總則1.0.1為更好的指導多級A/O工藝的工程設計，做到分類清晰、原理明確、計算合理，制定本技術規程。規程規定了有關多級A/O工藝設計與運行調控的技術要求。1.0.2本規程適用于采用多級A/O工藝的城鎮污水處理廠新建、擴建和改造工程設計，可作為設計及運行調控的技術依據。1.0.3工業廢水處理工程如采用多級A/O工藝，可參照本規程進行布局設計、調試及運行管理。1.0.4采用多級A/O工藝的城鎮污水處理廠的設計及運行調控除符合本規程外，尚應符合國家現行有關標準的規定。2術語和符號2.1術語2.1.1多級A/O工藝Step-FeedA/Oprocess多級A/O工藝是指一種將多個A/O池串聯組合，污水按一定比例分別進入各級缺氧區，充分利用原水中的有機碳源進行反硝化，提高原水中碳源利用率和總氮去除率的一種污水處理工藝。2.1.2Bardenpho工藝BardenphoprocessBardenpho工藝是指在傳統A/A/O池后增加一組用外加碳源進行反硝化脫氮的A/O池，構成A/A/O+A/O（或者A/O+A/O）的一種污水處理工藝。2.1.3過渡區deoxygenationzone指位于各級好氧區末端，用于降低溶解氧濃度的緩沖區域。2.1.4反硝化碳源利用率utilizationrateofdenitrifyingcarbonsource指進入生物反應池的污水中碳源，被用于反硝化脫氮的理論消耗量占系統碳源實際消耗量的比例。其中碳源實際消耗量包括：反硝化脫氮消耗碳源、厭氧釋磷消耗碳源、DO消耗碳源量、微生物自身增殖量、外部投加碳源量。以下述公式近似表征：反硝化碳源利用率P=P=式中：P——反硝化碳源利用率，%；Q——生物反應池進水流量，m3/d；N0tNe——生物反應池?XvS0Se——生物反應池進、出水BOD?Sk——外加碳源濃度，以BOD52.1.5流量分配比distributionratioofliquidflow指多級A/O工藝每級池體進水量與該組多級A/O池的總進水量的比例，以%表示。2.1.6反應級數numberofsectionsinbiologicalreactiontank多級A/O工藝為多個缺氧區和好氧區串聯疊加，疊加數量即為反應級數，通常在2~4之間。2.1.7反硝化速率（Kd）denitrificationrate指消耗單位質量BOD5所能去除的硝態氮的質量（kg硝態氮/kgBOD5）。2.1.8等比例進水equalproportionofflowdistribution多級A/O工藝進水總流量平均分配至各級的進水流量分配方式。2.1.9固定比例進水constantproportionofflowdistribution多級A/O工藝進水總流量按照不同的比例（分配比例保持不變）分配至各級的進水流量分配方式。2.1.10變比例進水variableproportionofflowdistribution多級A/O工藝進水總流量按照不同的比例（分配比例隨需求自動可調）分配至各級的進水流量分配方式。2.1.11流量分配系數計算法calculationmethodforflowdistributioncoefficient指多級A/O工藝設計時，根據每級缺氧區反硝化所需碳源的量進行流量分配比例計算的一種方法。用于根據設計進水水質，確定固定比例進水和變比例進水的分配比例數值。2.2符號Kd——反硝化速率，kgNO3-N/kgBOD5；SVI——污泥體積指數，ml/g；F/M——污泥負荷，kgBOD/kgMLSSd；SRT——污泥齡，d；DO——溶解氧濃度，mg/L；ORP——氧化還原電位，mV；MLSS——污泥濃度，mg/L；P——反硝化碳源利用率，%K——綜合生活污水量變化系數；K’——工業廢水量變化系數；Qdr——旱季設計流量，L/s；Qd——設計綜合生活污水量，L/s；Qm——設計工業廢水量，L/s；Qu——入滲地下水量，L/s；Q0——污水設計流量，L/s；Qs——截留雨水設計流量，L/s；T—設計水溫，℃n——多級A/O工藝反應級數；R——污泥回流比；E——總氮去除率，%；XR——回流污泥濃度，mg/L；Xn——最后一級A/O池混合液懸浮固體平均濃度，mg/L；Xk——第k級A/O池混合液懸浮固體平均濃度，mg/L；Qn——最后一級A/O池進水量，m3/d；Qk——第k級A/O池進水量，m3/d；Q——生物反應池進水流量，m3/d，；Mn——最后一級A/O池進水流量比例，數值上等于第n級缺氧區進水流量與總進水流量的比值，%；Mk——第k級流量比例，數值上等于第k級缺氧區進水流量與總進水流量的比值，%；θkθOkθDkSk——第k級缺氧區進水有機物實際濃度，以BOD5表示，mg/L；△Sk——第k級A/O池內需投加的碳源濃度，以BOD5表示，mg/L；So——進水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；Se——出水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；BODT——進水BOD5總量，kg/d；N0——進水凱式氮（TKN）濃度，mg/L；N0t——進水總氮濃度，mg/L；Ne——出水總氮濃度，mg/L；Ne,k——表示第k級生物反應池好氧區出水總氮濃度，mg/LNn及Nk——各級A/O池需反硝化的氮量，mg/L；△Nk——各級A/O池內因碳源不足無法處理的氮量，mg/L；Yk——第k級A/O池產泥系數，kgVSS/kgBOD5；Yt——污泥總產率數，kgMLSS/kgBOD5；Y——污泥產率系數，kgVSS/kgBOD5；VDk——第k級A/O池缺氧區容積，m3VOk——第k級A/O池好氧區容積，m3Vk——第k級A/O池缺氧與好氧區的總容積，m3VON——最后一級A/O池好氧區容積，m3VDN——最后一級A/O池缺氧區容積，mKd-n及Kd-k——各級A/O池反硝化速率，kgNO3-N/kgBOD5；CssinK修——修正系數，取值0.9；VP——厭氧區容積，m3；tP——厭氧區停留時間，h；q——相鄰兩級流量分配系數之比，等于下一級流量分配系數與上一級流量分配系數之比；R內,k及R內,n——表示采用同級回流時第k級生物反應池的混合液回流比，數值上等于第k級混合液回流量與總進水流量Q的比值，當k=n時，即為最后一級，不設混合液回流時，該項為零SF——安全系數；△Xv——排出生物反應池系統的微生物量，kgMLVSS/d；Na——生物反應池中氨氮濃度，mg/L；Kn——硝化作用中氮的半速率常數，mg/L；Cs?BODin——進水溶解性BOD5濃度，mg/L（需采用0.45μm膜過濾后，測定濾后水樣的BOD5數值，計算時取值為進水BOD5a——溶解性BOD的污泥轉化率，取值0.4~0.6，gMLSS/gSBOD5；b——SS的污泥轉化率，取值0.9~1.0，gMLSS/gSS；c——活性污泥微生物的內源衰減系數，取值0.03~0.05，1/d；Ne,aNO3?N-——硝酸鹽濃度NO2?N-——亞硝酸鹽濃度DO——污水溶解氧濃度，mg/L。KC/N–進水中BOD5與總凱氏氮（TKN）質量的比值（kgBOD5/kgTKN）；α–反硝化碳氮比（gBOD5/gNO3--N），表征缺氧區中去除單位質量硝態氮所消耗的BOD5的質量。