A 2/O工艺计算说明书
1. 概述
城市污水处理厂的污水主要是来自居民生活污水和市区内的工业废水，该工业废水在排入市政管网之前已经过适当处理，并达到国家二级排放标准，可直接排入污水处理厂进行进一步处理。该生活污水和工业废水经市政排水管网固定排放口收集。假定污水中主要是可溶性有机物、氮、磷等，而且有机物的浓度不是特别高，可生化性较好，在处理时需要考虑常规的脱氮除磷。
根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）确定该城区水质特点为：
设计水质 mg/L
BOD 240
COD 400
SS 250
TN 40
TP 8
污水排放的要求执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B 标准，则出水水质特点为：
控制指标 含量（≤mg/L） 2. 工艺选择和评价
在活性污泥法中，根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）推荐对于设计流量小于10×104m 3/d的城市污水处理厂可以采用氧化沟法、A 2/O法进行处理。由于氧化沟对于脱氮除磷效果不是很好，而且占地比较大。所以应选用A 2/O工艺进行生化处理。
A 2/O工艺是污水处理工艺中的应用典范，它由脱氮工艺和除磷工艺综合起来的一种能够起到同步脱氮除磷作用的污水处理工艺。它是传统活性污泥工艺、生物脱氮除磷工艺的综合体，并具有优良的BOD 降解和脱氮除磷的效果，其工程投资低，且有丰富的、可借鉴的设计运行经验，所以在国内外城市污水处理厂经常被采用。A 2/O工艺原理是有机氮通过氨化作用转变为氨氮，好氧下继续发生硝化转变为亚硝态氮和硝态氮，含有硝态氮与原污水一起从好氧池流到进行反硝化脱氮作用的缺氧区；磷在厌氧条件下被聚磷菌释放，在好氧区又被聚磷菌吸收，达到除磷目的；污染物在好氧区被氧化降解，去除COD 和BOD5。
根据A 2/O脱氮除磷工艺主要设计参数来考查该城区污水是否可采用A 2/O工艺。
BOD 20
COD 60
SS 20
TN 20
TP 1
A 2/O脱氮除磷主要设计参数
设计项目 要求数值 BOD 5污泥负荷 0.13~0.2 好氧段总氮负荷 小于0.05 厌氧段总磷负荷 小于0.06 溶解氧浓度DO （mg/L） 好氧区域大于2
厌氧池COD : TN 大于8 总水力停留时间t 8~11h 污泥回流比R 0.5~1.0 混合液回流比R 内 1.0~3.0 厌氧池TP : BOD5 小于0.06
由上可知：本城区污水处理设计中
COD/TN=400/20=20＞8 （符合要求）
TP/BOD5=8/240=0.033＜0.06 （符合要求） 故可采用A 2/O工艺。 3. 工艺参数和设计计算 3.1工艺参数
本设计流量为：Q max =200000m3/d。因其流量过大，需设计两组A 2/O生物池来调节水量。即每组池体流量为：Q 1=Qmax /2=100000 m3/d BOD 5去除负荷N=0.16kg BOD5/kg MLVSS 回流污泥浓度X r =6000mg/L 污泥回流比R=100% 池体悬浮固体浓度X =
R
X r =3000mg /L 1+R
TN 去除率η=50%，则混合液内回流比R 内=3.2设计计算： 3.2.1反应池参数设计 反应池的体积V 单=
η
1-η
=100%
Q1 (S O -S e ) 100000⨯(240-20)
=45833m 3 =
0. 16⨯3000NX
反应池停留时间t =
V 单45833
==10. 9h ，取整为T=11h。 Q 1100000
反应池各段水力停留时间：
T 厌氧: T缺氧:T好氧=1：1：3，则T 厌氧=2.2h ；T 缺氧=2.2h ；T 好氧=6.6h 相应的各段池子的体积为： 厌氧池V 厌氧=9166.6m3≈9200 m3 缺氧池V 缺氧=9166.6m3≈9200 m3
