MBBR工艺背景介
随着现代化工业的进程和人口急剧的膨胀，水污染问题已
经成为社会焦点之一，目前污水处理的方法主要有活性污泥法
和生物膜法两大类：活性污泥法从20世纪初英国开创以来，经
过几十年的发展革新已经拥有多种运行方式，同时由于其极好
的污水处理效果而逐渐成为大家认可的比较成熟的工艺；生物
膜法是利用附着在填料上的生物对水体进行净化的一种工艺，
近年来也得到迅速的发展和提高。
从多年的运行实践来看，活性污泥法虽较为成熟，但也存在很多的缺点和不足，如曝气池容积大、占地面积高、基建费用高等，同时对水质、水量变化的适应性较低，运行效果易受水质、水量变化的影响等。鉴于上述因素，这种污水处理方法逐渐被后来的生物膜法所取代。生物膜法弥补了活性污泥法的很多不足，如它的稳定性好、承受有机负荷和水力负荷冲击的能力强、无污泥膨胀、无回流，对有机物的去除率高，反应器的体积小、污水处理厂占地面积小等优点。但是生物膜法也有其特有的缺陷，如生物滤池中的滤料易堵塞、需周期性反冲洗、同时固定填料以及填料下曝气设备的更换较困难、生物流化床反应器中的载体颗粒只有在流化状态下才能发挥作用、工艺的稳定性较差…等。介于以上两种工艺的缺点和不足，移动床生物膜反应器(moving-bed-biofilm-reactor，简称MBBR)应运而生。MBBR法在80年代末就有所介绍并很快在欧洲得到应用，它吸取了传统的活性污泥法和生物接触氧化法两者的优点而成为一种新型、高效的复合工艺处理方法。其核心部分就是以比重接近水的悬浮填料直接投加到曝气池中作为微生物的活性载体，依靠曝气池内的曝气和水流的提升作用而处于流化状态，当微生物附着在载体上，漂浮的载体在反应器内随着混合液的回旋翻转作用而自由移动，从而达到污水处理的目的。作为悬浮生长的活性污泥法和附着生长的生物膜法相结合的一种工艺，MBBR法兼具两者的优点：占地少——在相同的负荷条件下它只需要普通氧化池20%的容积；微生物附着在载体上随水流流动所以不需活性污泥回流或循环反冲洗；载体生物不断脱落，避免堵塞；有机负荷高、耐冲击负荷能力强，所以出水水质稳定；水头损失小、动力消耗低，运行简单，操作管理容易；同时适用于改造工程等。
在过去十几年的研究中，MBBR法已经作为一种成熟的工艺广泛应用于造纸废水、食品工业废水、屠宰废水、炼油废水等工业废水中，同时也可以处理城市生活污水以及城市废水与工业废水的混合污水。许多工程实例表明，用MBBR法处理污水效果良好。
MBBR工艺的原理
更新时间：09-4-22 08:52
MBBR工艺原理是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，外部为好养菌，这样每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。
MBBR工艺兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点，是一种新型高效的污水处理方法，依靠曝气池内的曝气和水流的提升作用使载体处于流化状态，进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，这就使得移动床生物膜使用了整个反应器空间，充分发挥附着相和悬浮相生物两者的优越性，使之扬长避短，相互补充。与以往的填料不同的是，悬浮填料能与污水频繁多次接触因而被称为“移动的生物膜”。
MBBR工艺影响因素分析
更新时间：09-4-22 08:54
1填料对MBBR法的影响
MBBR法的技术关键在于比重接近于水、轻微搅拌下易于随水自由运动的生物填料。通常填料由聚乙烯塑料制成，每一个载体的外形为直径10mm、高8mm的小圆柱体，圆柱体中有十字支撑，外壁有突出的竖条状鳍翅，填料中空部分占整个体积的0.95，即在一个充满水和填料的容器中，每一个填料中水占的体积为95%。考虑到填料旋转以及总容器容积，填料的填充比被定义为载体所占空问的比例，为了达到最好的混合效果，填料的填充比最大为0.7。理论上填料总的比表面积是按照每一单位
体积生物载体比表面积的数量来定义的，一般为700m2/m3。当生物膜在载体内部生长时，实际有效利用的比表面积约为500m2/m3。
此类型的生物填料有利于微生物在填料内侧附着生长，形成较稳定的生物膜，并且容易形成流化状态。当预处理要求较低或污水中含有大量纤维物质时，例如在市政污水处理中不采用初沉池或者在处理含有大量纤维的造纸废水时，采用比表面积较小、尺寸较大的生物
2溶解氧(DO)对MBBR法的影响
王学江等对DO在MBBR中同步硝化一反硝化生物脱氮过程中的影响机理进行了详细分析，认为DO 浓度是影响同步硝化一反硝化的一个主要的限制因素。通过对DO浓度的控制，可使生物膜的不同部位形成好氧区或缺氧区，这样便具有了实现同步硝化一反硝化的物理条件。从理论上讲，当DO质量浓度过于高时，DO能穿透到生物膜内部，使其内部难以形成缺氧区，大量的氨氮被氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，使得出水TN仍然很高；反之，如果DO浓度很低，就会造成生物膜内部很大比例的厌氧区，生物膜反硝化能力增强(出水硝氮和亚硝氮浓度都很低)，但由于DO供应不足，MBBR工艺硝化效果下降，使得出水氨氮浓度上升，从而导致出水TN上升，影响最终的处理效果。通过研究最终得出了MBBR 法处理城市生活污水DO的一个最佳值：当DO质量浓度在2mg/L以上时，DO对MBBR硝化效果的影响不大，氨氮的去除率可达97%-99%，出水氨氮都能保持在1.0mg/L以下；DO质量浓度在1.0mg/L左右时，氨氮的去除率在84%左右，出水氨氮浓度有明显上升。另外，曝气池内DO也不宜过高，溶解氧过高能够导致有机污染物分解过快，从而使微生物缺乏营养，活性污泥易于老化，结构松散。此外，DO过高，过量耗能，在经济上也是不适宜的。
因为MBBR法主要是通过悬浮填料来实现最终的污水处理，所以DO对悬浮填料的影响也是影响整个处理结果的关键。曹占平等对MBBR法充氧能力进行了实验研究，结果表明反应器的充氧能力在一定范围内随着悬浮填料填充率的增大而增大。在曝气的作用下，水随填料一起流化，水流紊动程度较无填料时大，加速了气液界面的更新和氧的转移，使氧的转移速率提高。随着填料数量的增多，填料、气流和水流三者之间的这种切割作用和紊动作用不断加强。但加入填料量为60%时，填料在水中的流化效果变差，水体紊动程度也降低，使得氧的传递速率下降，氧的利用率降低。所以针对不同类型的水质，控制好DO的量对整个工艺最终的处理结果是至关重要的。
3水力停留时间对MBBR工艺的影响
合适的水力停留时间(HRT)是确保净化效果和工程投资经济性的重要控制因素。水力停留时间的长短将直接影响到水中有机物与生物膜的接触时间，进而影响微生物对有机物的吸附和降解效率，所以针对不同的污水类型找出经济而合理的HRT是非常关键的问题之一。国内外对HRT的研究并没有局限