注：附錄一Bardenpho工藝設計計算章節符號：VP——厭氧區容積，m3；tP——厭氧區停留時間，h；Vn——前缺氧區容積，m3；Q——生物反應池的設計流量，m3∕d；Nk——生物反應池進水總凱氏氮濃度，mg/L；Nte——生物反應池前A/A/O階段出水總氮濃度，mg/L；△Xv——排出生物反應池系統前A/A/O階段的微生物量，kgMLVSS/d；Kde——脫氮速率，kgNO3-N/(kgMLSS·d)；Kde(T)、Kde(20)——分別為T℃和20℃時的脫氮速率；X——生物反應池內混合液懸浮固體平均濃度，gMLSS/L；T——設計溫度，℃；Y——污泥產率系數，kgVSS/kgBOD5；So——生物反應池進水五日生化需氧量濃度，mg/L；Se——生物反應池前A/A/O階段出水五日生化需氧量濃度，mg/L；Vo——前好氧區容積，m3；θco——前好氧區設計污泥齡，d；Yt——污泥總產率系數（kgMLSS/kgBOD5），宜根據試驗資料確定。無試驗資料時，系統有初次沉淀池時宜取0.3~0.6，無初次沉淀池時宜取0.8~1.2；F——安全系數，為1.5~3.0；μ——硝化細菌比生長速率，d-1；Na——生物反應池前好氧區中氨氮濃度，mg/L；Kn——硝化作用中氮的半速率常數，mg/L；T——設計溫度，℃；0.47——15℃時，硝化細菌最大比生長速率，d-1；QRi——混合液回流量，m3∕d，混合液回流比不宜大于200%；Vn——前缺氧區容積，m3；Nke——生物反應池前A/A/O階段出水總凱氏氮濃度，mg/L；Nt——生物反應池進水總氮濃度，mg/L；QR——回流污泥量，m3∕d；VHn——后缺氧區容積，mNHNHΔXKHde——外加碳源脫氮速率[kgNOSHSHVHo——后好氧區容積，mtHo——后好氧區停留時間3分類與布局3.0.1多級A/O工藝適用于對TN去除率有較高要求的新建污水處理廠，也適用于沒有擴建用地、利用現有池容提高TN去除率的改造項目。3.0.2分類根據分級數的不同，可分為兩級A/O、三級A/O、四級A/O及變形工藝等，典型工藝流程如下圖所示：1、兩級A/O工藝流程圖圖3.0.2-1兩級A/O工藝流程圖2、三級A/O工藝原理圖圖3.0.2-2三級A/O工藝原理圖3、四級A/O工藝原理圖圖3.0.2-3四級A/O工藝原理圖4、三級A/O變型工藝原理圖圖3.0.2-4三級A/O變型工藝原理圖5、四級A/O變型工藝原理圖圖3.0.2-5四級A/O變型工藝原理圖3.0.3多級A/O工藝的選擇應根據工程規模及處理水質的要求確定：1、TN去除率要求為60%~70%時，可采用兩級A/O工藝；TN去除率要求為70%~85%時，可采用三級A/O、四級A/O工藝；TN去除率要求高于85%時，可采用四級A/O或多級A/O變型工藝。2、三級A/O和四級A/O單座處理水量宜大于1萬噸/天。3.0.4工藝設計應結合分級數、水體流態、進水及回流渠道位置等綜合考慮整體布局，還應通過池型構造縮短配水渠道長度，同時降低攪拌和混合液回流能耗。1、新建項目各級A/O池進水點應集中在池體同側，且位于各級缺氧區的起端。進氣管路與進水管路宜同側布置，必要時可設置管廊間，將水、氣、電等管路集中布置。2、各級缺氧區宜采用完全混合池型或循環型，好氧區宜采用推流池型布局。各級進、出口設置應避免短流；好氧區宜采用漸減曝氣，好氧區末端可設置過渡段。3、如有除磷需要，可在第一級進水端設置獨立厭氧區。4多級A/O生物處理系統設計4.1一般規定4.1.1多級A/O工藝的設計參數應根據工程規模和處理目標等確定，主要包括生物處理各單元容積、水力高程、進水流量分配、攪拌、曝氣、外加碳源、混合液回流及污泥回流等系統的設計。4.1.2當進水碳源或堿度缺乏時，應設置碳源或堿度投加設施。4.1.3多級A/O工藝主要關注脫氮效率的提升，當生物除磷效果不能滿足排放要求時，可增設化學除磷措施。4.1.4設計水溫宜在10~30℃之間。4.2設計流量4.2.1污水系統設計中應確定旱季設計流量和雨季設計流量。4.2.2分流制污水系統的旱季設計流量應按下式計算：Qdr式中：Qdr——旱季設計流量，L/s；K——綜合生活污水量變化系數；Qd——設計綜合生活污水量，L/s；K’——工業廢水量變化系數；Qm——設計工業廢水量（L/s）；Qu——入滲地下水量（L/s），在地下水位較高地區，應予以考慮。4.2.3合流制污水系統的雨季設計流量應按下式計算：Q0Q0——污水設計流量，L/s；Qdr——旱季設計流量，L/s；Qs——截留雨水設計流量，L/s。4.2.4多級A/O工藝生物反應池應按旱季設計流量設計，雨季設計流量校核。當污水處理廠設有水量調節池時，生物反應池可按平均日污水量設計。4.2.5污水處理廠應保證雨季流量下的達標排放，對于季節流量差異較大的污水處理廠，采用多級A/O工藝時可考慮利用前分級保存活性污泥，雨季污水直接進入后分級的技術措施。4.3設計水質4.3.1城鎮污水處理廠的設計水質應根據調查資料確定，或參照臨近城鎮、類似工業區和居住區的水質確定。4.3.2多級A/O工藝生物反應池的進水應符合下列條件：1、水溫宜為10°C~30°C、pH值宜為6~9、BOD5/COD的值宜不小于0.3；2、進水BOD5/總氮（TN）的值宜大于等于3.0，總堿度（以CaCO3計）/氨氮的值宜大于等于3.6，不滿足時應補充碳源及堿度；3、進水BOD5/總磷（TP）的值宜大于等于17；4、要求同時脫氮除磷時，宜同時滿足2和3的要求。4.4預處理設施4.4.1進水泵房、格柵、沉砂池、初沉池等的設計應符合《室外排水設計標準》GB50014的要求。4.4.2進水水質、水量變化較大時，宜設置調節水質、水量的設施。4.4.3設計進水懸浮物（SS）濃度大于250mg/L時，生物反應池前宜設置初沉池，并設超越措施；應適當提高初沉池表面負荷，縮短水力停留時間，降低碳源損耗，以生活污水為主的污水處理廠，初沉池水力停留時間宜不超過1h，必要時可縮短至0.5h。4.4.4可根據設計進水基質情況，采用初沉發酵池或厭氧水解池代替初沉池。4.5基礎設計參數4.5.1多級A/O工藝可采用等比例、固定比例或變比例配水方式，當采用變比例配水時應采取可調節進水比例的設施。4.5.2處理單元的系列數不應少于2座（格），按并聯方式運行，系列設置應與處理水量相匹配，各系列間應設置均勻配水措施。4.5.3進水系統應核算最不利點的水頭損失，并預留足夠的水力高程。4.5.4應根據進水水質特性和處理要求，通過計算分析，選擇適宜的反應級數。4.5.5SVI宜控制在50~180mL/g，針對以生活污水為主的市政污水時，SVI建議控制在80~120mL/g。4.5.6多級A/O生物反應池內活性污泥濃度自第一級到最后一級逐級降低，最后一級污泥濃度宜為3000~5000mg/L。4.5.7一般情況下，生物反應池不需設置混合液回流；對總氮（TN）去除要求較高時，可設置末端混合液回流或同級混合液回流。4.5.8多級A/O工藝應分級計算污泥負荷（F/M），宜控制在0.02~0.10kgBOD5/kgMLSSd。4.5.9污泥齡宜控制在10~20d，污泥回流比宜控制在50~100%。4.5.10厭氧區基本要求：設計總水力停留時間宜為1~1.5h，溶解氧（DO）宜小于0.2mg/L，硝態氮宜小于1.5mg/L，氧化還原電位（ORP）宜小于-250mV（區間-200~-400mV，最適-300mV），厭、缺氧區攪拌功率密度宜為2~8W/m3。4.5.11缺氧區基本要求：設計總水力停留時間不宜低于4h，缺氧區占比VD/V一般不超過50%，溶解氧（DO）宜小于0.5mg/L，氧化還原電位（ORP）適宜區間為-100~-200mV。