AAO生物池简明计算方法及工程实践

袁胜楠 白永强 刘绪为

【摘    要】：基于活性污泥法设计计算中泥龄法理论，结合多项工程经验总结，编制简明测算生物池参数软件。工程实践表明，使用该软件设计的生物池运行良好。

【关键词】：污水处理；活性污泥法；泥龄法；AAO生物池

【中圖分类号】：X703【文献标志码】：C【文章编号】：1008-3197（2023）03-53-04

【DOI编码】：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

活性污泥法是一种行之有效的传统污水处理法，处理效果好、处理代价低[1]。活性污泥法的计算包括污泥负荷法、泥龄法和数学模型法，排水设计标准中除污泥负荷法外，也提到按泥龄法计算，只是推荐的参数太笼统，不好操作[2]。本文根据国外计算手册，结合实际运行的工程案例，提出泥龄法的基本参数推荐值，确保生物池设计的合理性和经济性[3]。

1 AAO生物池简明计算软件

AAO生物池简明计算软件包括基本参数、泥龄计算、混合液悬浮物浓度确定、生物池计算、需氧量计算和剩余污泥量计算6个单元，可简明计算活性污泥系统的泥龄、生物池停留时间、曝气量、污泥回流比、混合液回流比及剩余污泥量等参数。见图1。

1.1 基本参数

输入数据包括设计规模，进水COD、BOD5、SS、TN、NH3-N、TP指标等，出水水质（可根据国家或地方城镇污水处理厂污染物排放标准等选取）；输出数据包括污染物去除率、原始污水特性。对污水特性指标可生物降解性（BOD5/COD）、生物脱氮性能（BOD5/TN）和生物除磷性能（BOD5/TP）进行判断，满足要求后，进入泥龄计算单元。见图2。

1.2 泥龄计算单元

泥龄是微生物在反应池中的平均停留时间，泥龄取决于目标要求，要求硝化和反硝化的污水厂既要有好氧池进行硝化，又要有缺氧池进行反硝化，好氧池的泥龄与只硝化的污水厂相同，需要增加缺氧池的泥龄。泥龄通过反硝化速率、需要反硝化的硝态氮浓度和缺氧池容积与总池容的比值确定。

由基本参数单元输入数据直接计算可求得需反硝化的硝态氮浓度和反硝化速率，而且会对反硝化速率进行判断，若不满足要求，需输入补充碳源量；满足条件后，得到进水BOD5总量和缺氧池池容占缺好氧池池容之和的比，根据计算结果，合理设计缺氧池池容占比，复算后得到泥龄和不同方式补充碳源量，进入下一单元。该单元将国内设计标准的污泥负荷计算方式作为校核手段。见图3。

1.3 混合液悬浮物浓度确定单元

活性污泥法工艺中，通过建立混合液悬浮固体浓度的指标（MLSS）来反映生物池内降解污染物质活性污泥的量。污水处理厂设计时会对MLSS设定值，以表明在一定空间和时间里，进水中的有机污染物质需要多少MLSS来处理，就能够保证污水处理厂的出水水质达标排放。

在规范和手册中，对MLSS推荐了取值范围，普通曝气为1.5～2.5 kg/m3时，延时曝气为2.5～5.0 kg/m3，变化幅度较大，设计时难以操作。该单元根据不同沉淀形式，选取相对应的值。见图4。

1.4  生物池计算单元

我国设计标准中提出按泥龄计算曝气池容积的公式，参数取值范围很宽，产率系数变化幅度达100%，衰减系数变化幅度达87.5%，泥龄变化幅度从50%到几倍，实际计算难以选取。为使泥龄法实用化，参照设计体会[1]，结合德国ATV标准中的计算方法及我国具体情况对某些参数取值适当修改。

该单元输入数据包含修正系数、20 ℃衰减系数、温度系数、设计水深和外回流，输出数据包括产率系数、衰减系数、硝化的氨氮量、反硝化的硝酸盐量、反硝化率、内回流比和生物池的停留时间及生物池池容。见图5。

1.5  需氧量计算单元

曝气池需氧量与BOD去除量、系统内微生物衰减量及氨氮硝化量成正比，与硝酸盐反硝化量成反比[4]。

该单元输入数据包括曝气设备氧利用率、曝气装置处绝对压力、饱和溶解氧及各项系数，计算得到标准需氧量、实际空气量和气水比。根据计算设计气水比，输入风机台数，从而得到单台风机风量、风压和功率，再进行鼓风机房设计。见图6。

1.6 剩余污泥量计算单元

在活性污泥工艺中，为维持生物系统的稳定，每天需不断有剩余污泥排出。剩余污泥由两部分组成，一是降解有机物BOD所产生的污泥增殖，二是进水中不可降解及惰性悬浮固体的沉积，可按照泥龄和污泥产率系数两种方法计算[5～6]。

泥龄法根据泥龄、MLSS和池容计算结果求得剩余污泥量；产率系数法根据基本参数、池容以及SS的污泥转换率和MLVSS/MLSS求得剩余污泥量。见图7。

2 工程实例

南宁某污水处理厂设计规模10×104 m3/d，出水水质执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标準》一级A标准。见表1。

采用改良AAO生物池+高效沉淀池+V形滤池+接触消毒池核心工艺路线，强化对TP、TN、SS的去除。见图8。

将污水处理厂的设计规模及进出水水质作为输入数据，利用AAO生物池简明计算方法依次得到生物池泥龄、停留时间、生物池池容、好氧池需氧量及剩余污泥量。通过AAO生物池简明计算方法得到生物池关键参数经过合理调整后，最终确定生物池各项参数：污泥龄为17 d；生物池水力停留时间为18 h；生物池池容为75 000 m3；曝气量为420 m3/min；剩余污泥量SS为18 kg/d。以此指导生物池、鼓风机房和污泥浓缩池的设计。

3 结论

1）AAO生物池简明计算方法参考《活性污泥工艺简明原理及设计计算》并结合德国ATV标准，通过泥龄法计算生物池的各项参数，可以有效避免GB 50014—2021《室外排水设计标准》中曝气池容积公式中参数取值范围宽泛的弊端。

2）该方法应用于南宁某污水处理厂AAO生物池设计，可快速、便捷得到生物池各项参数，有效指导生物池、鼓风机房及污泥浓缩池的设计。试运行结果表明，出水水质稳定达标；验证了该方法设计生物池的合理性。

3）该方法利用可视化界面，实现人机友好，将生物池计算过程分为基本参数、泥龄计算、混合液悬浮物浓度确定、生物池计算、需氧量计算和剩余污泥量计算6个单元，可条理、便捷得到生物池各项参数，极大提高了设计效率。

参考文献：

[1]周雹. 活性污泥工艺简明原理及设计计算[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2005.

[2]张宏展，周吉平. 活性污泥法工艺计算问题的分析与探讨[C].《环境工程》编辑部.环境工程2017增刊2下册.工业建筑杂志社有限公司，2017：6-9+76.

[3]唐建国.德国现行《一段活性污泥法设计计算规程》技术要点解析[J].给水排水，2022，58（10）：56-63.

[4]李征军，李大成，崔启航.活性污泥工艺需氧量的计算分析[J].给水排水，2012，48（2）：31-33.

[5]叶雅丽，尹爱琼，高云霞.曝气池高污泥浓度条件下污泥回流量及二沉池计算[J].给水排水，2014，50（S1）：139-141.

[6]陈晓光，王硕，聂新宇，等. 城市污水处理厂污泥产率计算公式探讨[J]. 中国给水排水，2015，31（18）：68-72.