN/BOD50.25； 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： 希望达到的脱氮效果； 曝气池进水中硝酸盐氮 NO3N 和 BOD5 的比值； 曝气池进水中易降解 BOD5 占的比例； 泥龄 ts；
2、 曝气池中的悬浮固体浓度 X； 污水温度。 图 1 为前置反硝化系统流程。 1 计算 NDN/BOD5 和 VDN/VT NDN 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 12mg/L 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 0.671812mg/L Ns剩余污泥排出的氮，等于进水 BOD5 的 0.05 倍，m
3、g/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） 0.20 0.70 0.05 0.30 0.10 0.08 0.40 0.12 0.11 0.50 0.14 0.14 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（XVT）/（QSXRQXE） 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
4、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 5 4 有硝化的污水处理（设计温度 10） 10 8 硝化/反硝化的污水处理（设计温度 10） VDN/VT=0.2 12 10 =0.3 13 11 =0.4 15 13 =0.5 18 16 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
5、需按 10设计 3 剩余污泥量 污泥比产率 YYBOD5YP 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 0.521.22 kg 干固体/kgBOD5，可从表 3 中选取。 表 3 YBOD5 与泥龄、进水 SS 和 BOD5 的比例之关系 SSi/（BOD5）i 泥龄（d） 4 6 8 10 15 25 0.4 0.74 0.70 0.67 0.64 0.59 0.
6、52 0.6 0.86 0.82 0.79 0.76 0.71 0.64 0.8 0.98 0.94 0.91 0.88 0.83 0.76 1.0 1.10 1.06 1.03 1.00 0.95 0.88 1.2 1.22 1.18 1.15 1.12 1.07 1.00 4 计算曝气池体积 首先计算曝气池的污泥负荷 N，即 Nl/(tSY) 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 2.5-3.5 3.5-4.5 硝
7、化和反硝化 2.5-3.5 3.5-4.5 带污泥稳定 - 4.0-5.0 除磷（加混凝剂同步沉淀） 3.5-4.5 4.0-5.0 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。 所以，曝气池的体积为： VT(BOD5)iQ/(NX) VTVDNVN 5 回流比 内循环回流比 R1QR1/Q，外循环回流比 R2QR2/Q ，总回流比 RR1R2。 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。 ED
8、NNDN/(NDNNne) 所需的最小回流比 R1/(1EDN)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。 6 供氧量 生物脱氮工艺中，分解碳化合物(BOD5)的需氧率 OVC 和氧化氮化合
9、物的需氧率 OVN 必 须分开计算。然后根据饱和溶解氧等的影响，由这两部分之和计算供氧率(氧负荷)OB 。 分解碳化合物的需氧率 OVC 可从表 5 查得。 表 5 分解碳化合物的需氧率 OVc kgO2/kgBOD5 温度（） 泥龄（d） 4 6 8 10 15 25 10 0.83 0.95 1.05 1.15 1.32 1.55 12 0.87 1.00 1.10 1.20 1.38 1.60 15 0.94 1.08 1.20 1.30 1.46 1.60 18 1.00 1.17 1.30 1.40 1.54 1.60 20 1.05 1.22 1.35 1.45 1.60 1.60
10、 氧化氮化合物的需氧率 OVN 可按下式计算： OVN(4.6Nne1.7NDN)/BOD5 选择曝气区的溶解氧浓度 CX，根据峰值系数 fC 和 fN 计算最大小时供氧率(氧负荷) OB： OBCs/(CsCx)/(OVcfCOVNfN) 式中 Cs污水中饱和溶解氧浓度，mg/L Cx曝气池中溶解氧浓度，mg/ L fC碳负荷峰值系数，即最大小时需氧率与平均小时需氧率之比 fN氮负荷峰值系数 推荐的 CX 值为：在无硝化的装置中取 2 mg/L；进行硝化的装置中取 2 mg/L；进行硝化同 步/反硝化的装置中取 0.5mg/L。 如果无法测得峰值系数，可从表 6 中查取。由于在污水处理厂最大
11、氮负荷与最大碳负荷并 不同时出现，因此选用最大碳负荷和平均氮负荷或最大氮负荷和平均碳负荷进行计算。 表 6 峰值系数 各类负荷值系数 泥龄（d） 4 6 8 10 15 25 fc fN（2 万人口当量） fN（10 万人口当量） 1.3 1.25 1.2 1.2 1.15 1.1 - - - 2.5 2.0 1.5 - - 2.0 1.8 1.5 - 注 假定 24h 中出现 2h 峰值 根据供氧率(氧负荷)OB 和曝气设备的氧利用率计算设计供氧量。如果曝气设备的氧利 用率是在清水中测定的，则计算结果必须除以供氧系数 (0.51.0)。 应特别注意的问题还有，夏季在不具备反硝化功能的污水处理
12、厂进行污水硝化时，OVC 值 必须增加 1/3。另外，最大小时需氧率是根据峰值系数 fC 和 fN、以及日需氧率的 1/24 计 算的，因此若采用间歇反硝化，供氧量应依据曝气间歇时间相应提高。 在前置反硝化工艺中，可将供氧和搅拌分开。反硝化区的搅拌强度取决于池容，通常为 38W/m3。同时，在反硝化区安装曝气装置有利于加强运行灵活性。 对前置反硝化系统的测试表明，曝气区起始段的耗氧量为平均耗氧量的 2 倍，故应合理布 置曝气装置，保证整个曝气区内的溶解氧都不低于 2mg/L。对于推流式曝气池，应分别在 沿池长 25和 75处测量池中的溶解氧。供氧量也可根据连续监测曝气池出水中的 NH4+-N 值进行调整。