4.5.12好氧區基本要求：好氧區占比VO/V一般不低于50%，溶解氧（DO）宜0.5~1.0mg/L（最后一級好氧區DO出水宜不小于2mg/L），低水溫時可適當提高DO和MLSS，以提高系統硝化能力，氧化還原電位（ORP）適宜區間為+100~+400mV（最適區間+300~+400mV）。4.5.13第一級好氧區曝氣量宜為理論計算值的1.2~1.5倍。4.5.14各級好氧區宜采用曝氣控制及調節手段，并輔助漸減曝氣或設立過渡區等方式，以減少對后續缺氧區的影響。流入缺氧區的前級好氧區末端溶解氧濃度宜控制在0.5mg/L~1.0mg/L。4.6設計計算4.6.1多級A/O工藝泥齡法設計計算反應器級數確定按總氮的去除率計算反應級數：n=1(1+R)(1?E)（公式4.6.1?1R——污泥回流比；E——總氮去除率，%。污泥回流比及混合液回流比1、污泥回流比污泥回流比可根據最后一級A/O池內混合液懸浮固體平均濃度（Xn）及泥水分離后的污泥濃度（XR）進行計算，具體如下：R=XnXR——污泥回流比；XR——回流污泥濃度，mg/L；Xn——最后一級A/O池混合液懸浮固體平均濃度，mg/L。2、混合液回流比當設置混合液回流時，流入點為第一級缺氧區或最后一級缺氧區前端；或在各級A/O池設置同級混合液回流，流入點為同級缺氧區前端。3、混合液回流和污泥回流設備宜有調節流量的措施。水量分配方式1、可采用以下幾種分配方式：等比例分配法；流量分配系數法；實驗數據確認分配比例法；類似工程參考。2、由于實際進水水質存在季節性波動，宜在設計時考慮多種分配比例調整的可能方式，運行時調整進水流量比例，以取得更好的處理效果及經濟效益。各級A/O反應池污泥濃度Xk=RQ式中：Q——生物反應池總進水量，m3/d；Q1Q2Q3Qk——各級A/O池進水量，m3/d；R——污泥回流比；XR——回流污泥濃度，mg/L；Xk——第k級A/O池混合液懸浮固體平均濃度，mg/L。池容計算1、各級A/O池缺氧區容積VDk=QQk=M式中：Qk——第k級進水流量，其中Mk為第k級流量比例，Q為生物反應池總進水量，m3θDk——第k級A/O池反硝化污泥齡，d；△Sk——第k級A/O池內需投加的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；So——進水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；Se——出水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；Xk——第k級A/O池混合液懸浮固體平均濃度，mg/L；VDk——第k級A/O池缺氧區容積，m3Yk——第k級A/O池產泥系數，kgSS/kgBOD5。2、各級A/O池好氧區容積VOk=Q式中：θOkVOk——第k級A/O池好氧區容積，m34.6.2多級A/O工藝動力學法設計計算當流量分配比滿足本規程中第1~2款時，生物反應池總氮最大去除率可按下式計算：E=（1?Mn式中：E——總氮去除率，%；Mn——表示第n級進水流量分配系數，數值上等于第n級缺氧區進水流量與總進水流量的比值；R——污泥回流比，可取50%~100%；R內,n——表示第n級混合液回流比，當無混合液回流時可不考慮。當滿足以下條件時，系統總氮的最大去除率可按（公式4.6.2?2）計算：1、相鄰兩級流量分配系數之比恒定，且滿足中第1~2款；2、每一級均無混合液回流。E=1?qn?1式中：n——多級A/O工藝反應級數；q——相鄰兩級流量分配系數之比，等于下一級流量分配系數與上一級流量分配系數之比；相鄰兩級配水比應滿足以下要求：1、宜滿足（公式4.6.2?3）要求，當不滿足式時，需調整流量分配系數或投加碳源調節碳氮比；MkS0式中：Mk、Mk-1——表示第k或k-1級進水流量分配系數，數值上等于第k或k-1級缺氧區進水流量與總進水流量Q的比值；S0——進水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；N0——生物反應池進水中的凱式氮（TKN）濃度，mg/L；△Sk——第k級A/O池內需投加的碳源濃度，mg/L；R內,k——表示采用同級回流時第k級生物反應池的混合液回流比，數值上等于第k級混合液回流量與總進水流量Q的比值，當不設混合液回流時，該項為零；Ne,k——表示第k級生物反應池好氧區出水總氮濃度，mg/L2、第一級宜滿足（公式4.6.2-4）的要求：M1式中：Ne——生物反應池出水總氮濃度，mg/L；Ne,1——表示第1級好氧區出水總氮3、應根據進水碳氮比綜合考慮進入每一級缺氧區中的碳氮比，既保證本級缺氧區反硝化的需要，又不對下一級缺氧區反硝化產生影響。每一級生物反應池的污泥濃度可按下式計算：Xk式中：XR——回流污泥濃度，mg/LXk——第k級A/O池混合液懸浮固體平均濃度，mg/L；多級A/O生物反應池池容計算根據各級進水流量及進、出水水質，采用單級活性污泥計算方法求出各級池容，其計算公式如下所示：1、各級缺氧區容積采用反硝化動力學計算時，可按下列公式計算：Vn,k=Kde(T)=ΔXv式中：VDk——第k級缺氧區容積，m3；Q——生物反應池進水流量，m3/d；N0——生物反應池進水凱氏氮濃度，mg/L；Ne,k——表示第k級生物反應池好氧區出水總氮濃度，mg/L△Xv——排出生物反應池系統的微生物量，kgMLVSS/d；Kde——脫氮速率[kgNO3-N/(kgMLSS·d)]，宜根據試驗資料確定。無試驗資料時，20℃的Kde值可采用0.03~0.06[(kgNO3-N/(kgMLSSd)],并按本規范公式進行溫度修正；Kde(T)、Kde(20)——分別為T℃和20℃時的脫氮速率；Xk——第k級A/O池混合液懸浮固體平均濃度，gMLSS/L；T——設計溫度，℃；Y——污泥產率系數，kgVSS/kgBOD5，，宜根據試驗資料確定，無試驗資料時，可取0.3~0.6；So——進水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；Se,k——第k級出水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；2、各好氧區容積采用硝化動力學計算時，可按下列公式計算：VOk=θco=Fμ=0.47Na式中：Vok—第k級好氧區容積，m3；Q——生物反應池進水流量，m3/d；So——進水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；Se,k——第k級出水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；θo——好氧區設計污泥齡，d；Yt——污泥總產率系數，kgMLSS/kgBOD5，宜根據試驗資料確定。無試驗資料時，系統有初次沉淀池時宜取0.3~0.6，無初次沉淀池時宜取0.8~1.2；Xk——第k級A/O池混合液懸浮固體平均濃度，gMLSS/L；F——安全系數，為1.5~3.0；μ——硝化細菌比生長速率，d-1；Na——生物反應池中氨氮濃度，mg/L；Kn—硝化作用中氮的半速率常數mg/L；T——設計溫度，℃；0.47——15℃時，硝化細菌最大比生長速率，d-1。