AAO生物池簡明計算方法及工程實踐

袁勝楠 白永強 劉緒為

【摘? ? 要】：基于活性污泥法設計計算中泥齡法理論，結合多項工程經驗總結，編制簡明測算生物池參數軟件。工程實踐表明，使用該軟件設計的生物池運行良好。

【關鍵詞】：污水處理；活性污泥法；泥齡法；AAO生物池

【中圖分類號】：X703【文獻標志碼】：C【文章編號】：1008-3197（2023）03-53-04

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.03.016

Simplified Calculation Method and Engineering Practice of

AAO Biochemical Tank

YUAN Shengnan， BAI Yongqiang， LIU Xuwei

（North China Municipal Engineering Design and Research Institute Co. Ltd.， Tianjin 300381，China）

【Abstract】：Based on the theory of sludge age method of design and calculation of activated sludge method，， this paper combines with a number of engineering experience summaries， and compiles a concise software for calculating biological pool parameters.， Actual engineering practice shows that bio-pools designed by the software runs well.

【Key words】：sewage disposal; activated sludge process; sludge age method; AAO biochemical tank

活性污泥法是一種行之有效的傳統污水處理法，處理效果好、處理代價低[1]。活性污泥法的計算包括污泥負荷法、泥齡法和數學模型法，排水設計標準中除污泥負荷法外，也提到按泥齡法計算，只是推薦的參數太籠統，不好操作[2]。本文根據國外計算手冊，結合實際運行的工程案例，提出泥齡法的基本參數推薦值，確保生物池設計的合理性和經濟性[3]。

1 AAO生物池簡明計算軟件

AAO生物池簡明計算軟件包括基本參數、泥齡計算、混合液懸浮物濃度確定、生物池計算、需氧量計算和剩余污泥量計算6個單元，可簡明計算活性污泥系統的泥齡、生物池停留時間、曝氣量、污泥回流比、混合液回流比及剩余污泥量等參數。見圖1。

1.1 基本參數

輸入數據包括設計規模，進水COD、BOD5、SS、TN、NH3-N、TP指標等，出水水質（可根據國家或地方城鎮污水處理廠污染物排放標準等選取）；輸出數據包括污染物去除率、原始污水特性。對污水特性指標可生物降解性（BOD5/COD）、生物脫氮性能（BOD5/TN）和生物除磷性能（BOD5/TP）進行判斷，滿足要求后，進入泥齡計算單元。見圖2。

1.2 泥齡計算單元

泥齡是微生物在反應池中的平均停留時間，泥齡取決于目標要求，要求硝化和反硝化的污水廠既要有好氧池進行硝化，又要有缺氧池進行反硝化，好氧池的泥齡與只硝化的污水廠相同，需要增加缺氧池的泥齡。泥齡通過反硝化速率、需要反硝化的硝態氮濃度和缺氧池容積與總池容的比值確定。

由基本參數單元輸入數據直接計算可求得需反硝化的硝態氮濃度和反硝化速率，而且會對反硝化速率進行判斷，若不滿足要求，需輸入補充碳源量；滿足條件后，得到進水BOD5總量和缺氧池池容占缺好氧池池容之和的比，根據計算結果，合理設計缺氧池池容占比，復算后得到泥齡和不同方式補充碳源量，進入下一單元。該單元將國內設計標準的污泥負荷計算方式作為校核手段。見圖3。

1.3 混合液懸浮物濃度確定單元

活性污泥法工藝中，通過建立混合液懸浮固體濃度的指標（MLSS）來反映生物池內降解污染物質活性污泥的量。污水處理廠設計時會對MLSS設定值，以表明在一定空間和時間里，進水中的有機污染物質需要多少MLSS來處理，就能夠保證污水處理廠的出水水質達標排放。

在規范和手冊中，對MLSS推薦了取值范圍，普通曝氣為1.5～2.5 kg/m3時，延時曝氣為2.5～5.0 kg/m3，變化幅度較大，設計時難以操作。該單元根據不同沉淀形式，選取相對應的值。見圖4。

1.4? 生物池計算單元

我國設計標準中提出按泥齡計算曝氣池容積的公式，參數取值范圍很寬，產率系數變化幅度達100%，衰減系數變化幅度達87.5%，泥齡變化幅度從50%到幾倍，實際計算難以選取。為使泥齡法實用化，參照設計體會[1]，結合德國ATV標準中的計算方法及我國具體情況對某些參數取值適當修改。