于研究HRT本身的影响，而是通过实验去宏观把握。SHHosseini等副在用MBBR法对含酚类工业废水进行了实验研究，结果表明：在一般情况下，随着HRT的逐渐延长，出水COD浓度会逐渐降低。但同时他也发现了一个更重要的影响因素，即废水中酚类物质的COD浓度与总的COD浓度的比值(CODph/CODtot)，当这一比值达到0.6(即CODDph的浓度为480mg/L)时，COD的去除效率最高并不受水力停留时间的影响。国内的实验大多认为出水COD平均浓度随着水力停留时间的延长而降低，若要缩短水力停留时间可通过加大填料的投加比例(高达70%)来实现，当对出水水质要求不高时可减少填料的投加比例引。另外还有试验结果表明：在中低氨氮负荷条件下，随HRT的减少，氨氮填料表面负荷逐步升高，同时去除率维持原有水平或有一定增长；当氨氮负荷升至高水平后，随着HRT的减少，氨氮去除率逐步降低。这些针对HRT的实验研究结果为今后MBBR法的推广应用奠定了基础，但同时也有许多需要改进之处，比如试验只是单纯的考虑HRT本身的影响，没有把其他因素与HRT的关系有机的结合起来，而SHHosseini等在酚类废水处理的研究中将HRT和其他因素有机的结合起来进行探讨，不仅找到实验最重要的影响因素，同时实验过程中各因素之间的相互影响、相互制约关系也得到了很好地体现。所以针对影响因素的研究我们需要更全面更综合的考虑。
4水温对MBBR法的影响
在影响微生物生理活动的各项因素中，温度的作用非常重要。温度适宜，能够促进、强化微生物的生理活动；温度不适宜，能够减弱甚至破坏微生物的生理活动。温度不适宜还能够导致微生物形态和生理特性的改变，甚至可能使微生物死亡。而微生物的最适温度是指在这一温度条件下，微生物的生理活动强劲、旺盛，表现在增殖方面则是裂殖速度快、世代时间短。MBBR法主要是通过生物膜中各种类型微生物的新陈代谢来达到对污水中有机污染物的降解，所以生物膜生长的好坏将直接关系到废水处理的最终结果，尤其对于硝化菌、反硝化菌而言，它们的生长周期长，且对环境的变化非常敏感，硝化菌的适宜温度是20℃-30℃，反硝化菌的适宜温度是20℃-40℃，温度低于15℃时，这两类细菌的活性均降低，5~C是完全停止，所以温度的变化将直接影响这类细菌的生长。相关实验结果表明，氨氮填料表面负荷的变化基本与水温的变化趋势一致。水温低时填料表面负荷低，水温高时填料表面负荷约达到水温低时的15倍。由此可见，硝化细菌受温度影响大，低温条件下活性较弱。
5pH值对MBBR法的影响
微生物的生理活动与环境的酸碱度密切相关，只有在适宜的酸碱度条件下，微生物才能进行正常的生理活动。pH值过大的偏离适宜数值，微生物的酶系统的催化功能就会减弱，甚至消失。不同种属的微生物生理活动适应的pH值，都有一定的范围，在这一范围内，还可分为最低pH值、最适pH 值和最高pH值。在最低或最高的pH环境中，微生物虽然能够成活，但生理活动微弱，易于死亡，增殖速率大为降低。参与污水生物处理的微生物，一般最佳的pH值范围，介于6.5-8.5之间。MBBR法
作为生物膜法与活性污泥法相结合的工艺，同样依赖于微生物的生长以达到有机物降解的目的。所以保持微生物最佳pH范围是取得良好污水处理效果的必要条件，当污水(特别是工业废水)的pH值变化较大时，需要考虑设调节池，使污水的pH值调节到适宜范围后再进行曝气。
6其他因素对MBBR法的影响
根据每一个具体试验条件的不同，还会有许多不同的影响因素。如气水比一般控制在(3～4)，这样的气量能使反应器中的填料均匀地循环转动起来；浊度也需要控制在一定范围内，相关研究结果表明：浊度大使得某些悬浮物容易覆盖在生物膜的表面，阻碍生物氧化作用的进行，导致处理效率大幅下降，同时还容易造成填料堵塞，另外整个实验对进水浊度和出水浊度进行了检测，进水浊度为17.6-160NTU，出水浊度为18.1-142NTU，结果发现中试装置对浊度基本没有去除效果，出水浊度随着进水浊度的变化而变化，所以我们需要严格控制好进水浊度的量；COD容积负荷对去除率也有很大的影响，研究表明COD容积负荷为0.48-2.93kg/(m3?d)的范围内对COD的去除率基本稳定在
60%-80%。在相同的水力停留时间下COD的去除率随负荷呈正比增加趋势，这是因为当进水COD浓度较低时微生物降解有机物的速率也较小，其降解能力不能充分发挥，当进水COD浓度增大时促进了生物膜微生物的生长，提高了降解速率，故对COD去除率得到了提高。以上各因素都会对污水处理造成不同程度的影响，此外还有营养物质、有毒物质等，如果这些物质过多的偏离微生物生长需要，就会对污水处理的最终结果产生影响。我们须根据具体的条件和要求来确定哪一个因素是主要影响MBBR 法的最终结果。
MBBR的特点
更新时间：09-4-22 08:57
与活性污泥法和固定填料生物膜法相比，MBBR既具有活性污泥法的高效性和运转灵活性，又具有传统生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥少的特点。
(1)填料特点
填料多为聚乙烯、聚丙烯及其改性材料、聚氨酯泡沫体等制成的，比重接近于水，以圆柱状和球状为主，易于挂膜，不结团、不堵塞、脱膜容易。
填料上形成好养、缺氧和厌氧环境，硝化和反硝化反应能够在一个反应器内发生，对氨氮的去除具有良好的效果。
(5)去除有机物效果好
反应器内污泥浓度较高，一般污泥浓度为普通活性污泥法的5～10倍，可高达30～40g/L。提高了对有机物的处理效率，同时耐冲击负荷能力强。
(4)易于维护管理
曝气池内无需设置填料支架，对填料以及池底的曝气装置的维护方便，同时能够节省投资及占地面积。
国外对MBBR的研究应用现状
更新时间：09-4-22 09:04
MBBR是在20世纪90年代中期得到开发和应用的，其兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点，是一种新型高效的污水处理方法。迄今为止，国外已应用MBBR进行处理生活污水、工业废水的小试、中试及生产性实验研究，均取得了较好的效果。
其中，美国的Captor工艺和德国的Linpor工艺是目前两种比较成熟的多孔悬浮载体系统。在完全混合反应器中加入聚氨酯泡沫块供微生物附着生长，用于处理城市生活污水，研究了其对BOD的去除和硝化作用。
结果表明，硝化细菌优先附着生长在载体上，硝化活性达0.33mgN/h?块载体(载体体积为8cm3/块)，在4h内，BOD可完全去除，并继而发生硝化作用，硝化作用可在10h内完成。在过去的l0年中，移动床生物膜技术在挪威得到了发展，现已有100多个基于此技术的污水处理厂在l7个国家中投入使用或在建造之中，它们主要用于去除市政污水或工业废水中的有机物及氨氮。
响着污水的处理效果和投资费用。科研工作者以改进填料为突破口，不断推动移动生物膜法的发展。目前的悬浮填料大多是由聚乙烯、聚丙烯及其改性材料、聚氨酯泡沫体等制成的，比重接近于水，长了生物膜以后，在正常的曝气强度下极易达到全池流化翻动。悬浮填料的形状通常为球状、圆筒状或粒状，一般认为球状有良好的水力学特性，是最理想的形状。但受到生产技术的限制，有时将材料作成球状很困难；而圆筒状填料当其长径比为1时接近于球状，因此悬浮填料一般选择圆筒状。另外，填充在生物膜反应器的填料的比表面积多在100～500m2/m3。之问。由聚乙烯制成的悬浮填料分两种：一种为Φ10×7(mm)、比表面积为335m2/m3，另一种为Φ15×15(mm)、比表面积为235m2/m3；由聚丙烯制成的悬浮填料，密度为0.94g/cm3，形状为有波纹的圆柱体，尺寸为Φ15～20(mm)×20～30(mm)。
国内对MBBR的研究现状
更新时间：09-4-22 09:05