4.6.3多級A/O工藝日本下水道協會推薦法設計計算計算工程要求脫氮效率：E=N0式中：E——生物反應池總氮去除率，%；N0t——進水總氮濃度，mg/L；Ne采用等比例配水方式，并計算不同參數下理論脫氮效率：Emax=式中：Emax——理論脫氮效率，%n——反應級數；R內,n——表示第n級混合液混合液回流比，當無混合液回流時可不考慮；R——污泥回流比。通過選取合適的n、R內,n及R，以滿足Emax>根據工程實際要求，確定工藝所采用的反應級數，通常采用三~四級A/O工藝。生物反應池最后一級污泥濃度通常可采用3000~4000mg/L，其余各級污泥濃度：Xk=式中：XkXnR——污泥回流比；n——反應級數；k——計算級。計算設計溫度下硝化污泥齡：θo式中：θo——硝化污泥齡，dT——設計水溫，℃。計算最后一級的好氧區容積VON=Q式中：VON——最后一級好氧區容積，m3；Qn——最后一級進水水量，m3Cs?BODin——進水溶解性BOD5Cssin——進水SS濃度，mg/L；a——溶解性BOD的污泥轉化率，取值0.4~0.6，gMLSS/gSBOD5；b——SS的污泥轉化率，取值0.9~1.0，gMLSS/gSS；c——活性污泥微生物的內源衰減系數，取值0.03~0.05，1/d；Xn——最后一級A/O池混合液懸浮固體平均濃度，mg/L。同一級的缺氧區設計池容與好氧區池容相等。其他分區的缺氧區與好氧區容積根據各分級相同污泥復核（F/M）為原則進行計算。VVDk=X式中：XkXn4.7水量分配系統4.7.1多級A/O工藝設計應根據控制精度的需要，選擇合適的水量分配方式。4.7.2宜從池型整體布局設計上減小進水渠道的長度，以減少水頭損失和提高配水精度。4.7.3進水配水可調堰宜具備開度顯示功能，以方便進水分配操作，且宜采用非淹沒堰，以提高配水精度。污泥回流宜采用淹沒入流方式，避免引起復氧。4.7.4電控調節閥門宜選擇具備流量調節功能的閥門，如旋塞閥等。4.7.5巴氏計量槽應采用成品計量槽設備，其下游水位應高于可調堰水位，避免回水影響測量精度，并符合前后直線段安裝要求。4.7.6采用管道流量計+閥門配水時應根據水頭損失、過流水量合理確定規格尺寸，并符合前后直線段安裝要求。4.8攪拌系統4.8.1厭氧區和缺氧區應設置攪拌設備，避免污泥沉積，攪拌設備的選擇應與池型設計相結合。攪拌器類型包括：立式環流攪拌器、中高速潛水攪拌器、低速潛水推進器。4.8.2當采用立式環流攪拌器時，厭氧區和缺氧區每格宜為正方形；當采用中高速潛水攪拌器時，厭氧區和缺氧區宜采用長方形；當采用低速潛水推進器時，厭氧區和缺氧區宜設計成完全混合流態。4.9混合液回流系統4.9.1多級A/O工藝設置混合液回流時，回流比可采用50%~100%。設置混合液回流時，流入段缺氧區仍應滿足中第1~2款。4.9.2混合液回流具有大流量、低揚程的特點，宜選用螺旋槳泵、軸流泵，當設計流量較小時也可選用潛水離心泵。4.9.3混合液回流應采取防倒流措施。4.10外加碳源系統4.10.1外加碳源量可用下式描述：△S式中：△S以BOD5表示，g/d；Ne,a——未投加碳源時，生物反應池Ne——生物反應池Q——生物反應池進水流量，m3/d；α——反硝化碳氮比（gBOD5/gNO3--N），表征缺氧區中去除單位質量硝態氮所消耗的BOD5的質量。4.10.2外加碳源量也可根據下式計算：△S式中：NO3?N——硝酸鹽濃度NO2?N——亞硝酸鹽濃度DO——污水溶解氧濃度，mg/LSo——進水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；Se——出水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L。4.10.3外加碳源可采用單點投加，也可采用多點投加。1、當采用單點投加時，投加點宜設置在總進水端或最后一級缺氧區起端。2、當采用多點投加時，投加點宜設置在各級缺氧區起端，碳源投加量應與投加點處的硝態氮量相匹配。5檢測與控制5.1一般規定5.1.1多級A/O工藝的檢測與控制系統實施內容應根據工程規模、運行管理要求、工程投資要求等綜合確定。5.1.2控制系統畫面應滿足運維操作、界面友好的要求，宜采用三維技術展示工藝流程和構筑物圖像，顯示流量分配比、池內檢測儀表讀數等工藝過程參數、設備運行狀態；應具有完善的控制聯鎖、故障報警功能，自動生成變化趨勢圖、日報、周報、月報表及故障報表等。5.1.3控制系統應留有通信接口，宜通過標準以太網實現與其它控制子系統及全廠自動控制系統的通信。5.2檢測儀表設置5.2.1多級A/O工藝每級缺氧區宜設置氧化還原電位計，第一級及最后一級缺氧區中段宜設置污泥濃度計，每級好氧區末端宜設置氨氮檢測儀、DO檢測儀。當對控制系統有較高要求時，也可在每級好氧區末端增設總氮、總磷監測儀，總進水端宜設置BOD在線檢測儀。5.2.2生物反應池進水分配和污泥回流系統宜設置流量檢測裝置，每級曝氣管路宜采用獨立干管敷設，干管首端宜設置氣體流量檢測計和具有線性調節功能的電控閥門。5.2.3檢測儀表應通過約定的總線協議或硬線與控制系統連接，流量累積信號宜采用總線接口。5.3控制5.3.1控制系統應實現工藝設備的就地控制和集中遠程控制，包括鼓風機、進水流量調節閥、曝氣流量調節閥、污泥回流泵、混合液回流泵和碳源投加泵等。5.3.2控制系統應包括以下內容：曝氣總量模糊控制、干支管曝氣量控制、進水分配流量控制、污泥濃度控制及碳源投加量控制。5.3.3曝氣總量模糊控制要求1、宜基于DO、BOD、氨氮等在線檢測數據，實現對每級好氧區曝氣量的精確控制，以達到降低電耗、提升處理效果的目標。2、曝氣總量控制宜采用模糊控制原理，根據設定在線儀表參數范圍自動調節風機出氣量，使曝氣量趨近于合理值。3、曝氣總量模糊控制影響因子應包括：每級好氧區出水氨氮、DO、每級缺氧區進水氨氮、進水分配流量和氣水比。控制系統應將五個調控因子有機結合和互相彌補，提高調控精度和抗沖擊能力。5.3.4干支管曝氣量控制要求在曝氣總量調節合理的基礎上，應進一步對干支管氣量進行調節控制。干管控制閥門應采用電控閥門，閥門的調節可結合模糊控制和自適應控制兩種策略。支管控制閥門應采用手動閥門，不宜頻繁調節，調節策略應采用按需曝氣和漸減曝氣的思路。5.3.5進水流量分配控制要求1、進水流量分配宜根據實時進水總量及在線氨氮、DO數據進行計算，并自動輸送信號至電動調節閥門或堰門，根據控制策略實時調整閥門或堰門的開啟度；控制系統應以進水流量信號作為主控制信號，DO及氨氮作為輔助控制信號。2、控制系統也可通過在線監測BOD或COD及水量自動計算和調整各級生物反應池的進水量大小，智能化分配每級的進水量，滿足實際運行工況的需要，使生物反應池能高效、穩定的運行。3、控制系統應定期完善數據模型，根據水質、水量的季節性變化調整進水流量的控制策略。5.3.6污泥濃度控制要求生物反應池內污泥濃度應滿足不同季節溫度條件下硝化速率的要求，并根據進水水質、水量定期調整該數值。5.3.7碳源投加量控制要求1、應保證生物反應池配水量、曝氣量、污泥回流量、混合液回流量、污泥濃度已經過優化調整后，再進行碳源投加量的確定，避免系統不穩定時碳源投加浪費。2、碳源投加量應根據在線BOD或COD、進出水氨氮或總氮數據進行計算和控制。5.3.8控制優先級要求1、控制參數優先級順序宜為：由高到低依次為氨氮（總氮）、DO、污泥濃度。2、各控制策略的可調節優先級順序宜為：由高到低依次為進水分配流量、曝氣量、污泥回流量、碳源投加量。