1、多段多级 AO 工艺反应器物料衡算摘 要:多段多级 AO 除磷脱氮工艺，是一种高效除磷脱氮的污水处理新工艺，它将生物池依次设置成一级厌氧/好氧区+多级缺氧/好氧区，污水在生物池中依次经历厌氧/好氧、缺氧/好氧、缺氧/好氧的环境，上一级好氧区的硝化液直接进入下一级缺氧区进行反硝化，无需内回流。关键词:多段多级;AO;工艺 ;Mckinney;模型;物料衡算 中图分类号：TQ015.1 文献标识码：A 0 引文 采用多段进水方式，按一定比例将污水分别配入厌氧区和各级缺氧区，为聚磷菌和反硝化菌及时提供碳源，同时降低了好氧区的有机负荷，提高了好氧区内硝化菌对异养菌的竞争力；二沉池回流污泥回流到厌氧区，
2、也可部分回流到各级缺氧区，在生物池内创造出由高到低的污泥浓度梯度。多段多级 AO 除磷脱氮工艺创造了聚磷菌、硝化菌和反硝化菌各自适宜生长的环境，提高了活性污泥中聚磷菌、硝化菌和反硝化菌的比例和活性，实现高效除磷脱氮。该工艺的工艺流程如下图所示： 图 0-1 一、 模型选用 50 年代后,国外一些学者引入化工领域的反应器理论及微生物学的生物化学理论,将基质降解、微生物生长及各参数之间的关系用数学模型来表示,其中最有代表性的是 Eckenfelder 、Mckinney 和 Lawrence - McCarty 活性污泥法模型。 Mckinney 模型与 Eckenfelder 模型相比，该模型提
3、出了维持理论，忽略了微生物浓度对基质去除速度的影响。认为在一般城市污水处理中，微生物浓度已足够大，微生物浓度已不再是影响基质去除率的因素。 综合考虑，本工艺采用 Mckinney 活性污泥法模型，计算假设如下： 整个处理系统是在稳定状态下运行的； 进入生物反应器内的废水中的基质均为溶解性的，水中也不含微生物群体； 微生物在二次沉淀池中没有活性，不进行代谢活动； 二次沉淀池中污泥没有累积，且固液分离良好； 除特别注明外，都假定生物反应器内的物料是充分混合的。 Mckinney 模型的基本方程： Mckinney 认为与曝气池中的微生物浓度相比，其底物浓度可以认为是低浓度，活性污泥微生物处于减速增
4、殖阶段，底物的浓度控制了代谢过程。底物的降解速率与底物浓度有关，为一级反应，即： 式中底物去除速率； 底物去除速率常数； t 时刻残存的底物浓度。 二、 反应器物料衡算 图 2-1 对于图 2-1 写出如下物料衡算式： 式中的物量，在物料衡算中通常以某一组分为基准进行。 （一）对曝气池底物进行物料衡算 对于图 2-1 中反应器写出底物的物料衡算关系式如下： 用图 2-1 中有关符号表示： 1、反应器第一级： 在稳态运行条件下 代入麦金尼基本公式： 整理得到： 即： 式中 b1 为一常数，定义为 R1/a1，即回流比与进水比的比值； t1 为第一级 AO 反应器中水力停留时间。 得出水底物浓度
5、F1 与进水底物浓度 F0 成正比，并与水力停留时间有关。 2、反应器第二级： 在稳态运行条件下 代入麦金尼基本公式： 整理得到： 即： 式中：为一常数，定义为，代表各级反应器进水量之比； 为一常数，定义为，代表该级反应器进水与前级反应器回流污泥量之比。 3、反应器第三级： 在稳态运行条件下 代入麦金尼基本公式： 整理得到： 即： 依此类推，可知第 N 级反应器： 整理得到： 进水流量分配可采用等比例进水方式，主要受进水水质和温度的影响。由于各地区城市污水的性质及温度存在较大的差异，流量分配的控制还取决于系统运行的限制因素。如冬季硝化受限制时，可以调整流量分配比，减小最后 1 段或 2 段的进
6、水量，延长硝化时间，从而达到较好的硝化效果。 （二）脱氮效率计算 分段进水多级 A/O 工艺强化了反硝化，能获得较高的脱氮效率。其对氮的总去除率 N 包括两部分：一是剩余污泥排放去除的氮量 EX；二是硝化、反硝化去除的氮量 DN。即： 式中 CT-Nin进水总氮的质量浓度，g/m3； a 剩余污泥中的氮含量，g/g； XE 剩余污泥的质量浓度，g/m3； QE 剩余污泥的排放量，m3/d； Q 流入反应器的水量，m3/d； r 污泥回流比，%。 对于等比例进水，当各池的反应过程达到完全硝化和完全反硝化时(即 EX= 0)，得到： 即最高理论脱氮率为 式中 最高理论脱氮率，%； n 反应器段数。
7、 可以看出，反应器段数越多，脱氮效率越高。回流比在 0%50%之间时，总氮去除率比较明显；回流比在 50%150%之间时，总氮去除率比较缓慢；回流比150%时，总氮去除率趋于平缓。污泥回流比为 50%(无内回流)的分段进水多级 A/O 多段工艺的脱氮率为 78%，而采用常规前置反硝化工艺时，除 50%回流污泥外尚需 300%的内回流。因此，分段进水多级A/O 生物脱氮工艺可以在常规活性污泥回流比下获得较高的脱氮效率。 三、 结论 (一) 分段进水多级 A/O 生物脱氮工艺是国外近年来开发的新技术，具有脱氮效率高、基建投资和运行费用省、运行方式灵活，适用于各种规模污水厂的改造和新厂建设。 (二)
8、 反应器段数越多，脱氮效率越高，但是工艺设计与运行也会随之变复杂。工程实际应用中多采用 24 段，污泥回流比一般取 50%左右。(三) 分段进水多级 A/O 工艺反应器中的平均混合液浓度要比前置反硝化工艺高 30%左右，因此在同样的污泥负荷下，反应器容积可减小，节省基建投资。 (四) 对于新建污水厂，可根据水力停留时间来确定各段容积，各级缺氧段与好氧段的比值可采用 1：115，后 1 级缺氧段与前 1 级好氧段可采用相同的水力停留时间。 (5) 根据进水水质和环境条件的变化，可灵活调整运行方式。当水温低于 10时，可选择 AOOO 工艺；1530时，可选择 AOAO 工艺；30以上时，可选择 AAOO 工艺，进行有效的季节性工艺调整，得到稳定的出水效果。 参考文献： 【1】 活性污泥法理论与技术 【2】 分段进水多级生物脱氮工艺设计研究 【3】 多段多级 A/O 除磷脱氮工艺分析与研究刘胜军，杨学等； 【4】 多段多级 A/O 工艺在污水处理厂升级改造中的应用石凤，刘胜军等； 【5】 多级 A/O 废水处理工艺的理论研究王涛；
