AAO脱氮除磷实用工艺课程设计

课 程 设 计

课程名称 水污染控制工程 题目名称A/A/O脱氮除磷工艺课程设计 学生学院 环境科学与工程学院 专业班级 07环境工程（1）班 学 号 学生 指导教师

20010 年 7 月 6 日

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一．基本原理

厌氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，简称A/A/O或A2/O）工艺由厌氧池、缺氧池、好氧池串联而成，是A1/O与A2/O流程的结合。是20世纪70年代由美国专家在厌氧-好氧除磷工艺基础上开发出来的。该工艺在厌氧-好氧除磷工艺中加入缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液流至缺氧池的前端，以达到反硝化脱氮的目的。工艺流程图如下：

污水 出水 厌氧池 沉淀池 缺氧池 好氧池

回流污泥 剩余污泥

污水进入厌氧反应区，同时进入的还有从二沉池回流的活性污泥，聚磷菌在厌氧环境下释磷，同时转化易降解COD、VFA为PHB，部分氨氮因细胞的合成而去除。

污水经过第一厌氧反应器以后进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是进行脱氮。硝态氮通过混合液循环由好氧反应器传输过来，通畅回流量为2至4倍原污水量，部分有机物在反硝化菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除，磷基本无变化。

混合液从缺氧反应区进入好氧反应区，混合液中的COD浓度已基本接近排放标准，在好氧反应区除进一步降解有机物外，主要进行氨氮的硝化和磷的吸收，混合液中的硝态氮回流至缺氧区，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除。

厌氧-缺氧-好氧工艺可以同时完成有机物的去除、反硝化脱氮、除磷的功能，脱氮的前提是氨氮应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池能完成脱氮的功能，厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。 二．工艺特点

(1)厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同类型的微生物菌群的有机结合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。

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(2)工艺简单，水力停留时间较短。 (3)SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。 (4)污泥中含磷量高，一般在2.5%以上。

(5)脱氮效果受混合液回流比大小的影响。除磷效果则受回流污泥中挟带溶解氧DO和硝酸态氧的影响。

三．设计参数

污水处理量Q：20000m3/d COD（mg/L） TN（mg/L） TP（mg/L） BOD（mg/L） 氨氮（mg/L）

BOD5污泥负荷Us：0.13kgBOD5/(kgMLSS·d) 回流污泥浓度Xr：6000mg/L 污泥回流比R：80% 混合液回流比Ri：400%

四．设计计算 （1）反应池设计计算

① 混合液固体浓度

R0.8XXr60002667mg/l

1R10.8

进水 180 40 4 100 35 出水 40 15 1 20 10 ② 反应池容积

V③ 水力停留时间

QS0100001002884.3m3 NX0.132667

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tV2884.30.29d7h Q10000④ 各段水力停留时间和容积

厌氧∶缺氧∶好氧 = 1∶1∶3

t厌氧=1.4h V厌氧=1153.7m3

t缺氧=1.4h V缺氧=1153.7m3 t好氧=4.2h V好氧=3661.1m3

⑤ 反应池的主要尺寸

设反应池有2组，则VdV1442.13m3

2Vd1442.13

设有效水深h = 4 m，则Sd360.5m3

h4 拟采用廊道式推流反应池，廊宽b = 5 m，廊道数n = 4个 LSd72136.05m3 取L = 40m bn54 校核：

b5L401.258 满足5~10的围 h4 满足1~2的围， b5 取超高为1m，则反应池总高H = 5m （3）反应池进、出水系统设计计算

① 进水管设计

单池进水流量Q1Q22000022436000.116m3/s

设流速v=0.8m/s 过水面积AQ10.1160.145m2 v0.8 管径d4A0.43m = 430 mm 取进水管管径为DN450 mm π② 回流污泥管设计 流量QrRQ20.8200000.09m3/s

2243600

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设流速v = 0.8m/s 面积AQr0.090.12m2 v0.84A0.391m391mm 取回流污泥管管径为DN400mm π 管径d③ 进水井设计