6調試與運行6.1一般規定6.1.1污水處理廠應制定調試方案、水質達標保障措施、運行管理制度、崗位操作規程、水質監測操作規程、設備和設施維護規程等工作，并應符合現行行業標準《城鎮污水處理廠運行、維護及安全技術規程》CJJ60的有關規定。6.1.2運行人員應掌握多級A/O工藝調試、運行的技術要求，了解各類設備的運行、維護規定。6.1.3運行人員應根據系統總進水量及進水濃度，調整生物反應池的運行系列數，并根據系統需氧量調整供氧設備的開啟數量。6.2調試6.2.1調試前應檢查各種設備、連接管道和閥門的安裝是否符合設計要求，制定設備臺賬、運行記錄、巡視及安全檢查管理制度，以及操作和維護規程等技術文件。6.2.2調試初期可采用等比例進水方式，待出水水質達標后逐步調整為設計進水比例。6.2.3調試期間應每天觀察污泥性狀，定時取樣檢測COD、BOD5、氨氮、TN、SVI、MLSS、MLVSS、DO、ORP、pH等水質指標，并根據指標測定值分析調試狀態，指導調試方案的調整。6.3運行6.3.1運行期間應實時監測各分級缺氧區的氧化還原電位（ORP）、各級好氧區溶解氧（DO）、氨氮以及BOD或COD，形成實時數據曲線。6.3.2運行人員應每天掌握生物反應池的pH、DO、MLSS、MLVSS、SV、SVI、水溫等工藝控制指標，并完成對生物反應池活性污泥生物相的鏡檢，觀察活性污泥顏色、狀態、氣味及上清液透明度等。6.3.3當出水指標出現異常時，可采取調整曝氣量、污泥齡、污泥濃度等措施，以保證污水的處理效果。6.3.4當出現污泥膨脹、解體、上浮等不正常的狀況時，應分析原因、針對具體情況調整系統運行工況，及時采取有效措施。6.3.5配水量調整1、夏季，可適當增加最后一級A/O池進水量，降低中間段進水量。2、冬季，可適當降低最后一級A/O池進水量，增加中間段進水量。6.3.6污泥沉降比控制多級A/O工藝應通過增減剩余污泥的排放量，對活性污泥沉降比SV值進行調節控制，對于四級A/O工藝：一級好氧區污泥濃度宜控制到5000-8000mg/L之間，SV30宜控制到50%-80%之間。二級好氧區污泥濃度宜控制到4000-6000mg/L之間，SV30宜控制到40%-60%之間。三級好氧區污泥濃度宜控制到3000-5000mg/L之間，SV30宜控制到35%-50%之間。四級好氧區污泥濃度宜控制到2500-4000mg/L之間，SV30宜控制到25%-40%之間。附錄一Bardenpho工藝設計計算1、厭氧區的容積，可按下列公式計算：V式中：VP——厭氧區容積，m3；tP——厭氧區停留時間，宜為1~2h；Q——生物反應池的設計流量，m3/d；2、前缺氧區容積采用反硝化動力學計算時，可按下列公式計算：VKΔ式中：Vn——前缺氧區容積，m3；Q——生物反應池的設計流量，m3∕d；Nk——生物反應池進水總凱氏氮濃度，mg/L；Nte——生物反應池前A/A/O階段出水總氮濃度，mg/L；△Xv——排出生物反應池系統前A/A/O階段的微生物量，kgMLVSS/d；Kde——脫氮速率[kgNO3-N/(kgMLSS·d)]，宜根據試驗資料確定。無試驗資料時，20℃的Kde值可采用0.03~0.06[(kgNO3-N/(kgMLSSd)]，并按本規范公式進行溫度修正；Kde(T)、Kde(20)——分別為T℃和20℃時的脫氮速率；X——生物反應池內混合液懸浮固體平均濃度，gMLSS/L；T——設計溫度，℃；Y——污泥產率系數，kgVSS/kgBOD5，宜根據試驗資料確定。無試驗資料時，可取0.3~0.6；So——生物反應池進水五日生化需氧量濃度，mg/L；Se——生物反應池前A/A/O階段出水五日生化需氧量濃度，mg/L。3、前好氧區容積采用硝化動力學計算時，可按下列公式計算：Vθμ=0.47式中：Vo——前好氧區容積，m3；Q——生物反應池的設計流量，m3/d；So——生物反應池進水五日生化需氧量濃度，mg/L；Se——生物反應池前A/A/O階段出水五日生化需氧量濃度，mg/L；θco——前好氧區設計污泥泥齡，d；Yt——污泥總產率系數，kgMLSS/kgBOD5，宜根據試驗資料確定。無試驗資料時，系統有初次沉淀池時宜取0.3~0.6，無初次沉淀池時宜取0.8~1.2；X——生物反應池內混合液懸浮固體平均濃度，gMLSS/L；F——安全系數，為1.5~3.0；μ——硝化細菌比生長速率，d-1；Na——生物反應池前好氧區中氨氮濃度，mg/L；Kn——硝化作用中氮的半速率常數，mg/L；T——設計溫度，℃；0.47——15℃時，硝化細菌最大比生長速率，d-1。4、前好氧區至前缺氧區的混合液回流量，可按下列公式計算：Q式中：QRi——混合液回流量，m3∕d，混合液回流比不宜大于200%；Vn——前缺氧區容積，m3；Kde——脫氮速率[kgNO3-N/(kgMLSS·d)]，宜根據試驗資料確定。無試驗資料時，20℃的Kde值可采用0.03~0.06[(kgNO3-N/(kgMLSS.d)]，并按本規范公式進行溫度修正；X——生物反應池內混合液懸浮固體平均濃度，gMLSS/L；Nt——生物反應池進水總氮濃度，mg/L；Nke——生物反應池前A/A/O階段出水總凱氏氮濃度，mg/L；QR——回流污泥量，m3∕d。5、后缺氧區的主要功能是強化反硝化脫氮，一般是以利用外加碳源為主，對前好氧區的來水進行強化反硝化。后缺氧區池容應利用外加碳源脫氮速率計算，用最小停留時間校核，最小停留時間可取2.5~3h。6、后缺氧區容積采用反硝化動力學計算時，可按下列公式計算：VΔ式中：VHn——后缺氧區容積，mQ——生物反應池的設計流量，m3/d；NHNHΔXHvKHde——外加碳源脫氮速率[kgNO3-N/(kgX——生物反應池內混合液懸浮固體平均濃度，gMLSS/L；Y——污泥產率系數，kgVSS∕kgBOD5，宜根據試驗資料確定。無試驗資料時，可取0.3~0.6；SHSH7、后好氧區的主要功能是恢復好氧微生物活性，進一步去除殘余氨氮和有機物，并吹脫污泥中的氮氣提升沉淀性能，避免二沉池浮泥。后好氧區的停留時間應根據試驗結果確定，沒有試驗的可按經驗選取，一般應不低于1h。8、后好氧區的容積，可按下列公式計算：V式中：VHo——后好氧區容積，mtHQ——生物反應池的設計流量，m3/d。本規程用詞說明1、為便于在執行本規程條文時區別對待，對要求嚴格程度不同的用詞說明如下：1）表示很嚴格，非這樣做不可的：正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴禁”；2）表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的：正面詞采用“應”，反面詞采用“不應”或“不得”；3）表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做的：正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”；4）表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。2、條文中指明應按其他有關標準執行的寫法為：“應符合……的規定”或“應按……執行”。