近年来，我国不少学者也进行了MBBR工艺的研究，但大多仍处于试验性研究阶段。其关键技术在于对悬浮填料的研究，如同济大学的专利产品为中Φ50×50(mm)的圆筒状悬浮填料，比表面积为
278m2/m3，材料为改性的聚乙烯；李峰报道的悬浮填料由聚丙烯塑料制成，为Φ50×50(mm)的圆筒状，比表面积为350m2/m3。一般来说，国内使用的载体外形尺寸比国外的要大，这主要是受整个工艺和出水格栅的限制。
总体而言，我国目前对悬浮填料的研究才刚刚起步，新型悬浮填料在我国污水处理工程中的应用
从经济、实用、高效的角度出发，高性能的新型填料在材质方面，应具有价格低廉、使用寿命长、易挂膜等特点；在结构方面，设计的比表面积应尽可能地大，并可以制造一些功能区，适应不同要求的厌氧、好氧微生物的生长，又兼顾易脱膜的特点。同时，应尽可能地降低悬浮填料的造价，最大程度发挥其优点，使悬浮填料能更广泛地应用到污水处理中。
目前，国内对MBBR工艺的应用多为一些小型工程，在技术参数方面多为探索阶段。
MBBR工艺的应用概况
更新时间：09-4-22 09:07
目前，国内外已对MBBR工艺进行了多项试验性研究，并在实际应用中取得了较好的效果。由于MBBR可减少现有污水处理系统的体积，易于在现有污水处理厂基础上升级，且处理效果好，欧洲、美国、日本、新西兰以及我国均建有MBBR型污水处理厂。
1、处理高负荷污水
MBBR工艺在高负荷条件下性能稳定，可多级联用处理污水。如可将3个MBBR连接使用处理肉类加工废水，第一个反应器的COD负荷高达10kg/m3，HRT约为4h，TC0D去除率为50%-75%{第二个和第三个反应器的总HRT为4～13h，TCOD去除率为75%、SCOD去除率为70%～88%，有机物去除率与有机负荷呈线性关系。
季民等采用厌氧复合床生物膜反应器处理高浓度有机废水实验，取得了良好效果。在进水C0D为5300～20140mg/L、COD容积负荷为5.38～20.62kg/m3.d、HRT为0.98d的操作条件下，COD去除率>90%。垃圾渗滤液的成分复杂，有机物浓度较高，是一种很难处理的废水，M.X.Loukidou采用MBBR和SBR 联合工艺对垃圾渗滤液进行了处理，载体使用聚亚胺酯和颗粒活性炭，该工艺对污染物同时具有物理、化学和生物降解作用，可有效去除垃圾渗滤液的有机物、色度和浊度。
2、处理低负荷污水
有些单位将生活污水与冲洗水混合排放，导致生活污水中有机物浓度较低，不适合普通的活性污泥法处理。张兴文等利用MBBR工艺处理中国石化抚顺乙烯有限公司厂区内生活污水及冲洗水的混合排放污水。
COD76mg/L、BOD37mg/L，在水力停留时间为2.4h、气水比为4：1的情况下，出水各项水质指标均可达到国家环保冷却水回用标准要求。
马建勇等研究了MBBR处理低负荷生活污水时启动和运行的性能和特点，发现闭路循环法比排泥挂膜法启动稍慢，但运行初期的处理效果比后者好。同时还考察了悬浮污泥与填料生物膜之间的关系，发现悬浮污泥对填料生物有抑制作用，不利于反应器的长期稳定运行。
3、脱氮效果
MBBR中生物膜主要固着在填料上，污泥停留时间与水力停留时间无关，硝化菌、亚硝化菌等生长世代时间较长、比增长速率很小的微生物都可以在填料上生长，从而增强了脱氮能力。脱氮过程分为硝化和反硝化两个阶段，分别由硝化菌和反硝化菌完成。MBBR可以实现硝化菌与反硝化菌在空间上相对独立生长，从而优化了两种菌群的生长条件。
MBBR用于生物脱氮取得了较好的效果。RustenN在FREVAR废水处理厂使用KaldneS型KI填料中试进行废水的脱氮处理，进水为预处理过的生活污水，温度为4.8℃～20℃。结果表明，10℃时，硝化速率达190gTNK/m2.d，反应器的pH>7。前期脱氮效果主要受水中易降解有机物浓度和MBBR缺氧区进水中溶解氧浓度的影响。该设计将MBBR与前硝化、后脱氮、絮凝剂最后的固体分离系统结合使用，如进水为25mgTN/L，总氮的去除Ng为70%，空床HRT可达4-5h。
2，3-二甲基苯胺是一种环状结构且有毒不易降解的有机物，在生产染料和甲灭酸工厂排出的废水中，含有大量该物质。邢国平等采用循环MBBR对该废水进行处理，当HRT较短时，氨氮的去除率较大，因为主要发生的是微生物的耗氧，且氨氮的去除率与其容积负荷成反比。
MBBR工艺在运行中易出现的问题
更新时间：09-4-22 09:12
1 MBBR反应器的流化态
反应器中的填料依靠曝气和水流的提升作用处于流化状态，在实际操作中，经常出现由于整个池内进气分布不均匀而导致局部填料堆积的现象。因此需通过池型作水力特性计算来改进进气管路的布置和优化池内曝气头的分布，再根据实际的曝隋况调节各曝气头上紧固橡皮垫的螺母松紧程度，调节单个曝气头的曝气量。除保证池内出水端具有较大曝气量，以便使整个池内填料呈均匀流化状态外，还可以采用穿孔曝气管，便于使池四边和四角进气分布均匀。反应器的构造在很大程度上决定了它的水力特性。试验表明，反应器的长深比为0.5左右时有利于填料完全移动，或者通过导流板的强制循环来解决池内死角的问题，这样能使气水比降到4：1左右。在实际工程设计时应通过大量试验来优化反应器的构造和水力特性，降低能耗，进一步提高MBBR的经济效益。
2 填料格栅板
为了防止填料随处理水流失，移动床生物膜反应池的出水口要设置格栅板。但在运行调试过程中易出现格栅堵塞的问题，在实验室采用钻孔塑料板作格栅时也出现了大团悬浮污泥将出水格栅板堵死的情况。虽然通过加强对出水区格栅处进行曝气，可以防止填料对格栅的堵塞，但对于悬浮污泥的附着问题，只能从格栅的材料和间距上解决，如选择光滑吸附性小的材料，间隙在保证能截留填料的前提下尽量加大，使其不易被悬浮物质附着等，这需要在实验和实际工程操作中不断改进，以避免该问题影响整个污水处理系统的正常运行。
对MBBR工艺的建议
更新时间：09-4-22 09:14
1 悬浮填料的研究和开发
应对填料表面的化学特性及悬浮填料的脱落机制进行深入的研究，增加填料的比表面积；应尽可能地降低悬浮填料的造价，使悬浮填料能更广泛地应用于污水处理。可采用活性炭、淀粉、明胶等作为生物活性添加剂，使悬浮填料能够促进微生物的生长和繁殖。
2 MBBR与其它工艺的组合
多级MBBR、MBBR和A/O法联合工艺等都具有各自的优点，对这些组合工艺应加强研究并进行实际应用。
3 MBBR工艺反应器的研究
通过对反应器流体力学的研究，确定反应器的形状，以达到最优化的反应器结构，从而避免填料堆积，降低能耗。可以初步研究多级串联连续式悬浮填料移动床反应器的结构型式与操控方案，为项目技术的推广应用奠定基础。
目前，MBBR工艺在国外应用较多，在国内应用较少。MBBR工艺运行稳定可靠，抗冲击负荷能力强，脱氮效果好，是一种经济高效的污水处理工艺。在处理生活污水方面，有机物和氨氮的去除率相对传统生物膜AO工艺可以提高10%以上。MBBR工艺具有很大的研究价值和应用前景。
工艺设计计算公式精编 W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
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℃ ⑾ 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） ⑿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）
