7.3 生物脱氮除磷

7.3.1 采取生物脱氮除磷的污水应符合下列规定：
    1 生物脱氮除磷时，系统中有毒害和抑制性物质的允许浓度宜通过试验或按有关资料确定；
    2 生物脱氮除磷时，污水BOD₅与总氮之比宜大于4，BOD₅与总磷之比宜大于17；
    3 进水BOD₅不能满足脱氮除磷要求时，应外加碳源；
    4 好氧段(池)剩余碱度宜大于70mg/L(以CaCO₃计)。
7.3.2 采用缺氧/好氧(A_NO)工艺脱氮时，反应池容积可采用下列方法计算：
    1 采用污泥负荷法，好氧段(池)容积可按公式(7.2.3-1)计算，容积应满足按BOD₅负荷和总氮负荷计算的结果，缺氧段(池)容积可按好氧段(池)容积的1/3～1/4取值。
    2 采用硝化反硝化动力学法计算：
        1)好氧段(池)容积可按下列公式计算：

式中：V₀——好氧段(池)容积(m³)；
      θ_c0——好氧段污泥泥龄(d)；
      Y——污泥产率系数；
      Q——生物反应池的设计流量(m³/d)；
      S₀——进水BOD₅浓度(mg/L)；
      S_e——出水BOD₅浓度(mg/L)；
      X_v——生物反应池内混合液挥发性悬浮固体平均浓度(g[MLVSS]/L)；
      K_d——衰减系数(d-1)，宜根据试验或相似污水运行数据确定，无数据时，可取0.05～0.1；
      F——安全系数，取1.5～3.0；
      μ——硝化菌比生长速率(d^-1)；
      N_a——硝化出水氨氮浓度(mg/L)；
      K_n——硝化半速率常数(mg/L)，可取1.0mg/L；
      T——设计温度(℃)；
      0.47——15℃时硝化菌最大比生长速率(d^-1)。
        2)缺氧段(池)容积可按下列公式进行计算：

式中：V_n——缺氧段(池)容积(m³)；
      N₀——生物反应系统进水总氮浓度(mg/L)；
      N_e——生物反应系统出水总氮浓度(mg/L)；
      K_de——脱氮速率{kg[N]/(kg[MLSS]·d)}；
      K_de(20)——20℃的脱氮速率，无数据时可取0.03{kg[N]/(kg[MLSS]·d)}～0.06{kg[N]/(kg[MLSS]·d)}；
      X——生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度(g[MLSS]/L)；
      △X_v——排出生物反应系统的挥发性悬浮固体量(kg[VSS]/d)。
7.3.3 缺氧/好氧工艺主要设计参数宜根据试验或相似污水运行数据确定，无数据时可按下列数据取值：
    1 BOD₅污泥负荷宜取0.05kg[BOD₅]/(kg[MLSS]·d)～0.15kg[BOD₅]/(kg[MLSS]·d)；
    2 总氮污泥负荷不宜大于0.05kg[TN]/(kg[MLSS]·d)；
    3 混合液悬浮固体平均浓度宜取2.5g[MLSS]/L～4.5g[MLSS]/L；
    4 污泥龄宜取11d～23d；
    5 污泥回流比宜取50％～100％；
    6 混合液回流比宜取200％～400％；
    7 污泥产率宜取0.3kg[VSS]/kg[BOD₅]～0.6kg[VSS]/kg[BOD₅]。
7.3.4 采用厌氧/缺氧/好氧工艺脱氮除磷时，反应池好氧段(池)、缺氧段(池)的容积可按本规范第7.3.2条的规定计算。厌氧段(池)的容积可按水力停留时间计算，水力停留时间宜为1h～2h。
7.3.5 厌氧/缺氧/好氧工艺主要设计参数宜根据试验或相似污水运行数据确定，无数据时宜按下列数据取值：
    1 BOD₅污泥负荷宜取0.1kg[BOD₅]/(kg[MLSS]·d)～0.2kg[BOD₅]/(kg[MLSS]·d)；
    2 混合液悬浮固体平均浓度宜取2.5[MLSS]/L～4.5g[MLSS]/L；
    3 污泥龄宜取10d～20d；
    4 污泥回流比宜取20％～100％；
    5 混合液回流比宜大于或等于200％；
    6 污泥产率宜取0.3kg[VSS]/kg[BOD₅]～0.6kg[VSS]/kg[BOD₅]。
7.3.6 厌氧/缺氧/好氧工艺脱氮除磷时，可根据进水水质和处理要求，经技术经济分析比较后，选择各种改进型的工艺。
7.3.7 生物除磷的剩余污泥宜采用机械浓缩。