进水孔流量Q21R 设流速v = 0.5m/s 面积AQ2v

Q2000010.80.208m3/s 222436000.2080.42m2

0.5孔口尺寸取700mm×600mm

进水井平面尺寸取3000mm×3000mm

④ 出水堰及出水井设计

出水堰量Q3等于出水孔流量Q4

Q31RRiQ2000010.820.68 m3/s 22243600Q30.422gbH321.86bH32

设出水堰宽度b = 7m 求得堰上水头H = 0.105m 设出水孔孔口流速v = 0.5m/s 孔口面积A

Q40.681.36m2 取A = 1.5m2 v0.5 则孔口尺寸为2000mm×750mm

出水井平面尺寸取3000mm×3000mm

⑤ 出水管设计

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出水管流量Q5等于出水流量Q3 设管流速v=0.8m/s 过水面积AQ50.680.85m2 v0.8 管径d4A1.04m 取出水管管径为DN1100mm π 校核流速v'Q50.680.72m/s πA'1.124

（4）曝气系统设计计算

污泥产率系数Y取0.6kgMLVSS/kgBOD5 源代系数Kd取0.08d-1 污泥泥龄取10d 可求剩余污泥量△Xv

YQS0Se1Kdθc0.6200001002010310.0810

533.3kg/dΔXv 曝气需氧量

QS0Se1.42Δ.v0.6820000100-201.42533.3

0.681595.6kg/dO2 考虑到氨氮氧化时还需要一定的需氧量，故最终需氧量取2000kg/d 本设计采用鼓风曝气，有效水深4m，曝气扩散器安装距池底0.2m， 则扩散器上静水压3.8m，α取0.7，β取0.95，ρ取1，曝气设备堵塞系数F取0.8，采用管式微孔扩散器，EA=20%，扩散器压力损失4kPa，20ºC水中溶解氧饱和度为9.17mg/L。

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扩散器出口处绝对压力Pd

PdP9.8103H1.0131059.81033.8 1.39105Pa 空气离开曝气池面时，气泡含氧体积分数

0211EA79211EA2110.2 792110.217.5% 20ºC曝气池混合液中平均氧饱和度

Pd0CSCS52.02610421.3910517.59.172.02610542

10.11mg/l 标准条件下充氧量

OsO2Cs(20)αβρCs(T)C1.024T20F20009.17 0.70.95110.11210.84306.7kg/d179.4kg/h 好氧池供气量

GsOs179.43203.6m3/h

0.28EA0.280.23

最大供气量Gmax = 1.4Gs = 4485m/h

选择三台风机，两用一备，则单台风机风量为2242.5m3/h 所需空气压力p=5m 设扩散器个数h1为600个 校核微孔扩散器服务面积

A好氧360.50.601m30.75m3 fh1600

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池4支供气管流量

14485QsGmax1121.3m3/h0.3m3/s

44 流速取10m/s 管径 d4Qs40.30.19m 取管径为DN200mm πv3.1410 鼓风机房出口管管径d' 取管径为DN400mm

4Gmaxπv4448536000.4m 3.1410

（5）厌氧池、缺氧池设备选择

单个厌氧池、缺氧池设有导流墙和4台水下推进器，所需功率按 5w/m3计算

单池有效容积VLbh2954580m3 单池总功率为55802900W

（6）污泥回流设备

回流污泥量QRRQ0.82000016000m3/d666.7m3/h 设污泥泵房1座，3台潜污泵，两用一备 单泵流量QR单（7）混合液回流设备

① 混合液回流泵设计

33 回流流量QiQRi20000400%80000m/d3333.33m/h

1QR333.35m3/h 2 设回流泵房2座，每座泵房设3台潜污泵，两用一备 单泵流量Qi单② 混合液回流管设计

13333.33Qi833.33m3/h 44

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回流混合液由出水井流至回流泵房，经过潜污泵分别提升至两个缺氧池首段。

设回流管流速v=0.8m/s

QiA 过水面积

v 管径d3333.3336001.2m2 0.84A1.2m 取管径为DN1200mm π3333.3336000.463m3/s 2Qi 泵房出水管流量Q2 流速v=1m/s 过水面积AQ0.4630.463m2 V140.4630.775m 取管径为DN800mm

3.14 管径d

五．调试和运行

4Aπ 调试前对构筑物、设备等进行认真检查是非常重要和必要的，以下问题较普遍:

（1）构筑物、管道的建筑垃圾未清理干净，造成水泵和曝气系统的堵塞，影响排泥。

（2）预留孔洞、管道伸缩缝、电缆穿孔处密封不好，通水后存在漏水现象，影响调试工作。

（3）出水堰和墙体接缝处渗漏严重，甚至导致堰口不出水，无法达到设计要求。 （4）搅拌器或推进器安置角度不正确或位置不合理，导致能量浪费和局部流速不足，造成局部污泥沉积。