A1/O 生物脱氮工艺 一、设计资料 设计处理能力为日处理废水量为 30000m3 废水水质如下： PH 值 7.0~7.5 水温14~25°C BOD5=160mg/L VSS=126mg/L(VSS/TSS=0.7) TN=40mg/L NH3-N=30mg/L 根据要求：出水水质如下： BOD5=20mg/L TSS=20mg/L TN 15mg/L NH3-N 8mg/L 根据环保部门要求，废水处理站投产运行后排废水应达到国家标准《污水综合排放标准》 GB8978-1996中规定的“二级现有”标准，即 COD 120mg/l BOD 30 mg/l NH -N<20 mg/l PH=6-9 SS<30 mg/l 二、污水处理工艺方案的确定 城市污水用沉淀法处理一般只能去除约 25~30 %的BOD5，污水中的胶体和溶解性有机物不 能利用沉淀方法去除，化学方法由于药剂费用很高而且化学混凝去除溶解性有机物的效果 不好而不宜采用。采用生物处理法是去除废水中有机物的最经济最有效的选择。 废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等四种形态存在。生活污水中氮 的主要存在形态是有机氮和氨氮。其中有机氮占生活污水含氮量的40%~60%，氨氮占50%~60%，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮仅占 0%~5%。废水生物脱氮的基本原理是在传统二级生物处理中，将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化和反硝化菌的作用，将氨氮通过硝化转化为亚硝态
氮、硝态氮，再通过反硝化作用将硝态氮转化为氮气，而达到从废水中脱氮的目的。 废水的生物脱氮处理过程，实际上是将氮在自然界中循环的基本原理应用与废水生物处理，并借助于不同微生物的共同协调作用以及合理的认为运用控制，并将生物去碳过程中转化而产生及原废水中存在的氨氮转化为氮气而从废水中脱除的过程。在废水的生物脱氮处理过程中，首先在好氧（oxic）条件下，通过好氧硝化的作用，将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮；然后在缺氧（Anoxic）条件下，利用反硝化菌（脱氮菌）将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气（N2）而从废水中逸出。因而，废水的生物脱氮通常包括氨氮的硝化和亚硝酸盐氮及硝酸盐氮的反硝化两个阶段，只有当废水中的氨以亚硝酸盐氮和硝酸盐的形态存在时，仅需反硝化（脱氮）一个阶段 . ?与传统的生物脱氮工艺相比，A/O脱氮工艺则有流程简短、工程造价低的优点。 该工艺与传统生物脱氮工艺相比的主要特点如下： ①流程简单，构筑物少，大大节省了基建费用； ②在原污水 C/N 较高（大于 4）时，不需外加碳源，以原污水中的有机物为碳源，保证了充分的反硝化，降低了运行费用； ③好养池设在缺养之后，可使反硝化残留的有机物得到进一步去除，提高出水水质； ④缺养池在好养池之前，一方面由于反硝化消耗了一部分碳源有机物，可减轻好养池的有机负荷，另一方面，也可以起到生物选择器的作用，有利于控制污泥膨胀；同时，反硝化 过程产生的碱度也可以补偿部分硝化过程对碱度的消耗； ⑤该工艺在低污泥负荷、长泥龄条件下运行，因此系统剩余污泥量少，有一定稳定性；
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：BOD /TN>4，理论BOD消耗量为1.72gBOD/gNOx--N 5 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 /KgMLSS·d ⑥硝化段污泥负荷率：BOD/MLSS<0.18KgBOD 5 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 =7.0～8.0⑩水温：硝化20～30℃ 反硝化20～30℃ ⑾ 碱度：硝化反应氧化1gNH 4+-N需氧4.57g，消耗碱度7.1g（以CaCO 3 计）。 反硝化反应还原1gNO 3 --N将放出2.6g氧，生成3.75g 碱度（以CaCO 3 计） ⑿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(KgO 2 /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KgO 2 /KgBOD b’─微生物（以VSS计）自身 氧化（代谢）所需氧量KgO 2 /Kg VSS·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）
沈阳化工大学 水污染控制工程 三级项目 题目：小区生活污水回用处理设计 院系：环境与安全工程学院 专业：环境工程 提交日期： 2020 年 5 月 26 日
摘要 本文主要介绍了小区生活污水回用处理设计的过程，其中包括工艺流程、以及流程中各个构筑物的设计计算、高程和平面布置。循环式活性污泥法（CASS）是序批式活性污泥法工艺（SBR）的一种变形。它综合了活性污泥法和SBR工艺特点，与生物选择器原理结合在一起，具有抗冲击负荷和脱氮除磷的功能。本次设计采用了CASS工艺进行设计计算。其中包括池体的计算和格栅等辅助物尺寸计算，处理后水质达到一级B标准。 关键词：小区生活污水回用循环式活性污泥法设计计算 Abstract This paper mainly introduces the design process of residential sew age reuse treatment, including the process flow, as well as the design of e ach structure in the process, elevation and plane layout. Circulating activa ted sludge process (CASS) is a variation of sequential batch activated slu dge process (SBR). It integrates the characteristics of activated sludge pro cess and SBR process, combines with the principle of biological selector, and has the functions of impact load resistance and denitrification and de phosphorization. This design adopts CASS technology to design and calc ulate. It includes the calculation of the pool body and the size calculation of the grid and other auxiliary objects. After treatment, the water quality r eaches the standard of grade a B.
