A2O生物反應池池容計算方法探析

摘要：本文通過對不同規范A2O生物反應池池容計算方法的分析，提出了在實際工程設計時應當避免的計算誤區。

關鍵詞：A2O 脫氮 除磷 生物反應池 池容 缺氧區 厭氧區 好氧區

A2O工藝是近幾年生活污水處理廠設計中普遍采用的工藝之一，特別是在各地方環保部門要求處理水質由“一級B”提升至“一級A”的背景下。A2O生物反應池作為該工藝的核心處理構筑物，根據不同的處理要求，池容計算也有所不同。筆者在此根據在實際工程設計中得到的一些體會，對具有脫氮、除磷功能的A2O生物反應池池容計算做一探討。

1.A2O生物反應池計算規范的選用

A2O生物反應池包括缺氧區、厭氧區和好氧區三部分，具有同時脫氮、除磷的功能。目前針對A2O生物反應池的計算，現行的《室外排水設計規范》GB50014-2006和《城市污水生物脫氮除磷處理設計規程》CECS149:2003均做了較為詳細的規定。這兩本規范（規程）都是由上海市政工程設計研究院負責主編的，除了在缺氧池容積的計算方面略有差異外，其余的計算公式和機理基本相同。從實際工程設計來看，《室外排水設計規范》（以下簡稱《排水規范》）的計算公式更為簡潔、明了，使用起來更為方便。

2.A2O生物反應池關鍵參數的選取

本文按A2O生物反應池進水水質滿足同時脫氮、除磷的要求來探討各項關鍵參數的取值。在實際工程計算中，關鍵參數包括：BOD5污泥負荷率（Ls）、污泥濃度（X）、污泥齡（θc）、水力停留時間（HRT）和污泥回流比（R）。

(1)BOD5污泥負荷率（Ls）

BOD5污泥負荷率是生物反應池計算中最為關鍵的控制參數之一，它與污泥濃度（X）的關系非常密切，是影響反應池容積的主要因素。在進水條件不變的情況下，污泥負荷率越小、反應池容越大、污泥濃度相應較小；反之，反應池容小、污泥濃度大。《排水規范》推薦污泥負荷率取值0.1~0.2kgBOD5/（kgMLSS·d）。一般來說，進水BOD5含量較高時，取較高值；反之，取低值。

(2）污泥濃度（X）、污泥回流比（R）

污泥濃度是指生物反應池內混合液懸浮物固體平均濃度，它是反應池處理能力的表征參數，它與反應池池容呈反比。該值與二沉池回流污泥濃度（Xv）、污泥回流比（R）有以下公式關系：[XRXV(1+R)]

《排水規范》推薦污泥濃度X取值2.5~4.5g/l。在工程設計計算中，X、Xv和R都可以事先選定任意兩個來推算另外一個。但需要注意的是，回流污泥濃度Xv的取值應符合工程實際情況。根據二沉池污泥沉降特點，一般來說，正常運行情況下的Xv最大值大約在12000mg/l。根據污泥特性和運行方式的不同，Xv取值6000~10000mg/l，R取值0~150%，可以通過這兩個值來初步判讀X取值的否合理性。

(3)污泥齡（θc）

污泥齡是指活性污泥在生物反應池中的平均停留時間。該參數不宜過大，也不應太小。污泥齡太大，極易造成大面積“死泥”，污泥上浮，反應池處理能力下降，甚至喪失；污泥齡過小，硝化不完全，影響COD的去除效果。《排水規范》推薦取值11~23（d）。

(4)水力停留時間（HRT）

水力停留時間是指污水進入生物反應池到流出的時間間隔。它由缺氧區水力停留時間、厭氧區水力停留時間和好氧區水力停留時間三部分組成。由于厭氧區的主要作用是“釋磷”，根據聚磷菌的生理特性，一般“釋磷”時間不大于2hr；而缺氧區和好氧區的停留時間都與硝化和反硝化的效果相關。《排水規范》推薦反應池總水力停留時間為7~14hr，其中厭氧區停留時間為1~2hr，缺氧區停留時間為0.5~3hr。

3.A2O生物反應池池容計算方法

A2O生物反應池池容計算的方法比較多，常用的包括污泥負荷率法、污泥齡法和水力停留時間法。針對生物反應池不同區的情況可以采用不同的計算方法，而選用何種方法的原則取決于哪種方法更接近于實際運行狀況以及哪些參數更易于實際調控。

(1)缺氧區

缺氧區容積常用的有兩種計算方法：污泥負荷率法和污泥齡法。由于水力停留時間法更多的是一種經驗數值法，最大的問題就是其忽略了水質差異以及微生物數量和活性對處理水質的影響，可以作為粗略計算方法使用，在工程初步設計和施工圖設計階段極少采用。

1）按污泥負荷計算：

V缺=[24Q(S0-Se)1000LSX]（m3）

Q——生物反應池的設計流量（m3/h）；

So——生物反應池進水五日生化需氧量（mg/l）；

Se——生物反應池出水五日生化需氧量（mg/l）（當去除率大于90%時可不計入）。

2）按污泥齡計算：

V缺=[24QYθC(S0-Se)1000x'(1+Kdθc)]（m3）

Y——污泥產率系統（kgVSS/kgBOD5），宜根據試驗資料確定，無試驗資料時，一般取0.4~0.8；

X’——生物反應池內混合液揮發性懸浮物固體平均濃度（gMLVSS/L）；

Kd——衰減系數（d-1），20℃的數值為0.04~0.075

(2)厭氧區

厭氧區最常用的方法是水力停留時間法，由于該區功能單一，即進行充分“釋磷”，而“釋磷”時間目前已經具有可靠的經驗數據，完全可以滿足工程實際運行需要，具體計算公式如下：

V厭=[TPQ24]（m3）

Tp——厭氧區水力停留時間，一般取1.0~2.0hr。

好氧區

好氧區要完成“硝化”和“吸磷”功能，其容積的計算公式如下：

V好=[Q(S0-Se)θcoYt1000X]（m3）

[θco=FKn+Na0.47Nae0.098(T-15)]

（d）

[θco]——好氧區設計污泥泥齡（d）；

F——安全系統，取1.5~3.0；

0.47——15℃時硝化細菌最大比生長速率（d-1）；

Na——生物反應池中氨氮濃度（mg/l）；

Kn——硝化作用中氮的半速率常數（mg/l），是硝化細菌比生長速率等于硝化細菌最大比生長速率一半時的氮的濃度，其典型值為1.0mg/l；

T——設計溫度（℃）；

4 .結束語

對于一個構筑物來說，工程理論計算的方法很多，但如何選擇計算方法、如何選取合適的參數，對于工程設計至關重要。為了避免出現設計偏差，采用多方法、多參數的相互效驗計算是極為有效的手段。另外，對于參數間的相互效驗，特別是具有內在聯系，但在工程中為便于使用，采用經驗取值的參數，更需要慎重。