调试过程的工艺参数控制主要涉及溶解氧，活性污泥的生物相，污泥增长率和回流比。该法需要注意的问题是，进入沉淀池的混合液通常需要保持一定的溶解氧浓度，以防止沉淀池中反硝化和污泥厌氧释磷，但这会导致回流污泥和回流混合液中存在一定的溶解氧，回流污泥中存在的硝酸盐对厌氧释磷过程有一定的

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影响，同时，系统所排放的剩余污泥中，仅有一部分污泥是经历了完整的厌氧和好氧过程，影响了污泥的充分吸磷。

另外A/A／0工艺运行不当也可出现污泥膨胀问题。这主要是由于负荷分布不

均引起的，好氧区一直处于低负荷运行状态造成了丝状菌的大量增殖。单纯提高好氧区的DO浓度只能部分抑制污泥膨胀，应该联合负荷控制来消除A/A/O工艺的 污泥膨胀现象。沉淀性能良好的污泥粒径分布围较广，且以球菌为主；膨胀污泥的粒径大都在10 pLm以，污泥较为细碎，扫描电镜可见大量丝状菌，少量球菌只是被包埋在丝状菌部。

六．心得体会及总结

A/ A /0 工艺是由厌氧池/缺氧池/好氧池/沉淀池系统所构成，是在A/0除磷工艺基础上，在厌氧反应器之后增设一个缺氧反应器，并使好氧反应器中的混合 液回流至缺氧反应器，使之反硝化脱氮。A/ A /0 工艺具有较好的耐冲击负荷能力，出水水质较稳定，可以进行脱氮除磷，但硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有机负荷、泥龄以及碳源需求上存在着矛盾和竞争，很难在同一系统中长期获得氮、磷的高效去除;同时A/A/0工艺存在着碳源不足和回流混合液中硝酸盐进人厌氧区干扰除磷的问题。对于这一工艺的缺点，可以通过将缺氧池前置解决，使污水依次通过缺氧池、厌氧池、好氧池，混合液回流至缺氧池，即倒置A/A/O工艺。

这次的课程设计主要是针对反应池这一构筑物，对格栅、沉淀池、集水管网和其他附属设施都没有明确的要求，但是在做设计的时候还是会看到相关的资料，可见一个污水处理流程是一个完整的过程，每一个环节都对下一步处理阶段和整个处理效果产生影响，必须具有综合考虑的思维和意识。

通过这次课程设计，我学到了不少东西，最后要感老师给与我们的指导和帮助，希望以后还有机会加深学习，更全面的掌握水污染控制工程。

参考文献

1.高廷耀，顾国维，周琪主编. 水污染控制工程 下册.：高等教育，2007 2.玉川，振江，绍怡等编. 城市污水厂处理设施设计计算. ：化学工业，2004

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3.王志魁编. 化工原理 第三版. ：化学工业，2004

4.游映玖主编. 新型城市污水处理构筑物图集. ：中国建筑工业，2007 5.付忠志，邹利安．罗芳污水厂一期工程试运行简评[J]．给水排水，2000，26(1)：6—10．

6.方茜，韦朝海，朝升，等．碳氮磷比例失调城市污水的同步脱氮除磷[J]．环境污染治理技术与设备，2005，6(11)：46—50．

7.际鲜,龙秋明,以元,吴成强,何刚.A/A/0工艺调试运行体会[J].水务2007年第3期:32-34. 1．空压机选定

空气扩散装置安装在距曝气池池底0.2m处，因此空压机所需压力 为：P=P0+gh=101000+1000*9.8*(4-0.2)=138240Pa=138.24KPa 空压机供气量： 1519/60=25.3m3/min

根据所需压力及空气量决定采用选择三台LGU75A固定式双螺杆空气压缩风机，两用一备。

2．混合液回流泵选定

由混合液流量为0.24m/s=3600*0.24=864m/h

选用QZ型轴流式潜水电泵2台，一用一备，型号为350QZ-100，流量1188m3/h,扬程4.21m，转速1450r/min，轴功率17N/kw，配用轴功率22N/kw，叶轮直径300mm，效率80.5%。

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