活性污泥法设计

1.1. 主要设计参数

去除碳源污染物的生物反应池的主要设计参数可按表8.1-1的规定取值。

表8.1-1 去除碳源污染物的生物反应池的主要设计参数表

1.2. 计算公式

（1） 按污泥负荷计算

VQ(SOSe)

1000LSX（2） 按污泥龄计算

QYC(SOSe)

1000XV(1KdC)V式中：V——生物反应池的容积（m³）；

Q——生物反应池的设计流量（m³/d）；

So——生物反应池进水五日生化需氧量浓度（mg/L）； So——生物反应池出水五日生化需氧量浓度（mg/L）；

（当去除率大于90%时可不计入）

LS——生物反应池的五日生化需氧量污泥负荷（kgBOD5/kgMLSS·d）；

； X——生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度（gMLSS/L）

，宜根据试验资料确定，无试验资Y——污泥产率系数（kgVSS/kgBOD5）料时，可取0.4~0.8；

C——设计污泥龄（d）

，其数值为3~15；

XV——生物反应池内混合液挥发性悬浮固体平均浓度（gMLVSS/L）； Kd——衰减系数（d-1），20°的数值为0.04~0.075；

（3） 衰减系数Kd值应以当地冬季和夏季的污水温度进行修正，计

算公式：

KdTK20•(T)T-20

式中：KdT——T℃时的衰减系数（d-1）；

K20——20℃时的衰减系数（d-1）；

QT——温度系数，采用1.02~1.06

T——设计温度（℃）；

（生物反应池的始端可设缺氧或厌氧选择区（池），水力停留时间宜采用0.5h~1.0h。

2. 厌氧/缺氧/好氧法（AAO或A²O法）

当以脱氮除磷为主时，应采用厌氧/缺氧/好氧法（AAO或A²O法）的水处理工艺，并应符合下列规定：

1) 脱氮时，污水中的五日生化需氧量和总凯氏氮之比宜大于4； 2) 除磷时，污水中的五日生化需氧量和总磷之比大于17；

3) 好氧区（池）剩余总碱度宜大于70mg/L（以CaCO3计），当进水碱度不能满足上诉要求时，应采取增加碱度的措施；

2.1. 采用缺氧/好氧法（ANO法）生物脱氮的主要设计参数

缺氧/好氧法（ANO法）生物脱氮的主要设计参数

2.2. 采用厌氧/好氧法（APO法）生物除磷的主要设计参数

厌氧/好氧法（APO法）生物除磷的主要设计参数

2.3. 采用厌氧/缺氧/好氧法（AAO法或A²O）的主要设计参数

厌氧/缺氧/好氧法（AAO法或A²O）生物脱氮除磷的主要设计参数

2.4. 计算公式

（1） 厌氧池容积计算公式：

tpQ24VP

式中：Vp——厌氧区（池）容积（m³）；

tp——厌氧区（池）停留时间（h），宜为1~2h；

； Q——生物反应池的设计流量（m³/d）（2） 缺氧池容积计算公式：

0.001𝑄（𝑁𝐾−𝑁te）−0.12(Δ𝑋𝑉)

𝑉 𝑛=𝐾de𝑋（T20）Kde（T）Kde（20）1.08

XVYQ(SOSe)

1000式中：Vn——缺氧区（池）容积（m³）； ； Q——生物反应池的设计流量（m³/d）

Nk——生物反应池进水总凯氏氮浓度（mg/L）； Nte——生物反应池出水总氮浓度（mg/L）；

Xv——排出生物反应池系统的微生物量（kgMLVSS/L）；

Kde——脱氮速率【kgNO3-N/(kgMLSS·d)】，宜根据试验资料确定；当无试

验资料时，20℃的Kde值可采用（0.03~0.06）【kgNO3-N/(kgMLSS·d)】进行温度修正；

Kde(T)、Kde(20)——分别为T℃和20℃时的脱氮速率；

； X——生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度（gMLSS/L）； T——设计温度（℃）