A 2 /O 工艺生化池设计 一、 设计最大流量 Q max=73500m 3/d= m 3/h= m 3/s 二、 进出水水质要求 表1 进出水水质指标及处理程度 三、 设计参数计算 ①. BOD 5污泥负荷 N=(kgMLSS ·d) ②. 回流污泥浓度 X R =10 000mg/L ③. 污泥回流比 R=50% ④. 混合液悬浮固体浓度（污泥浓度） ⑤. TN 去除率 ⑥. 内回流倍数 四、 A 2/O 曝气池计算 ①. 反应池容积 ②. 反应水力总停留时间 ③. 各段水力停留时间和容积 厌氧：缺氧：好氧＝1：1：4 厌氧池停留时间h t 33.21461=?= ，池容37.70874252661 m V =?=； 缺氧池停留时间h t 33.21461=?= ，池容37.70874252661 m V =?=； 好氧池停留时间h t 34.91464=?= ，池容36.283504252664 m V =?=。 ④. 校核氮磷负荷
好氧段TN 负荷为： ()d kgMLSS kgTN N ?=??=??/024.06.8350233339 .3073500V X T Q 30 厌氧段TP 负荷为： ()d kgMLSS kgTN P ?=??=??/017.07 .708733334 .573500V X T Q 10 ① 剩余污泥量：X ?,(kg/d) 式中： 取污泥增值系数Y=，污泥自身氧化率05.0=d K ，代入公式得： =5395kg/d 则： 湿污泥量：设污泥含水率P=% 则剩余污泥量为： ⑤. 反应池主要尺寸 反应池总容积：V=425263m 设反应池2组，单组池容积：V = 3212632 m V = 有效水深5m ，则： S=V/5=2m 取超高为，则反应池总高m H 0.60.10.5=+= 生化池廊道设置： 设厌氧池1廊道，缺氧池1廊道，好氧池4廊道，共6条廊道。廊道宽10m 。则每条廊道长度为 m bn S L 88.706 106 .4252=?== ，取71m 尺寸校核 1.71071==b L ，25 10 ==h b 查《污水生物处理新技术》，长比宽在5~10间，宽比高在1~2间 可见长、宽、深皆符合要求 五、 反应池进、出水系统计算 1) 进水管 单组反应池进水管设计流量s m Q Q /425.02 85 .023max 1===
1、缺氧池、好氧池(曝气池)的设计计算： （1）、设计水量的计算 由于硝化和反硝化的污泥龄和水力停留时间都较长，设计水量应按照最高日流量计算。 式中： Q ——设计水量，m 3 /d ； Q ——日平均水量，m 3 /d ； K ——变化系数； （2）、确定设计污泥龄C θ 需反硝化的硝态氮浓度为 式中： N ——进水总氮浓度，mg/L ； 0S ——进水BOD 值 【1】 ，mg/L ； e S ——出水BOD 值，mg/L ； e N ——出水总氮浓度，mg/L ； 反硝化速率计算 计算出de K 值后查下表选取相应的V V D /值，再查下表取得C θ值。
反硝化设计参数表（T=10~12℃） （3）、计算污泥产率系数Y 【2】 式中： Y ——污泥产率系数，kgSS/kgBOD ； K ——修正系数，取9.0=K ； 0X ——进水SS 值mg/L; T ——设计水温，与污泥龄计算取相同数值。
然后按下式进行污泥负荷核算： 式中： L——污泥负荷，我国规范推荐取值范围为0.2~0.4kgBOD/(kgMLSS?d)。 S 活性污泥工艺的最小污泥龄和建议污泥龄表（T=10℃）【3】单位：d
（4）、确定MLSS(X) MLSS(X)取值通过查下表可得。 反应池MLSS取值范围
取定MLSS(X)值后，应用污泥回流比R反复核算 式中： R——污泥回流比，不大于150%； t——浓缩时间，其取值参见下表。 E 浓缩时间取值范围 （5）、计算反应池容积 计算出反应池容积V后，即可根据V V /的比值分别计算出缺氧反应池和好氧反 D 应池的容积。 2、厌氧池的设计计算： 厌氧反应池的容积计算 式中： V——厌氧反应池容积，m3。 A
设计计算 本工艺是采用池体单建的方式，各个池子根据厌氧-好氧-缺氧活性污泥法污水处理工程技术规范[20]进行设计计算。 厌氧池设计计算 （1）池体设计计算 a.反应池总容积 （4-1） 式中：t p —— 厌氧池水力停留时间，h ； Q —— 污水设计水量，m 3/d ； V p —— 厌氧池容积，m 3； 3150024 20000 8.1m V p =?= b.反应池总面积 h V A = （4-2） 式中：A ------反应池总面积，2 m ； h ------反应池有效水深，m ；取4m 237541500 m A == c.单组反应池有效面积 N A A = 1 （4-3） 式中：1A ------每座厌氧池面积，2 m ； N ------厌氧池个数，个； 21m 5.1872 375 == A d.反应池总深 设超高为h 1=，则反应池总深为： m H 0.50.10.4h h 1=+=+= e.反应池尺寸
m m m H L B 57.1115??=?? （2）进、出水管设计 a.进水设计 进水管设计流量s m Q /34.03max =，安全系数为 故 分两条管道，则每条管道流量为： 管道流速v = s ，则进水管理论管径为： mm m Q 429429.04 .1204 .044d 1 ==??= = ππν （4-4） 取进水管管径DN=450mm 。 反应池采用潜孔进水，孔口面积 2 1 v Q F = （4-5） 式中：F ------每座反应池所需孔口面积，2m ； 2v ------孔口流速（m/s ），一般采用—s m /，本设计取2v =s m / 202.12 .0204 .0m F == 设每个孔口尺寸为×，则孔口数为 （4-6） 式中：n ------每座曝气池所需孔口数，个； f ------每个孔口的面积，2m ； 个个，取508.45 .05.002 .1==?= n n b.出水设计 ①堰上水头 出水采用矩形薄壁堰，跌落水头，堰上水 （4-7）
工艺设计及PFD设计 在化工装置设计中，除了工艺系统设计以外，还有管道、设备、机械、建构筑物、公用工程、电气、仪表、安全卫生、消防、分析化验、环境保护等领域的设计工作，还要从全局考虑总平面布置、原料和产品的输送及设计方案的技术经济性，这些都需要在化工工艺系统设计中充分考虑，所以说化工工艺系统设计是一门综合的技术。在各个设计阶段中，作为设计主体的化工工程师，必须与其他各专业密切沟通，相互配合，才能完成整个设计任务。这就要求化工工程师不仅精通、熟悉有关的标准规范和设计技能，并能在工程设计项目中恰当地应用、执行它，同时还要具备较广泛的相关专业知识。 国内工程设计阶段一般分为初步设计阶段和施工图设计阶段，国际上通行的作法是分为工艺包设计阶段、基础设计阶段和详细设计阶段。 在化工工艺系统设计中，工艺流程设计的各个阶段的设计成果都是通过各种流程图和表格表达出来，按照设计阶段的不同，先后有方框流程图（block flowsheet）、工艺流程草（简）图（simplified flowsheet）、工艺物料流程图（Process Flow Diagram即PFD）和管道仪表流程图（Piping & Instrumentation Diagram 即P&I D）〈也有用“带控制点的工艺流程图(Process and Control Diagram 即PCD”代替P&ID)〉等种类。对于医药行业来说，根据其特有的生产洁净区级别要求，还有人员-物料分流图（Material and Personnel Flow Drawing）、工艺流程及环境区域划分示意图（Plant Schematic and Process Flow Diagram）等。