好氧池V 好氧=27499.8m3≈27600 m3 3.2.2反应池尺寸设计
（1）厌氧池尺寸：工作水深取为h=4.5m。 厌氧池容积: V厌氧=9200m3
则厌氧池面积：A=V/h=9200/4.5=2044m2
池宽取40m ，则池长L=F/B=2044/40=51.1m，取整为52m 。 设2廊道式厌氧池。
设置保护高0.5m ，故池总高为H=h+0.5=4.5+0.5=5.0m。 （2）缺氧池尺寸：工作水深取为h=4.5m。 缺氧池容积：V 厌氧=9200m3
则缺氧池面积：A=V/h=9200/4.5=2044m2。
选取B 为40m ，则池长L=F/B= =51.1m，取整为52m 。 保护高设计为0.5m ，故池总高为H=h+0.5=4.5+0.5=5.0m。 （3）确定曝气池各部位尺寸 曝气池容积 : V 好氧=27600 m3
池深H=4.5m,则平面面积 A=27600/4.5＝6133m 2
8B
=1. 78，(满足=1~2) 选取B=8m，则宽度与高度比值4. 5H 池长 L=F/B=6133/8=767m
采用8廊道式布置的曝气池，则每廊道长：
L 1＝L/8=767/8=110m，L 1/B=110/8=13.75（满足L / B >10） 取超高0.5m ，则池总高为H=4.5+0.5＝5.0m 。 3.3.3校核氮磷负荷及污泥量
（1）好氧区总氮负荷为：
Q ∙TN 0100000⨯40
==0. 048kgTN /kgMLSS ⋅d
XV 好氧3000⨯27600（2）厌氧区总磷负荷为：
Q ∙T P 0100000⨯8==0. 029kg TN /kg MLSS ⋅d
XV 厌氧3000⨯9200（3）剩余污泥量ΔX：
∆X =∆X 1+∆X 2
式中：∆X 1=Y ⨯(S 0-S e ) ⨯Q 1-K d ⨯V ⨯X e
∆X 2=0. 5Q 1⨯（SS 0-SS e ）
取自氧率K d 值为0.05，增殖常数Y 值为0.4，代入计算得：
∆X 1=1925kg /d ∆X 2=11500kg /d
则：∆X =1925+11500=13425kg /d
湿污泥量确定：设生物池剩余污泥的含水率为99.4%，则剩余污泥量为：
ΔX13425
Q S ===93. 23m 3/h
⨯1000⨯24（1-P ）⨯1000⨯24（1-99. 4%）3.2.4池体进、出水构筑设计 （1）进水管
单反应池的进水管设计流量：Q 1=100000m3/d=1.16m3/s。 管道流速v=1 m/s。
管道过水断面积为：A=Q1/v=1.16÷1=1.16 m2。 则管径为：d =
4A
π
=
4⨯1. 16
π
=1215mm ，取DN= 1500 mm。
回流污泥管：设计流量Q r =Q 单池R =0. 104m 3/s ，管道内流速v=0.8m/s。 管道直径D n =（2）回流污泥管
单反应池回流污泥管设计流量为：Q R =R*Qs =1.0*93.23m3/h=93.23m3/h。 管道流速取 v 1=0.8m/s。
管道过回流液断面积为：A=QR /v=93.23÷3600÷0.8=0.032 m2 。 则管径为：d =（3）进水井
反应池进水孔过流量为：Q 2=(1+R内)Q 1= (1+1) *1.16=2.32m3/s 孔口流速：v=0.70m/s
孔口过水断面积为:A=Q2/v=2.32÷0.70=3.31 m2 孔口尺寸取为： 1.8m×1.8m
进水井构筑设计尺寸：2.5m×2.5m
4Q r 4⨯0. 104
==0. 407m ，取DN=400mm。 πv 0. 8⨯3. 14
4A
π
=
4⨯0. 032
π
=202mm ，取DN= 250 mm。
（4）出水堰及出水井
1.5
按矩形堰口计算公式：Q 3=0. 2g bH 1. 5=1.86bH