該單元輸入數據包含修正系數、20 ℃衰減系數、溫度系數、設計水深和外回流，輸出數據包括產率系數、衰減系數、硝化的氨氮量、反硝化的硝酸鹽量、反硝化率、內回流比和生物池的停留時間及生物池池容。見圖5。

1.5? 需氧量計算單元

曝氣池需氧量與BOD去除量、系統內微生物衰減量及氨氮硝化量成正比，與硝酸鹽反硝化量成反比[4]。

該單元輸入數據包括曝氣設備氧利用率、曝氣裝置處絕對壓力、飽和溶解氧及各項系數，計算得到標準需氧量、實際空氣量和氣水比。根據計算設計氣水比，輸入風機臺數，從而得到單臺風機風量、風壓和功率，再進行鼓風機房設計。見圖6。

1.6 剩余污泥量計算單元

在活性污泥工藝中，為維持生物系統的穩定，每天需不斷有剩余污泥排出。剩余污泥由兩部分組成，一是降解有機物BOD所產生的污泥增殖，二是進水中不可降解及惰性懸浮固體的沉積，可按照泥齡和污泥產率系數兩種方法計算[5～6]。

泥齡法根據泥齡、MLSS和池容計算結果求得剩余污泥量；產率系數法根據基本參數、池容以及SS的污泥轉換率和MLVSS/MLSS求得剩余污泥量。見圖7。

2 工程實例

南寧某污水處理廠設計規模10×104 m3/d，出水水質執行GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準。見表1。

采用改良AAO生物池+高效沉淀池+V形濾池+接觸消毒池核心工藝路線，強化對TP、TN、SS的去除。見圖8。

將污水處理廠的設計規模及進出水水質作為輸入數據，利用AAO生物池簡明計算方法依次得到生物池泥齡、停留時間、生物池池容、好氧池需氧量及剩余污泥量。通過AAO生物池簡明計算方法得到生物池關鍵參數經過合理調整后，最終確定生物池各項參數：污泥齡為17 d；生物池水力停留時間為18 h；生物池池容為75 000 m3；曝氣量為420 m3/min；剩余污泥量SS為18 kg/d。以此指導生物池、鼓風機房和污泥濃縮池的設計。

3 結論

1）AAO生物池簡明計算方法參考《活性污泥工藝簡明原理及設計計算》并結合德國ATV標準，通過泥齡法計算生物池的各項參數，可以有效避免GB 50014—2021《室外排水設計標準》中曝氣池容積公式中參數取值范圍寬泛的弊端。

2）該方法應用于南寧某污水處理廠AAO生物池設計，可快速、便捷得到生物池各項參數，有效指導生物池、鼓風機房及污泥濃縮池的設計。試運行結果表明，出水水質穩定達標；驗證了該方法設計生物池的合理性。

3）該方法利用可視化界面，實現人機友好，將生物池計算過程分為基本參數、泥齡計算、混合液懸浮物濃度確定、生物池計算、需氧量計算和剩余污泥量計算6個單元，可條理、便捷得到生物池各項參數，極大提高了設計效率。

參考文獻：

[1]周雹. 活性污泥工藝簡明原理及設計計算[M]. 北京：中國建筑工業出版社，2005.

[2]張宏展，周吉平. 活性污泥法工藝計算問題的分析與探討[C].《環境工程》編輯部.環境工程2017增刊2下冊.工業建筑雜志社有限公司，2017：6-9+76.

[3]唐建國.德國現行《一段活性污泥法設計計算規程》技術要點解析[J].給水排水，2022，58（10）：56-63.

[4]李征軍，李大成，崔啟航.活性污泥工藝需氧量的計算分析[J].給水排水，2012，48（2）：31-33.

[5]葉雅麗，尹愛瓊，高云霞.曝氣池高污泥濃度條件下污泥回流量及二沉池計算[J].給水排水，2014，50（S1）：139-141.

[6]陳曉光，王碩，聶新宇，等. 城市污水處理廠污泥產率計算公式探討[J]. 中國給水排水，2015，31（18）：68-72.