条文说明

7.3.1 本条是化工污水采用生物脱氮除磷对水质要求的规定。
    1 污水中有毒害和抑制性物质对生物脱氮除磷有较大影响，硝化菌对毒性物质比较敏感，如重金属、氰化物、三价砷、氟化物、游离氨都会对硝化产生抑制作用。反硝化菌对毒性物质的敏感性比硝化菌低，一般与好氧异养菌相同。厌氧段硝酸盐的存在明显抑制聚磷菌对磷的释放，对成分复杂的污水采用生物脱氮除磷时，系统中有毒和抑制性物质的允许浓度宜通过试验或参照有关资料确定。
    2 生物脱氮是反硝化菌在缺氧条件下利用可降解有机物作电子供体，硝态氮作电子受体，将硝态氮异化还原成氮气的过程，BOD₅/TN大于4时，才能达到理想脱氮效果。除磷是聚磷菌在厌氧条件下放磷，并吸收和储存可快速降解有机底物，在好氧条件下过量吸磷，从而提高剩余污泥中磷含量来完成除磷的。一般采用BOD₅与TP的比值来判断生物除磷的潜力，BOD₅/TP宜大于17。生物脱氮除磷都需要有机碳源，A²O工艺中氨氮的硝化是在好氧段(池)完成的，由于回流污泥带入厌氧段(池)的硝态氮会消耗可快速降解的有机底物，碳源不足时，反硝化菌与聚磷菌争夺碳源，会竞争性抑制放磷，影响系统的除磷效果，BOD₅/TN大于4，BOD₅/TP大于17时，污泥携带的硝态氮一般不会影响除磷效果。
    3 生物脱氮除磷碳源不足时应补加碳源，一般采用甲醇作碳源，当企业附近有可资利用的碳源时宜加以利用。
    4 聚磷菌、反硝化菌和硝化菌增长的最佳pH值在中性或弱碱性，碱度起缓冲作用，当pH值偏离最佳值时，反应速度下降。好氧段(池)氨氮硝化时，每氧化1mg氨氮要消耗7.14mg碱度(以CaCO₃计)，每去除1mgBOD₅可产生0.3mg碱度，缺氧段(池)反硝化时，还原1mg硝态氮成氮气，理论上可产生3.57mg碱度(以CaCO₃计)，因此硝化反硝化时碱度会发生变化，出水剩余碱度可按下式计算：

剩余碱度＝进水总碱度＋0.3×BOD₅去除量＋3×反硝化脱氮量－7.14×硝化氮量      (1)

    当进水碱度不足时，将会产生pH抑制，抑制微生物的生长，试验和工程运行表明，在处理高浓度氨氮污水或反硝化菌受到抑制时，会造成碱度严重不足，池内混合液的pH值会下降到6以下甚至达到5，造成系统瘫痪，因此本款对剩余碱度作了规定。
7.3.2 本条提出缺氧/好氧(A_NO)工艺的反应池容积计算方法。缺氧/好氧(A_NO)工艺又称前置反硝化工艺，A_NO法工艺流程中有机物的去除，氨氮的硝化在好氧段(池)完成，缺氧段(池)以原污水中有机物为碳源，对硝态氮进行反硝化脱氮。
    1 采用污泥负荷法计算反应池容积比较简单，属经验设计方法，由于污水水质不同，污泥负荷取值不同，当无参照数据时，可按本规范第7.3.3条数据选取。
    2 采用硝化反硝化动力学方法，涉及动力学参数Y、K_d、μ、K_de，这些参数与水质、水温等多种因素有关，宜通过试验确定或相似污水的运行经验确定。
7.3.3 本条所列主要设计参数均系经验数据，无资料时可选用。
7.3.4 厌氧/缺氧/好氧(A²O)工艺具有同时去除有机物、脱氮除磷的功能，各段(池)的容积计算是根据各段(池)不同的功能，采用不同的计算方法。
7.3.5 厌氧/缺氧/好氧(A²O)工艺所列的主要设计参数均系经验数据，无资料时可选用。
7.3.6 厌氧/缺氧/好氧(A²O)工艺中存在脱氮和除磷的相互影响，往往脱氮效果好时，除磷效果差，反之亦然，系统的内在矛盾是由于聚磷菌、硝化菌和反硝化菌对碳源的需求、泥龄、有机负荷上存在的矛盾和竞争所致，针对上述问题，可根据技术经济比较分析，选择各种改进型工艺。
7.3.7 除磷工艺的剩余污泥在浓缩时会因厌氧而放磷，采用机械浓缩可缩短浓缩时间，减少磷酸盐析出量。