引用標準及書籍名錄《室外排水設計標準》（GB50014-2021）《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）《厭氧缺氧好氧活性污泥法污水處理工程技術規范》（HJ576-2010）《廢水工程處理及回用》（《WastewaterEngineeringTreatmentandReuse》）第四版，美國梅特卡夫和埃迪公司編著《市政污水處理廠設計》（《DesignofMunicipalWastewaterTreatmentPlants》）第五版，美國水環境聯合會，美國土木工程協會，美國環境與水資源研究所編著《下水道施設計畫?設計指針と解説(後編)-2019年版》，日本下水道協會編著《活性污泥工藝簡明原理及設計計算》，周雹著多級A/O工藝污水處理技術規程TechnicalSpecificationsforStep-FeedA/Oprocessofwastewatertreatment條文說明1總則1.0.2本規程適用于新建、擴建和改建的處理城鎮污水的多級A/O工藝設計、運行調控等，包括2~4級A/O及其變型工藝等。1.0.3本規程不包含工業廢水處理設計內容，工業廢水可參照本規程布局、設計及調試運行，參數計算應根據工業水質情況重新核定。1.0.4本規程所規定的多級A/O工藝設計及運行調控尚應符合《室外排水設計標準》GB50014、《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918、《厭氧缺氧好氧活性污泥法污水處理工程技術規范》HJ576-2010等有關規范和標準的要求。2術語和符號2.1術語2.1.1多級A/O工藝在國內沒有統一的定義，其較早出現在邱慎初、丁堂堂先生于2003年發表在《中國給水排水》雜志的《分段進水的生物除磷脫氮工藝》一文中。隨著出水標準的不斷提升，近些年多級A/O工藝的應用案例在不斷增加。本規程根據其具有較高的碳源利用率和總氮去除率的工藝特點，給出上述工藝定義。2.1.2Bardenpho工藝是1973年由Barnard提出的一種工藝類型，目前行業內有部分研究者將Bardenpho工藝歸類到多級A/O工藝中，而本規程則根據工藝原理并參照國外專著等，將其劃分為兩類不同的工藝。2.1.4本規程提出可采用反硝化碳源利用率的概念評估污水處理工藝是否有效利用原水的碳源，從而對比不同工藝的脫氮經濟性，有助于理解多級A/O和Bardenpho工藝等的區別所在。從反硝化碳源利用率的計算公式看，對于同一水質，傳統A/O工藝及Bardenpho工藝的碳源利用率一般會低于多級A/O工藝，這是因為采用混合液回流方式脫氮，不可避免的會增加DO對原水中碳源的消耗。同時也表明多級A/O工藝的最主要特點，是提高了對原水碳源的利用率，因此可以在碳源缺乏的水質條件下達到更好的脫氮效果。由于BOD5測量誤差較大，計算時也可采用COD代替，相對于水廠進出口，直接在A/A/O池進出口（或者缺氧區進出口）測定計算更具代表意義。2.1.6根據研究，多級A/O工藝反應級數的增加可以提高碳源利用率和脫氮效率，但同樣會增加基建投資和運行復雜性。在等比例進水情況下，反應池級數與理論脫氮效率之間的關系如下表所示。由于4級到5級時提升的脫氮效率已非常有限，因此工程中反應級數大多控制在4級以內。條文表2.1.6-1等比例進水時反應池分級數與理論脫氮效率的關系(%)污泥回流比一級二級三級四級五級0.533667883870.7543718186891.050758388902.1.7反硝化速率的概念借鑒于周雹先生于2005年編著的《活性污泥工藝簡明原理及設計計算》一書，為泥齡法計算的重要參數。理論上消耗2.86kgBOD5可反硝化1kg硝態氮，Kd=0.35。實際進入缺氧區的BOD5能被反硝化菌利用的只有幾分之一，實際Kd視是否設置專門的缺氧區，分別為Kd=0.11~0.15kgNO3-N/kgBOD5及Kd=0.06~0.15kgNO3-N/kgBOD52.1.8進水比例是多級A/O工藝設計的重要參數，不同的設計理念選取的進水比例區別較大。在國外工程案例中，日本多采用等比例方式進水。2.1.9在國外工程案例中，美國及歐洲等國家常采用固定比例進水方式，以三級A/O為例，比例的選擇有5:3:2、4:3:3、6:3:1等多種方式。2.1.10進水比例根據水質情況可靈活調整的一種配水方式，常見的是以季節性或季度性為周期進行調整，在自控設備完善的情況下也可以實現實時調整。2.1.11一種用于計算配水比例的設計方法。3分類與布局3.0.1本條提示了多級A/O工藝的適用場景。常規前置反硝化工藝TN去除率低于70%，而多級A/O工藝可以實現更高的脫氮率和碳源利用率。TN去除率要求不高的污水處理廠也可以采用多級A/O工藝，可以降低池容或提升處理能力。3.0.2多級A/O工藝目前沒有嚴格的歸類劃分，目前行業里也有采用類似Bardenpho理念，在2~4級A/O后增加一級不進水只投加碳源的A/O池，本規程將此類工藝歸類到多級A/O的變形工藝。1、兩級A/O工藝由兩個串聯的A/O池體構成，進水分成兩個部分，在每級缺氧區配水，工藝可設置或不設置混合液回流系統。兩級A/O工藝從池型上與Bardenpho工藝類似，但其工藝原理有明顯區別。（1）Bardenpho工藝原理Bardenpho工藝由A/A/O+A/O五段池體構成，前級A/A/O段完成氨氮的完全硝化、BOD5的降解、生物除磷和利用污水自身碳源進行部分反硝化脫氮。后A/O段中的A段為后置反硝化，利用外加碳源實現污水深度脫氮；O段主要作用是吹脫反硝化過程中析出的氮氣，同時提高污泥的溶解氧濃度，避免二沉池污泥發生厭氧反應。條文圖3.0.2-1五段Bardenpho工藝原理圖（2）兩級A/O工藝與Bardenpho工藝的區別①總池容及池容分配的不同兩種工藝雖然形式上均是A/O+A/O，但由于計算原理的不同，導致設計總池容及池容分配均存在很大差異。Bardenpho工藝前段A/O池即為傳統A/A/O工藝，后面新增的一組A/O池主要作為碳源投加點強化脫氮使用，因此計算總容積往往大于兩級A/O工藝（如條文表3.0.2-1所示）。且后段A/O設計容積遠低于前段池體，后段A/O總停留時間通常為2~3h，前、后段池容分配比例可達8:2~7:3。而兩級A/O工藝前后段池容比通常為6:4~5:5。條文表3.0.2-1常見脫氮工藝設計參數工藝類型微生物平均停留時間dMLSSmg/LHRT（h）污泥回流比%混合液回流比%總HRT缺氧區HRT好氧區HRTA/O7~203000~40005~151~34~1250~100100~200SBR10~303000~500020~30可調可調4段Bardenpho10~203000~40008~201~3（第一段）4~12（第二段）50~1002~4（第三段）0.5~1（第四段）氧化溝20~302000~400018~3050~100多級A/O7~202000~60004~120.5~23.5~1030~75注：引自WaterEnvironmentFederation年刊（2007）②配水點位的不同Bardenpho工藝在后段缺氧區不設置配水點，主要通過外加碳源去除總氮，而兩級A/O工藝在后段缺氧區設有配水點。從直觀上講，配水點位的設置目的就是盡可能利用污水中原有的碳源進行反硝化處理，因此配水點位設置的越多，系統對原污水中碳源的利用率也就越高。③混合液回流設計的不同Bardenpho工藝在前段A/O設置混合液回流，回流比約為200%~300%。兩級A/O工藝可不設置混合液回流，在污泥回流比100%的情況下，理論最高脫氮效率為75%，低于Bardenpho工藝的脫氮效率。