流量Q 3=Q1(1+R+R内)=3.48 m3/s
堰宽b=8.0m，堰上水头损失H 为：H=0.38m 出水孔过流量为：Q 4=Q3=3.48 m3/s 孔口流速 v=0.8m/s
孔口过水断面积为：A=Q4/V=3.48÷0.8=4.35 m2 （5）出水管
反应池出水管设计流量为：Q 5=Q3=3.48m3/s 管道流速 v=0.8 m/s
管道过水断面为：A=Q5/ v=3.48÷0.8=4.35 m2 则管径为：d =
4A
π
=
4⨯4. 35
π
=2353mm ，取DN =2500 mm
3.2.5曝气系统的计算与设计
需气量计算（本设计采用鼓风曝气系统） 本设计最大流量Q max =200000m3/d=2.32m3/s 平均流量为Q =
Q max 2. 32
==1. 78m 3/s =153792m 3/d Kz 1. 3
（1） 平均需氧量计算公式为：O 2=a ' ⨯Q ⨯(S 0-S e ) +2b' ⨯X ⨯V 好氧
查表（《污泥系统不同运行方式的a’，b’值》）得: a’=0.5, b’=0.18，代入各值: 153792⨯(240-20) 3000
O 2=0. 5⨯+0. 18⨯⨯2⨯27600
10001000
=46725. 1kg /d =1946. 9kg /h
（2）最大时需氧量计算
根据上面计算带入各值得：
200000*(240-20) 3000
O 2(max)=0. 5*+0. 18**2*27600
10001000
=51808kg /d =2158. 7kg /h
200000*(240-20)
=44000kg /d
100046725. 1
=1. 06kg O 2/kg BOD （4）去除每千克BOD 5的需氧量值∆O 2=
44000
（3）每日去除的BOD 值BOD 5=
（5）最大时需氧量与平均时需氧量之比：3.2.6供气量的设计计算
O 2(max ) 51808
=1. 11
O 246725. 1
本设计采用鼓风曝气系统，使用网状膜型中微孔空气扩散器，其敷设条件为：在30℃的温度下离底高0.2米，其上面水深4.5米。并由经验选取空气扩散装置型号为Wm-180型。
此扩散装置特点：较高的氧利用率、均匀的布气状况，简易的构造方式，通畅的扩散形式，且维护与管理方便易行。本型号扩散器的氧利用率可达13％左右，单位服务面积达0.5平方米，动力效率为每千瓦可产生2.7-3.7千克氧气，性能合理。
查氧相关溶解度表知，水中不同温度下溶解氧饱和度为：
Cs(20)=9.17mg/L Cs(30)=7.63mg/L
（1）扩散器出口压力值P b ：
P b =P 0+9. 8⨯103H
其中：P 0---标准大气压1.013*105
H---装置水没深度，即4.5m P b =1. 013⨯105+9. 8⨯103⨯4. 5P a =1. 454⨯105P a （2）曝气池液体中氧饱和度均值（最不利的30℃温度条件），即：
C sb (T ) =Cs (
p b O t
+）
2. 026⨯10542
其中，C S ---最不利30℃条件下的水中DO 饱和度mg/L。 则C sb (30)
1. 454⨯10519. 31=7. 63(+）=8. 98mg /L 5
422. 026⨯10
（3）空气扩散装置产生的空气脱离曝气池表面时，氧的百分比：
O t =
21⨯（1-E A ）
⨯100%
79+21⨯（1-E A ）
其中，E A ---装置的氧转移效率，对于本空气扩散器，E A 取0.1。
21⨯（1-0. 1）
⨯100%=19. 31% 代入得：O t =
79+21⨯（1-0. 1）（4）折算为20℃下，脱氧后水的氧气，即：R 0=
RC S (20)
∂(βρC S (30) -C ) ⨯1. 024
T -20
取值∂＝0.83，β＝0.95，C=2.0，ρ=1.0;