，宜根据试验资料确定，无试验资Y——污泥产率系数（kgVSS/kgBOD5）料时，可取0.3~0.6；

So——生物反应池进水五日生化需氧量浓度（mg/L）；

𝑆𝑒——生物反应池出水五日生化需氧量浓度（mg/L）；

（当去除率大于90%时可不计入） （3） 好氧池容积计算公式：

VOQ(SOSe)COY1

1000X1COF

0.47Na（T15）e0.098

KnNa式中：V0——好氧区（池）容积（m³）； ； Q——生物反应池的设计流量（m³/d）

So——生物反应池进水五日生化需氧量浓度（mg/L）； Se——生物反应池出水五日生化需氧量浓度（mg/L）；

CO——好氧区（池）设计污泥龄（d）；

Y1——污泥总产率系数（kgMLSS/kgBOD5），宜根据试验资料确定，无试

验资料时，系统有初次沉淀池时宜取0.3~0.6，无初次沉淀池时宜取0.8~1.2；

； X——生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度（gMLSS/L）

F——安全系数，宜为1.5~3.0； ； ——硝化细菌比生长速率（d-1）

Na——生物反应池进水氨氮浓度（mg/L）； Kde——硝化作用中氮的半速率常数（mg/L）；

； T——设计温度（℃）

0.47——15℃时，硝化细菌最大比生长速率（d-1）；

（4） 混合液回流量计算公式：（若总氮指标不高、无特殊脱氮要求时混合液回流泵按照进水流量的200%选型）

1000VnKdeX-QR

Nt-NkeQRi式中：QRi——混合液回流量（m³/d），混合液回流比不宜大于400%；

Vn——缺氧区（池）容积（m³）；

Kde——脱氮速率【kgNO3-N/(kgMLSS·d)】，宜根据试验资料确定；当无试

验资料时，20℃的Kde值可采用（0.03~0.06）【kgNO3-N/(kgMLSS·d)】进行温度修正；

Nt——生物反应池进水总氮浓度（mg/L）； Nke——生物反应池出水总凯氏氮浓度（mg/L）；

； X——生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度（gMLSS/L）

QR——污泥回流量（m³/d）；

3. 氧化沟

3.1. 功能描述

氧化沟（Oxidation ditch）为传统活性污泥法的变形工艺，其曝气池呈封闭的沟渠型，污水和活性污泥混合液在渠内呈循环流动，提高废水的水力停留时间，同时具有脱氮除磷的功能。目前氧化沟的类型主要有Carrusal2000、orbal、改良式环型氧化沟等。

3.2. 设计要点

（1） 容积确定V（m3）

VQ(SaSe)

NeNwf式中：Q ——设计水量，m3/d；

Nw ——混合液MLSS污泥浓度（kg/m3），取2.5-4.5kg/m3，设计一般为4.0kg/m3

Ne ——BOD5-泥负荷，0.03-0.08(kgBOD5/kgMLVSS·d)，设计一般为0.08 Sa ——进水BOD5浓度，mg/L； Se ——出水BOD5浓度，mg/L；

f ——混合液中MLVSS与总悬浮固体浓度的比值，一般为0.7-0.8，设计为0.75。

（2） 延时曝气氧化沟的主要设计参数

项 目 污泥浓度（MLSS）X 污泥负荷Ls 污泥龄θc 污泥产率Y 需氧量O2 水力停留时间（HRT） 污泥回流比R 总处理效率η（BOD5） 单 位 g/L kgBOD5/kgMLSS·d d kgVSS/kgBOD5 kgO2/kgBOD5 h % % 参 数 值 2.5~4.5 0.03~0.08 ＞15 0.3~0.6 1.5~2.0 ≥16 75~150 ＞95 （3） 氧化沟尺寸 A. 氧化沟高度H（m）