根據《次世代型高度処理法の開発》及《下水道施設計畫?設計指針と解説(後編)-2019年版》，在增加混合液回流和無外加碳源的情況下，多級A/O工藝最大理論脫氮效率的對比關系如下圖所示。Bardenpho工藝雖然理論上可實現完全脫氮，但工程代價較大，多級A/O工藝與之最大的區別在于對原水碳源的利用率方面。條文圖3.0.2-2引自《次世代型高度処理法の開発》圖8條文圖3.0.2-3引自《下水道施設計畫?設計指針と解説(後編)-2019年版》圖6.7.82、三級A/O工藝由三個串聯的A/O池體構成，進水分成三個部分，在每級缺氧區配水，工藝可設置或不設置混合液回流系統。在不設置混合液回流的情況下，理論最高脫氮效率為83%。3、四級A/O工藝由四個串聯的A/O池體構成，進水分成四個部分，在每級缺氧區配水，工藝可設置或不設置混合液回流系統。在不設置混合液回流的情況下，理論最高脫氮效率為88%。4、三級A/O變型工藝由三個串聯的A/O段+A/O池體構成，進水分成三個部分，在每級缺氧區配水，工藝不需設置混合液回流系統，該工藝借鑒了Bardenpho工藝后置缺氧區的理念，池體容積小于Bardenpho工藝，但碳源利用率得到提升，運行成本相對較低。5、四級A/O變型工藝原理與三級A/O變型工藝相同。3.0.3規程根據多級A/O工藝池型分格較多的特點，給出了不同去除率要求適合采用的處理方式。考慮池體構造的合理性，三級A/O和四級A/O都不適合應用于小型污水處理廠。3.0.4池型構造是工程設計的重要環節，本規程根據設計經驗系統總結和歸納了不同規模及不同功能情況下池體布置的選擇方案，可供設計人員在從事相關工作時參照使用。（1）兩級A/O工藝布局構型條文圖3.0.4-1兩級A/O工藝布局構型1案例背景：城鎮污水處理廠工程規模5000噸/日布局特點：單組池體由兩座A/A/O池構成，可進行串聯或并聯的變型。并聯運行時為兩座獨立的A/A/O工藝，串聯運行時成為兩級A/O工藝。適用于近期水質尚低，遠期需提升脫氮能力的情況；回流可采用穿墻泵降低系統能耗；厭缺氧區采用立式環流攪拌器或中高速潛水攪拌器；進出水在不同側。該布局適合小型污水處理廠。（2）三級A/O工藝布局構型條文圖3.0.4-2三級A/O工藝布局構型案例背景：城鎮污水處理廠工程規模5萬噸/日布局特點：三級A/O進水點位于池體同側，均從缺氧區進入，其中缺氧區采用完全混合式，好氧區采用推流式；缺氧區均采用立式環流攪拌器；進出水在不同側。該布局適合中大型污水處理廠。（3）四級A/O工藝布局構型1條文圖3.0.4-3四級A/O工藝布局構型1案例背景：城鎮污水處理廠工程規模10萬噸/日布局特點：四級A/O進水點位于池體同側，第一級A/O池設有厭氧區，各級缺氧區采用完全混合式，好氧區采用推流式，每級好氧區末端靠近缺氧區進水端，回流渠道較短，缺氧區均采用中低速潛水推進器。該布局適合中大型污水處理廠。（4）四級A/O工藝布局構型2條文圖3.0.4-4四級A/O工藝布局構型2案例背景：城鎮污水處理廠工程規模12萬噸/日布局特點：四級A/O進水點位于池體同側，各級缺氧區采用完全混合式，好氧區采用推流式，每級好氧區末端離缺氧區較遠，需設置回流渠道，缺氧區均采用中低速潛水推進器。該布局適合中大型污水處理廠。（5）四級A/O工藝布局構型3條文圖3.0.4-5四級A/O工藝布局構型3案例背景：城鎮污水處理廠工程規模20萬噸/日布局特點：四級A/O進水點位于池體同側，全部池體均采用推流式，厭氧區和缺氧區采用中高速潛水攪拌器，進水采用管道配水，該布局適合中大型污水處理廠。4多級A/O生物處理系統設計4.1一般規定4.1.1本條規定了多級A/O工藝設計中應包括的主要內容，所列條款同常規A/O工藝的設計方式有較大區別，但處理原理和常規A/O工藝類似，多級A/O工藝主要是通過布局變化，優化了污水脫氮的方式。4.1.3本條規定提示，多級A/O工藝應重點關注脫氮效率的提升，由于交替缺氧、好氧的池體布置形式，該工藝對生物除磷的效果往往不及A/A/O工藝（參照《多級AO與多模式AAO工藝在污水處理廠的應用對比》，中國給水排水），對除磷有較高要求時可考慮化學除磷解決。4.1.4我國寒冷地區冬季水溫一般在6~10℃，低于10℃時應按《寒冷地區污水活性污泥法處理設計規程》CECS111:2000有關規定修正設計計算條件。多級A/O工藝設計應充分考慮冬季低水溫對去除有機污染物、脫氮和除磷的影響，必要時可采取降低負荷、增長污泥齡、調整厭氧區、缺氧區、好氧區水力停留時間等措施。4.2設計流量4.2.1根據《室外排水設計標準》GB50014-2021，海綿城市的建設應控制徑流污染，因此污水系統的設計也應將受污染的雨水徑流收集、輸送到污水處理廠進行處理，以緩解雨水徑流對河道的污染。在英國和美國等國家，無論排水體制是合流制還是分流制，污水處理廠設計中都應在旱季流量外，預留部分雨季流量處理能力，因此在后續的污水工程設計中，均應考慮雨季流量增加帶來的運行變化。4.2.3截留雨水量應綜合考慮兩個方面：1是根據截留倍數計算的截留管道收集的雨水量；2是根據海綿城市建設需要，在收水范圍內的海綿設施收集的初期雨水量及設施排空時間。4.2.5多級A/O工藝在美國的工程案例中（《廢水工程處理及回用》美國梅特卡夫和埃迪公司編著，《城市污水脫氮除磷處理技術導則》美國ShinJohKang等編著），均提到了雨季時可通過進入后續分級，確保生物反應池活性污泥不被沖刷出去的運行措施，這也是多級A/O工藝相對傳統活性污泥法的一個運行特點。4.3設計水質4.3.2本條款參照《厭氧-缺氧-好氧活性污泥法污水處理工程技術規范》HJ576-2010制定。由于多級A/O工藝碳源利用率相對較高，根據國內外多個項目實際運行經驗，本規程將進水的BOD5/總氮（TN）的值宜大于等于4.0調整為3.0。4.5基礎設計參數4.5.1配水方式的選擇是多級A/O工藝設計的核心，根據日本《下水道施設計畫?設計指針と解説(後編)-2019年版》及日本下水道協會編制的多級A/O工藝研究報告，日本大多采用等比例配水方式，通過渠道對各分級均勻配水，并在每個分級好氧區末端設置混合液回流。而美國的多級A/O案例大多采用固定比例配水方式，常見的比例包括5:3:2、4:3:3、4:4:2等。根據國內實際工程，變比例配水的方式相對多見，調節進水比例的方法包括：可調堰、巴氏計量槽+可調堰、管道流量計+調節閥等，選擇不同的配水方式會對工程設計計算及布局產生較大影響。4.5.2根據國內污水處理廠設計和運行經驗，處理構筑物個（格）數不應少于2座（格），以并聯方式運行，以便于檢修維護，并使污水的運行更為可靠靈活。并聯運行的處理構筑物的配水是否均勻，直接影響構筑物的處理效果、處理能力及運行調控，因此均勻配水的措施十分重要。4.5.3多級A/O工藝的配水線路較長，水頭損失相對較高，尤其對于管路配水的情況，應詳細核算水力高程，避免因高程預留不足，影響配水效果。4.5.13由于多級A/O工藝前分級污泥濃度遠高于常規工藝，需氧量大幅增加，在設計時應根據計算增加曝氣器布置。4.5.14由于多級A/O工藝采用交替缺氧、好氧的布置形式，前一級好氧區出水直接進入下一級缺氧區進行反硝化，因此對曝氣系統進行控制，以得到穩定的DO值對系統的處理效果十分重要。曝氣系統的控制方式包括設置精確曝氣控制系統、設置漸減曝氣及設立過渡區等方式。