代入各值，得：R 0=1595.4kg/h，取1600kg/h。 相应的最大需氧量为：
R 0(max)=
1328. 9⨯9. 17
=1773kg/h 30-20
0. 83(0. 95⨯1. 0⨯8. 98-2. 0) ⨯1. 024
取1800kg/h。
（5）曝气池的平均供氧量:
G S =
R 01595. 4
⨯100=⨯100=5. 32⨯104m 3/h 0. 3E A 0. 3⨯10
（6）曝气池最大供氧量：
G S (max)=
R max 1773
⨯100=⨯100=5. 91⨯104m 3/h 0. 3E A 0. 3⨯10
5. 32⨯104
⨯24=8. 3m 3空气/m 3污水 （7）每立方米污水供气量为：
153792
3.2.7空气管系统计算
找出一条距离最远管路作为此系统计算管路，并相应列表计算。
按单组曝气池铺设通气管。设单一干管在廊道隔墙上，共设8根，每干管10对配气竖管，全池共设160根竖管，单组曝气池最大曝气量为：
11
G S (max)=⨯5.91⨯104m 3/h=2.96⨯104m 3/h 22
2. 96⨯104
=185m 3/h 每根竖管供气量为：
160
单组曝气池总平面面积为6133m2。
以0.49m2单一扩散设备曝气面积来设计，则所需扩散设备的总个数为：6133
=12516个 0. 49
为安全起见，需13000个空气扩散设备被应用于本设计，故单一竖管空气扩
13000
=82个。 散装置的数量为：
160
2. 96⨯104
=2. 28m 3/h 单一空气扩散装置输配气量为：
13000
将布置好的空气管路及空气扩散器进行设计，计算出本系统的总压力损失值约为：∑(h1+h 2) =721.35Pa
网状膜空气扩散器的压力损失为5.88kPa ，则总压力损失为：6601.4Pa 。 为安全起见，设计取值8.0千帕。 曝气池底0.3米处设置空气扩散设备。
因此，鼓风机设计压力为：P =(4. 5-0. 3+1. 0) ⨯8. 0=50. 96kP a 鼓风机最大时供
气量:5.91×104m3/h，平均时供气量：5.32×104m3/h。
由以上所得设计数据，查表选用8台RG-400型鼓风机（5用3备），然后再根据所需来设计鼓风机房。 3.2.8设备选择 （1）厌/缺氧设备选择
厌氧段设4台功率为5Kw 的推流式搅拌机，混合全部污水所需总功为: 20kw 缺厌氧段设3台功率为5Kw 的推流式搅拌机，混合全部污水所需总功率为:15kw。
（2）混合液回流设备： ①混合液回流泵 混合液回流比R 内=100%
混合液每组池体流量为Q 1=100000m 3/d
则Q 内=R 内Q 1=1. 0⨯100000=100000m 3/d =4167. 7m 3/h
假定每组池体泵房内需设4台潜污泵（3用一备）
11
则单泵流量为：Q R 单=⨯Q 内=⨯4167. 7m 3/h =1389. 2m 3/h
33
因此，采用QW350-1500-15-90型潜污泵，其功率90kw ，流量1500 m3/h，扬程15m 。
②混合液回流管
回流混合液是为了提供硝态氮，其由好氧池经泵房回流提升后送至缺氧段首端以进行反硝化反应。
混合液回流管设计流量为：Q 内=R 内Q 1=4167. 7m 3/h =1. 16m 3/s 泵房进水管设计流速采用：v=0.8 m/s
管道断面积为：A =Q 内/v =1. 74÷0. 8=1. 45m 2 则管径为：d =
4A
π
=
4⨯1. 45
=1. 36m π
取泵房进水管管径DN1500mm
同理，泵房出水管设计流量为：Q =1.16 m3/s 设计流速采用v=1.0m/s
管道过水断面积为：A =Q /v =1. 16÷1. 0=1. 16m 2 则管径为：d =
4A
π
=
4⨯1. 16
=1. 22m π
取整得管径DN1500mm.