改良式环型氧化沟设计有效高度H0为7m，超高0.6m，则氧化沟高度H=7.6m； B. 氧化沟宽度B、长度L（m）

3.14B2VH0(LB)

4L2.2B

式中：H0 ——氧化沟的有效高度，m； B ——氧化沟的宽度（即为圆弧直径），m；

L ——氧化沟的总长度，m。一般取为氧化沟宽度的2.2倍。 C. 氧化沟导流墙设计

氧化沟导流墙设置于沟的两头，与氧化沟外墙同心，起到导流作用，导流墙的直径D=B/2；设置厚度为0.3m，高度一般超出氧化沟0.2～0.3m；

D. 氧化沟隔流墙设计 隔流墙长度：L0(m)=L-B

（4） 射流曝气系统（FAS-Jet-20型）

射流曝气器数量N计算，设计每0.5m布置一套射流曝气器（沿宽度方向），则：

N2B（套）； 0.5FAS-Jet-20型的技术参数

型号 参数 循环流量（m3/h） 供气量（m3/h） 充氧量（kgO2/h） 工作水深（m） FAS-Jet-20型 20 60 18.4 4~8 （5） 鼓风机选型

氧化沟鼓风机设备选取一般2用1备，共3台。曝气量q(m3/min)：

qQ(CinCen)1.5KgO2K

23.2%1.201E60式中Q ——设计处理废水量，m3/h； Cin ——进水BOD5浓度，kg/m3； Cen ——出水BOD5浓度，kg/m3； E ——氧利用率，20%

O2 ——去除单位BOD需要的O2量，1.5kg; K ——变化系数，一般取1.2-1.8，设计时取1.5。 校核：鼓风机气压：按池子有效水深。

曝气量q＞

（6） 射流循环泵

N60 602射流循环泵一般具有流量大、扬程小的特点，因此选用混流泵。泵的流量：

Q20N（m3/h） 2式中：20 ——表示一套射流曝气系统需要的回流量，m3/（h·套）； N ——表示氧化沟的射流曝气系统数量； 泵的扬程：H=7-8m

泵的数量：一座氧化沟2台不需备用。

4. CASS池

4.1. 功能描述

CASS（Cyelic activated sludge system）工艺是SBR技术衍生的一种新形式。CASS反应池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，在主反应区后部安装了可升降的滗水装置，实现了连续进水间歇排水的周期循环运行，集曝气、沉淀、排水于一体。CASS工艺是一个好氧/缺氧/厌氧交替运行的过程，具有一定脱氮除磷效果，废水以推流方式运行，而各反应区则以完全混合的形式运行以实现同步硝化一反硝化和生物除磷。

4.2. 设计要点

（1） CASS池容积确定

VQ(SaSe)

NeNwf式中：Q ——设计水量，m3/d；

Nw ——混合液MLSS污泥浓度（kg/m3），取2.5～4.0kg/m3，设计

一般为3.0kg/m3

Ne ——BOD5泥负荷，取0.05～0.2(kgBOD5/kgMLVSS·d)，设计一

般为0.1kgBOD5/kgMLVSS·d；

Sa ——进水BOD5浓度，kg/m3； Se ——出水BOD5浓度，kg/m3；

f ——混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，一般

为0.7～0.8，设计为0.75。

（2） CASS池尺寸设计

首先根据废水水质水量确定池子的格数N1，一般为2—4中间取整数值，即可确定CASS池的循环周期时间T及周期数N2。下表为对应的选择值

CASS池格数N1 2 3 4 循环周期T（h） 8 8 6 周期数N2 3 3 4 A. 确定CASS池高度H0（m）

CASS池的有效水深H一般取3-5m。有效高度H校核： CASS池单格面积A0（m2）

A0滗水高度H1（m）；

VN1H

H1QN1N2A0

滗水结束时泥面高度H2（m）；

H2HNwSVI103

式中：SVI ——污泥指数，取150设计。

撇水水位和泥面之间的安全距离H3（m）：

H3H(H1H2)