1、缺氧池、好氧池(曝气池)的设计计算： （1）、设计水量的计算 由于硝化和反硝化的污泥龄和水力停留时间都较长，设计水量应按照最高日流量计算。 式中： 3/d；m ——设计水量，Q3/d；——日平均水量，m Q——变化系数；K）、确定设计污泥龄（2θC需反硝化的硝态氮浓度为 式中： ——进水总氮浓度，mg/L；N【1】——进水BOD值，mg/L；S0——出水BOD值，mg/L；S e——出水总氮浓度，mg/L；N e反硝化速率计算值。值，再查下表取得计算出值后查下表选取相应的θKV/V CdeD． 【2】）、计算污泥产率系数Y（3式中： ——污泥产率系数，kgSS/kgBOD；Y——修正系数，取；90.K=K——进水SS值mg/L; X0——设计水温，与污泥龄计算取相同数值。T然后按下式进行污泥
负荷核算： 式中： ——污泥负荷，我国规范推荐取值范围为~(kgMLSSd)。?L S【3】单位：℃）d （4）、确定MLSS(X) MLSS(X)取值通过查下表可得。
取定MLSS(X)值后，应用污泥回流比反复核算R式中： ——污泥回流比，不大于150%；R——浓缩时间，其取值参见下表。 （5）、计算反应池容积 计算出反应池容积后，即可根据的比值分别计算出缺氧反应V/V V D池和好氧反应池的容积。 、厌氧池的设计计算：2． 厌氧反应池的容积计算 式中： 3。——厌氧反应池容积，m V A3、曝气量的计算： （1）、实际需氧量的计算 式中： O——实际需氧量，kgO/d；22——去除含碳有机物单位耗氧量，包括BOD降解耗氧量和活性污O C泥衰减耗氧量，kgO/kgBOD；2——BOD去除量，kg/d；S t——硝化的氨氮量，kg/d；N ht——反硝化的硝酸盐量，kg/d。N ot其中，去除含碳有机物单位耗氧量按下式计算：O C【4】，设计时可直接值列于表5按该式计算出不同泥龄和不同水温下的O C 查下表。 2
A1/O生物脱氮工艺一、设计资料 设计处理能力为日处理废水量为30000m3 废水水质如下： PH值~水温14~25℃ BOD5=160mg/LVSS=126mg/L(VSS/TSS=TN=40mg/LNH3-N=30mg/L 根据要求：出水水质如下： BOD5=20mg/LTSS=20mg/LTN15mg/LNH3-N8mg/L 根据环保部门要求，废水处理站投产运行后排废水应达到国家标准《污水综合排放标准》GB8978-1996中规定的“二级现有”标准，即 COD120mg/lBOD30mg/lNH-N<20mg/lPH=6-9SS<30mg/l 二、污水处理工艺方案的确定 城市污水用沉淀法处理一般只能去除约25~30℅的BOD5，污水中的胶体和溶解性有机物不能利用沉淀方法去除，化学方法由于药剂费用很高而且化学混凝去除溶解性有机物的效果不好而不宜采用。采用生物处理法是去除废水中有机物的最经济最有效的选择。 废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等四种形态存在。生活污水中氮的主要存在形态是有机氮和氨氮。其中有机氮占生活污水含氮量的40%~60%，氨氮占50%~60%，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮仅占0%~5%。废水生物脱氮的基本原理是在传统二级生物处理中，将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化和反硝化菌的作用，将氨氮通过硝化转
化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反硝化作用将硝态氮转化为氮气，而达到从废水中脱氮的目的。 废水的生物脱氮处理过程，实际上是将氮在自然界中循环的基本原理应用与废水生物处理，并借助于不同微生物的共同协调作用以及合理的认为运用控制，并将生物去碳过程中转化而产生及原废水中存在的氨氮转化为氮气而从废水中脱除的过程。在废水的生物脱氮处理过程中，首先在好氧（oxic）条件下，通过好氧硝化的作用，将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮；然后在缺氧（Anoxic）条件下，利用反硝化菌（脱氮菌）将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气（N2）而从废水中逸出。因而，废水的生物脱氮通常包括氨氮的硝化和亚硝酸盐氮及硝酸盐氮的反硝化两个阶段，只有当废水中的氨以亚硝酸盐氮和硝酸盐的形态存在时，仅需反硝化（脱氮）一个阶段. ◆与传统的生物脱氮工艺相比，A/O脱氮工艺则有流程简短、工程造价低的优点。 该工艺与传统生物脱氮工艺相比的主要特点如下： ①流程简单，构筑物少，大大节省了基建费用； ②在原污水C/N较高（大于4）时，不需外加碳源，以原污水中的有机物为碳源，保证了充分的反硝化，降低了运行费用； ③好养池设在缺养之后，可使反硝化残留的有机物得到进一步去除，提高出水水质； ④缺养池在好养池之前，一方面由于反硝化消耗了一部分碳源有机物，可减轻好养池的有机负荷，另一方面，也可以起到生物选择器的作用，
A1/O生物脱氮工艺 一、设计资料 设计处理能力为日处理废水量为30000m3 废水水质如下： PH值7.0~7.5 水温14~25℃BOD5=160mg/L VSS=126mg/L(VSS/TSS=0.7) TN=40mg/L NH3-N=30mg/L 根据要求：出水水质如下： BOD5=20mg/L TSS=20mg/L TN 15mg/L NH3-N 8mg/L 根据环保部门要求，废水处理站投产运行后排废水应达到国家标准《污水综合排放标准》GB8978-1996中规定的“二级现有”标准，即COD 120mg/l BOD 30 mg/l NH -N<20 mg/l PH=6-9 SS<30 mg/l 二、污水处理工艺方案的确定 城市污水用沉淀法处理一般只能去除约25~30℅的BOD5，污水中的胶体和溶解性有机物不能利用沉淀方法去除，化学方法由于药剂费用很高而且化学混凝去除溶解性有机物的效果不好而不宜采用。采用生物处理法是去除废水中有机物的最经济最有效的选择。 废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等四种形态存在。生活污水中氮的主要存在形态是有机氮和氨氮。其中有机氮占生活污水含氮量的40%~60%，氨氮占50%~60%，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮仅占0%~5%。废水生物脱氮的基本原理是在传统二级生物处理中，将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化和反硝化菌的作用，将氨氮通过硝化转化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反硝化作用将硝态氮转化为氮气，而达到从废水中脱氮的目的。
废水的生物脱氮处理过程，实际上是将氮在自然界中循环的基本原理应用与废水生物处理，并借助于不同微生物的共同协调作用以及合理的认为运用控制，并将生物去碳过程中转化而产生及原废水中存在的氨氮转化为氮气而从废水中脱除的过程。在废水的生物脱氮处理过程中，首先在好氧（oxic）条件下，通过好氧硝化的作用，将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮；然后在缺氧（Anoxic）条件下，利用反硝化菌（脱氮菌）将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气（N2）而从废水中逸出。因而，废水的生物脱氮通常包括氨氮的硝化和亚硝酸盐氮及硝酸盐氮的反硝化两个阶段，只有当废水中的氨以亚硝酸盐氮和硝酸盐的形态存在时，仅需反硝化（脱氮）一个阶段. ◆与传统的生物脱氮工艺相比，A/O脱氮工艺则有流程简短、工程造价低的优点。 该工艺与传统生物脱氮工艺相比的主要特点如下： ①流程简单，构筑物少，大大节省了基建费用； ②在原污水C/N较高（大于4）时，不需外加碳源，以原污水中的有机物为碳源，保证了充分的反硝化，降低了运行费用； ③好养池设在缺养之后，可使反硝化残留的有机物得到进一步去除，提高出水水质； ④缺养池在好养池之前，一方面由于反硝化消耗了一部分碳源有机物，可减轻好养池的有机负荷，另一方面，也可以起到生物选择器的作用，有利于控制污泥膨胀；同时，反硝化过程产生的碱度也可以补偿部分硝化过程对碱度的消耗；
A 2 /O 工艺生化池设计 一、 设计最大流量 Q max=73500m 3/d=3062.5 m 3/h=0.850 m 3/s 二、 进出水水质要求 表1 进出水水质指标及处理程度 三、 设计参数计算 ①. BOD 5污泥负荷 N=0.14kgBOD 5/(kgMLSS ·d) ②. 回流污泥浓度 X R =10 000mg/L ③. 污泥回流比 R=50% ④. 混合液悬浮固体浓度（污泥浓度） ⑤. TN 去除率 ⑥. 内回流倍数 四、 A 2/O 曝气池计算 ①. 反应池容积 ②. 反应水力总停留时间 ③. 各段水力停留时间和容积 厌氧：缺氧：好氧＝1：1：4 厌氧池停留时间h t 33.21461=?= ，池容37.70874252661 m V =?=； 缺氧池停留时间h t 33.21461=?= ，池容37.7087425266 1 m V =?=；
好氧池停留时间h t 34.91464=?= ，池容36.28350425266 4 m V =?=。 ④. 校核氮磷负荷 好氧段TN 负荷为： ()d kgMLSS kgTN N ?=??=??/024.06.8350233339 .3073500V X T Q 30 厌氧段TP 负荷为： ()d kgMLSS kgTN P ?=??=??/017.07 .708733334 .573500V X T Q 10 ① 剩余污泥量：X ?,(kg/d) 式中： 取污泥增值系数Y=0.5，污泥自身氧化率05.0=d K ，代入公式得： =5395kg/d 则： 湿污泥量：设污泥含水率P=99.2% 则剩余污泥量为： ⑤. 反应池主要尺寸 反应池总容积：V=425263m 设反应池2组，单组池容积：V = 3212632 m V = 有效水深5m ，则： S=V/5=4252.62m 取超高为1.0m ，则反应池总高m H 0.60.10.5=+= 生化池廊道设置： 设厌氧池1廊道，缺氧池1廊道，好氧池4廊道，共6条廊道。廊道宽10m 。则每条廊道长度为 m bn S L 88.706 106 .4252=?== ，取71m 尺寸校核 1.71071==b L ，25 10 ==h b 查《污水生物处理新技术》，长比宽在5~10间，宽比高在1~2间 可见长、宽、深皆符合要求
UASB工艺设计计算 （一）适用性 升流式厌氧污泥床(UASB)工艺设计进水水质一般CODcr应在1000mg/L以上。UASB反应器进水中悬浮物的含量一般不宜超过500mg/L,否则应设置混凝沉淀或混凝气浮进行处理。当进水悬浮物过高或可生化性较差是，宜设置水解池进行预酸化。 （二）预处理要求 预处理部分包括以下环节：格栅、调节池、营养盐和PH值及温度调控系统。预处理部分是UASB及其艳阳设计的关键。关系到系统能否正常运行，应充分考虑其运行的可靠性。 1.格栅 UASB废水处理工艺系统前应设置细格栅、粗格栅或水力筛。最后一道格栅的格栅间隙宜在1--3mm之间，宜采用旋转滤网等高效的固液分离设备代替普通格栅。 2.调节池 （1）废水进入UASB应设置调节池。 （2）调节池的有效时间宜为6--12h。 （3）调节池应具备均质、均量、调节PH值、防止不溶物沉淀的功能。 （4）调节池宜设置机械搅拌的方式实现均质，搅拌机的容积功率宜为4--8w/m3;对小型废水处理站可采用曝气搅拌方式，气水比宜控制在（7 ：1）--（10 ：1）。 （5）调节池中应设置碱度补充和营养盐补充装置。 （6）调节池的出水端应设置去除浮渣装置。 （7）调节池的底部应易于沉淀物的清出。 调节 （1）UASB反应器的进水PH值应保证在之间 （2）酸碱的投加应采用计量泵自动投加装置，中和池出水应设置PH 自动检测系统，与前端计量泵联动。 4.温度调节 （1）中温厌氧的温度应保持在35℃±2℃，如不能满足应设置加温装置。 （2）热源可采用锅炉蒸汽或沼气发电余热，管路上应设置电动阀和温度计，通过显示温度自动调接开关，实现自动控制。 （三）UASB反应器设计计算 反应器有效容积的计算 UASB反应器的设计参数是容积负荷或水力停留有时间。这两个参数难以从理论上推导得到，往往是通过试验取得，而且颗粒污泥和絮状污泥反应器的设计负荷是不相同的。一旦所需容积负荷（或停留时间）确定，反应器的有效容积可通过以下公式计算。 （1）有机负荷容积算法
目录 设计总说明 (1) 设计任务书 (2) 一．设计任务 (2) 二．任务目的 (2) 三．任务要求 (2) 四.设计基础资料 (2) （一）水质 (2) （二）水量 (3) （三）设计需要使用的有关法规、标准、设计规范和资料 (3) 第一章A2/O工艺介绍 (4) 1.基本原理 (4) 2.工艺特点 (5) 3.注意事项 (5) 第二章A2/O工艺生化池设计 (6) 1.设计最大流量 (6) 2.进出水水质要求 (6) 3.设计参数计算 (6) 4.A2/O工艺曝气池计算 (7) 5.反应池进、出水系统计算 (8) 6.反应池回流系统计算 (10) 7.厌氧缺氧池设备选择 (11) 第三章 A2/O工艺需氧量设计 (13) 1.需氧量计算 (13) 2.供气量 (13) 3.所需空气压力 (14) 4.风机类型 (15) 5.曝气器数量计算 (15) 6.空气管路计算 (16)
第四章 A2/O工艺生化池单元设备一览 (17) 第五章参考文献 (18) 第六章致谢 (19) 附1 水污染课程设计感想 (20) 附2 A2/O工艺生化池图纸 (22)
设计总说明 随着经济快速发展和城市化程度越来越高，中心城区和小城镇建设步伐不断加快，城市生活污水对城区及附近河流的污染也越来越严重。为了改善人民的生活环境，各地政府大力投入资金，力图改变现今水体的水质。 本设计为污水处理厂生化池单元，要求运用A2/O工艺进行设计，对生化池的工艺尺寸进行设计计算，最后完成设计计算说明书和设计图。污水处理水量为10000t/d。污水水质：COD Cr250mg/L，BOD5100mg/L，NH3-N30mg/L，SS120mg/L，磷酸盐（以P 计）5mg/L。出水水质达到广东省地方标准《水污染物排放限值（DB44/26-2001）》最高允许排放浓度一级标准，污水经二级处理后应符合以下具体要求：COD Cr≤40mg/L，BOD5≤20mg/L，NH3-N≤10mg/L，SS≤20mg/L，磷酸盐（以P计）≤0.5mg/L。其对应的去除率为COD Cr≥84%，BOD5≥80%，NH3-N≥67%，SS≥87%，磷酸盐（以P计）≥90%。 A2/O是流程最简单，应用最广泛的脱氮除磷工艺。A2/O脱氮除磷工艺中，污水首先进入厌氧池，兼性厌氧发酵菌将污水中有机物氮化。回流污泥带入的聚磷菌将体内贮存的聚磷分解释放出磷。缺氧区中反硝化菌就利用混合液回流带入的硝酸盐以及进水中的有机物进行反硝化脱氮。好氧区中聚磷菌生动吸收环境中的溶解磷，以聚磷的形式在体内贮积。污水经厌氧、缺氧区有机物分别被聚磷菌和反硝化菌利用后浓度已经很低，有利于自养的硝化菌的生长繁殖。 关键词：城镇生活污水，A2/O工艺，脱氮除磷
1、缺氧池、好氧池(曝气池)的设计计算： （1）、设计水量的计算 由于硝化和反硝化的污泥龄和水力停留时间都较长，设计水量应按照最高日流量计算。 Q K Q ?= 式中： Q ——设计水量，m 3/d ； Q ——日平均水量，m 3/d ； K ——变化系数； （2）、确定设计污泥龄C θ 需反硝化的硝态氮浓度为 e e 0-)S -.05(S 0-N N N O = 式中： N ——进水总氮浓度，mg/L ； 0S ——进水BOD 值 【1】 ，mg/L ； e S ——出水BOD 值，mg/L ； e N ——出水总氮浓度，mg/L ； 反硝化速率计算 S N K O de = 计算出de K 值后查下表选取相应的V V D /值，再查下表取得C θ值。