（H3必须大于1.0m才能满足要求）

负荷计算法算出的结果，如不能满足H3的条件，则必须减少污泥负荷，增大CASS池的有效容积。取超高0.5m,则CASS池总高：

H0H0.5

B.确定CASS池总长L（m）、总宽B（m）

CASS池单格要求宽高比B1:H=2～1，长宽比要求L1:B=4～6（一般取4.6），则：

2A0B1L14.6B1

其中，L14.6B1

由上可确定：

LL1

BN1B1

（3） 设备选型 A．曝气器选择

氧利用率曝气设备 型号 曝气量Q0 服务面积f 备注 E% 16% 旋混曝气器 Ф260 2.5 m3/ 个.h 0.33m2/个 沿长度方向0.6m间隔布曝气软管 Ф65 3 m3/ m.h 0.5 m2/m 12% 置一条 所需旋混曝气器数量

NN1A00.9(个)

0.33所需曝气软管数量

Z0.9N1L1B1（m）。

0.6B．鼓风机选择

鼓风机的选择主要看曝气量q(m3/min)的大小，其计算如下：

qQ(CinCen)1.5KgO2K

23.2%1.201EN1N2T060式中：Q ——设计处理废水量，m3/d；

Cin ——进水BOD浓度，Kg/m3； Cen ——出水BOD浓度，Kg/m3；

E ——氧利用率，% N1 ——池子格数； N2 ——循环周期； T0 ——曝气时间，h

1.5KgO2 ——去除单位BOD需要的O2量；

K ——变化系数，一般取1.2-1.8，设计时取1.5。

校核：a.若选用旋混曝气头时，需满足：

q>

N2.5 60𝑍×3.060

b.若选用曝气软管时，需满足：

q>

C.滗水器选择

CASS工艺排水一般在1小时内排完，因此，滗水器流量：

Q0Q(m3/h)

N1N2

滗水高度

𝐻1=𝑁

𝑄

1×𝑁2×𝐴0

(m)

根据以上两项，即可确定滗水器型号。

5. 回流污泥和剩余污泥

污泥回流设施宜分别按生物处理系统中的最大污泥回流比和最大混合液回流比计算确定。回流污泥设施宜采用离心泵、混流泵、潜水泵、螺杆泵。

5.1. 剩余污泥量计算公式

（1） 按污泥龄计算

V•XXC

式中：V——生物反应池的容积（m³）； ； X——剩余污泥量（kgSS/d）

； X——生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度（gMLSS/L）

C——设计污泥龄（d）

，其数值为3~15；

（2） 按污泥产率系数、衰减系数及不可生物降解和惰性悬浮物计算：

XYQ(SOSe)KdVXVfQ(SSOSSe)

式中：Q——设计平均日污水量（m³/d）；

，宜根据试验资料确定，无试验资Y——污泥产率系数（kgVSS/kgBOD5）料时，可取0.3~0.8；

So——生物反应池进水五日生化需氧量浓度（kg/m³）； Se——生物反应池出水五日生化需氧量浓度（kg/m³）； Kd——衰减系数（d-1），一般取0.08；

V——生物反应池的容积（m³）；

XV——生物反应池内混合液挥发性悬浮固体平均浓度（gMLVSS/L）；

宜根据试验资料确定，无试验资料时可取（0.5~0.7）f——SS的污泥转换率，（gMLSS/gSS）；

； X——剩余污泥量（kgSS/d）

SSo——生物反应池进水悬浮物浓度浓度（kg/m³）； SSe——生物反应池出水悬浮物浓度浓度（kg/m³）；

5.2. 污泥回流量计算公式

Q•X XORQ式中：Q——设计平均日污水量（m³/d）；

； X——生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度（kgMLSS/m³）

XO——二沉池内混合液悬浮固体平均浓度（kgMLSS/m³），一般为8~10kg/m³；