反硝化设计参数表（T=10~12℃） （3）、计算污泥产率系数Y 【2】 ]072 .1θ17.01072.1θ102.0-6.075.0[)15-() 15-(00T C T C S X K Y ?+?+= 式中： Y ——污泥产率系数，kgSS/kgBOD ； K ——修正系数，取9.0=K ； 0X ——进水SS 值mg/L; T ——设计水温，与污泥龄计算取相同数值。 然后按下式进行污泥负荷核算： ) -(θ00 e C S S S Y S L ?= 式中： S L ——污泥负荷，我国规范推荐取值范围为 0.2~0.4kgBOD/(kgMLSS ?d)。 活性污泥工艺的最小污泥龄和建议污泥龄表（T=10℃）【3】 单位：d
（4）、确定MLSS(X) MLSS(X)取值通过查下表可得。 反应池MLSS 取值范围 取定MLSS(X)值后，应用污泥回流比R 反复核算 X X X R R -= 3 10007.0E R t SVI X ×? = 式中： R ——污泥回流比，不大于150%； E t ——浓缩时间，其取值参见下表。 浓缩时间取值范围
工艺设计及设计 工艺设计及PFD设计 在化工装置设计中,除了工艺系统设计以外,还有管道、设备、机械、建构筑物、公用工程、电气、仪表、安全卫生、消防、分析化验、环境保护等领域的设计工作,还要从全局考虑总平面布置、原料和产品的输送及设计方案的技术经济性,这些都需要在化工工艺系统设计中充分考虑,因此说化工工艺系统设计是一门综合
的技术。在各个设计阶段中,作为设计主体的化工工程师,必须与其它各专业密切沟通,相互配合,才能完成整个设计任务。这就要求化工工程师不但精通、熟悉有关的标准规范和设计技能,并能在工程设计项目中恰当地应用、执行它,同时还要具备较广泛的相关专业知识。 国内工程设计阶段一般分为初步设计阶段和施工图设计阶段,国际上通行的作法是分为工艺包设计阶段、基础设计阶段和详细设计阶段。 在化工工艺系统设计中,工艺流程设计的各个阶段的设计成果都是经过各种流程图和表格表示出来,按照设计阶段的不同,先后有方框流程图(block flowsheet)、工艺流程草(简)图(simplified flowsheet)、工艺物料流程图(Process Flow Diagram即PFD)和管道仪表流程图(Piping & Instrumentation Diagram 即P&I D)〈也有用”带控制点的工艺流程图(Process and Control Diagram 即PCD”代替P&ID)〉等种类。对于医药行业来说,根据其特有的生产洁净区级别要求,还有人员-物料分流图(Material and Personnel Flow Drawing)、工艺流程及环境区域划分示意图(Plant Schematic and Process Flow Diagram)等。 下面对工艺设计、工艺包设计内容及PFD的设计作简单介绍。 一、工艺设计 1、工艺专业设计和工艺包 从广义上讲工艺设计应包含工艺专业设计和工艺包设计两方面
第三章 污水处理厂工艺设计及计算 第一节 格栅 进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。 拟用回转式固液分离机。回转式固液分离机运转效果好，该设备由动力装置，机架，清洗机构及电控箱组成，动力装置采用悬挂式涡轮减速机，结构紧凑，调整维修方便，适用于生活污水预处理。 1.1 设计说明 栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.6～1.0m ，槽内流速0.5m 左右。如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。格栅栅条间隙拟定为25.00。 1.2 设计流量： a.日平均流量 45000m 3≈1875m 30.52m 3520L 取1.4 b. 最大日流量 ·1.4×1875m 32625m 30.73m 3 1.3 设计参数： 栅条净间隙为25.0 栅前流速ν10.7m 过栅流速0.6m 栅前部分长度：0.5m 格栅倾角δ=60° 单位栅渣量：ω1=0.05m 3栅渣/103m 3污水 1.4 设计计算： 1.4.1 确定栅前水深 根据最优水力断面公式221ν B Q =计算得： m Q B 66.07.0153 .0221=?= = ν m B h 33.02 1== 所以栅前槽宽约0.66m 。栅前水深h ≈0.33m 1.4.2 格栅计算 说明： —最大设计流量，m 3； α—格栅倾角，度（°）； h —栅前水深，m ； ν—污水的过栅流速，。 栅条间隙数（n ）为 ehv Q n αsin max = =)(306 .03.0025.060sin 153.0条=??? ? 栅槽有效宽度（B ） 设计采用?10圆钢为栅条，即0.01m 。
工艺设计计算公式文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
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% /TN>4，理论BOD消耗量为1.72gBOD/gNOx--N ④反硝化段碳/氮比：BOD 5 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 /KgMLSS·d ⑥硝化段污泥负荷率：BOD/MLSS<0.18KgBOD 5 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℃ ⑾ 碱度：硝化反应氧化1gNH 4+-N需氧4.57g，消耗碱度7.1g（以CaCO 3 计）。 反硝化反应还原1gNO 3--N将放出2.6g氧，生成3.75g碱度（以CaCO 3 计） ⑿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 (KgO 2 /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KgO 2 /KgBOD b’─微生物（以VSS计）自身氧化（代谢）所需氧量KgO 2 /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）
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：BOD 5 /TN＞4,理论BOD消耗量为1、７2gＢOD/gＮOx-—Ｎ?⑤硝化段得TKＮ/MLＳS负荷率（单位活性污泥浓度单位时间内所能硝化得凯氏氮）：<0、0５KgTＫN/KｇMLSＳ·d ⑥硝化段污泥负荷率：BＯＤ/MLＳS〈０、18ＫgＢOD 5 /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℃ ⑾ 碱度:硝化反应氧化1gＮH 4+－N需氧4.57g,消耗碱度７.1ｇ（以CaCO 3 计)。 反硝化反应还原１gNＯ 3 —-N将放出２. ６g氧，生成３.75g碱度（以ＣaＣO 3 计) ⑿需氧量Ro--单位时间内曝气池活性污泥微生物代谢所需得氧量称为需氧量 （KgO 2 /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1 Ｋg得BOD得需氧量ＫgO ２ /ＫｇBOD ｂ'─微生物(以VSS 计)自身氧化（代谢）所需氧量KgO ２ ／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得量（Ｋg) Ro/ＶＸ─氧得比耗速度，即每公斤活性污泥(VSS）平均每天得耗氧量KｇO 2 /KｇVSS·ｄ Ｒo/QSr─比需氧量,即去除 1KgBOD得需氧量KｇＯ 2 /KgBOＤ?由此可用以上两方程运用图解法求得ａ’ b’?Nr-被硝化得氨量kd／d 4、6—1kgＮH 3－N转化成NO 3 -所 需得氧量(KgO 2 ） 几种类型污水得a’ b’值 ⒀供氧量─单位时间内供给曝气池得氧量,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、温度得影响 KLa（θ)=K Ｌ(20)×1、0２4Q—２0 θ─实际温度 2、分压力对Cs得影响（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得影响