根據運行經驗，可以在不同好氧區采取不同策略，除末端好氧區DO值應大于2mg/L以確保二沉池不發生浮泥外，其他好氧區均可以將末端溶解氧濃度控制在0.5mg/L~1.0mg/L，低溶解氧控制濃度不僅可以提升缺氧區的脫氮效率，而且可以大幅降低曝氣能耗，并在好氧區發生同步硝化反硝化（SND）現象，這也是多級A/O工藝區別于傳統工藝的一大優勢。好氧區大多設計為推流廊道，沿程DO變化幅度較大。相比較，將好氧區布置為完全混合式流態更容易獲得穩定的溶解氧控制效果。4.6設計計算4.6.1多級A/O工藝泥齡法設計計算反應器級數確定在計算中假定最后一級A/O池前均可完全硝化、反硝化，故出水總氮僅與最后一級A/O池進水量及污泥回流比R有關，為快速計算反應級數，采用等比例進水方式進行簡化計算，污泥回流比R取值為1。水量分配方式1、流量分配系數法計算公式如下：（1）第1級進水比例：M1（2）第2~(n-1)級進水比例：Mk（3）最后一級（第n級）進水比例：Mn式中：Q——生物反應池總進水量，m3/d；Q1Q2Q3Qn——各級A/O池進水量，m3/d；Not——進水總氮濃度，mg/L；R——污泥回流比；So——進水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；M1MkMn——各級A/O池進水流量比例；α——反硝化碳氮比，gBOD5/gNO3--N。在確定最后一級A/O池進水比例時，需根據出水總氮限制，進行校核。Mn式中：Not——進水總氮濃度，mg/L；Ne——出水總氮濃度，mg/L；R——污泥回流比；Mn——最后一級A/O池進水流量比例。2、實驗數據確認分配比例法：根據污水處理廠進水水質情況，進行小試或中試實驗，經充分實驗結果比較及最優結果選取，確認工程設計中進水的分配比例。3、類似工程參考：可參考周邊已建成同類項目進水分配方式。計算池容1、各級A/O池需反硝化的氮量（1）第一級反硝化的氮量：N1第一級碳源不足，無法處理的氮量：ΔN（2）第2~(n-1)級反硝化的氮量：Nk第2~(n-1)級碳源不足，無法處理的氮量：ΔN（3）第n級反硝化的氮量：NnSn式（條文公式4.6.1-1~6）中：Nn及Nk——各級A/O池需反硝化的氮量，mg/L；Kd-n及Kd-k——各級A/O池反硝化速率，kgNO3-N/kgBOD5；M1M2M3Mn——各級A/O池進水流量比例；Not——進水總氮濃度，mg/L；Ne——出水總氮濃度，mg/L；△Nk——各級A/O池內因碳源不足無法處理的氮量，mg/L；R——污泥回流比；So——進水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；Se——出水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；Sn及Sk——各級缺氧區進水有機物實際濃度，以BOD5表示，mg/L；△Sn及△Sk——各級A/O池內需額外投加的碳源濃度，mg/L；2、碳源投加量計算（1）第1~(n-1)級的△Sk可任意取值，滿足△Nk≥0即可；（2）第n級△Sn：ΔS（條文公式4.6.1-11）3、反硝化速率及污泥齡（1）反硝化速率Kd根據是否設置專門的缺氧區分別為Kd=0.11~0.15kgNO3/kgBOD及Kd=0.06~0.15kgNO3/kgBOD。各級反硝化速率Kd-k的設計值參考下表：條文表-1反硝化速率對應反硝化污泥齡和總污泥齡的比值反硝化工藝設缺氧區的反硝化間歇或同步反硝化VKd-k（kgNO3/kgBOD5）5上表中：VDk——第k級A/O池缺氧區容積，m3；Vk——第k級A/O池缺氧區與好氧區的總容積，m3；θDkθk（2）當Kd?k確定后，可根據上表得出f=θ（3）總污泥齡θθk式中：f——反硝化污泥齡和總污泥齡比值；θOkθOk式中：F——考慮進水中氨氮濃度波動的影響采用的安全系數，它與污水處理廠的規模有關，規模大小用進水BOD總量BODT衡量，F隨BODT值變化取值如下：BODT≤1200kg/dF=1.8BODT≥6000kg/dF=1.451200kg/d＜BODT＜6000kg/d內插法確定T——設計水溫，按最不利溫度條件計算，按一年中最冷月平均水溫取值；θOk——硝化污泥齡，可在計算值基礎上考慮一定安全余量，可取值θDk式中：θDkθOkθk（4）產泥系數YkYk式中：θkT——設計水溫，℃；△Sk——各級A/O池內需投加的碳源濃度，以BOD5表示，mg/L；So——進水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；Yk——第k級A/O池產泥系數，kgSS/kgBOD。K修——修正系數，取值0.9；Cssin為更好的解釋上述計算過程，下面以某污水處理廠設計情況為案例，計算過程及結果如下：泥齡法計算案例說明1、設計水量反應池設計水量Qm3/d1500002、設計水質生物反應池設計進水水質BODCODSSNH3-NTNTPmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L22050025055708生物反應池設計出水水質BODCODSSNH3-NTNTPmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L630201.5104.53、其他設計參數（1）設計最低水溫：10℃；（3）二沉池回流污泥濃度：8g/L；（4）污泥回流比R：取值1；（5）α取值：3；（6）反硝化速率Kd：取值0.145；（7）碳源不足時只在最后兩級投加碳源；（8）厭氧區停留時間取值1.5h；（9）共設4個系列。4反應級數確定（1）總氮去除率計算級數n=E=n=（2）根據以上計算，反應級數取值為4。5水量分配確定（1）流量分配系數法MMMMMMMM在確定最后一級A/O反應池進水比例時，需根據出水總氮限制，進行校核：M4考慮實際處理過程中進水水質與設計水質存在差異，參考流量分配系數法計算結果，本算例4級A/O進水按20%:30%:30%:20%。6各級A/O反應池污泥濃度XXXX7池容計算（1）第一級計算①第一級需反硝化的氮濃度（N1）NS第一級不投加碳源，ΔS②第一級碳源不足無法處理的氮濃度（△N1）Δ③在設計條件Kd=0.45條件下，按條文說明表4.5.5-1內插計算出f=④計算污泥齡硝化污泥齡θθ硝化污泥齡安全余量按1d考慮θθ總污泥齡θ1取值17d，經計算硝化污泥齡θO1為9.35d，反硝化污泥齡⑤計算污泥產率系數Y=0.9×⑥缺氧區容積V⑦好氧區容積V（2）第二級計算①第二級反硝化的氮濃度（N2）NS第二級不投加碳源，ΔS②第二級碳源不足無法處理的氮濃度（△N2）Δ③在設計條件Kd=0.45條件下，按條文說明表4.5.5-1內插計算出f=④計算污泥齡硝化污泥齡θθ硝化污泥齡安全余量按1d考慮θθ總污泥齡θ2取值17d，經計算硝化污泥齡θO2為9.35d，反硝化污泥齡⑤計算污泥產率系數Y=0.9×⑥缺氧區容積V⑦好氧區容積V（3）第三級計算①第三級反硝化的氮濃度（N3）進入第三級的反硝化氮濃度：N由于在第三級投加碳源，碳源投加量經試算ΔS投加碳源后，第三級實際可進行反硝化的氮濃度（N3’）NS②第三級碳源不足無法處理的氮濃度（△N3）Δ③在設計條件Kd=0.45條件下，按條文說明表4.5.5-1內插計算出f=④計算污泥齡硝化污泥齡θθ硝化污泥齡安全余量按1d考慮θθ總污泥齡θ3取值17d，經計算硝化污泥齡θO3為9.35d，反硝化污泥齡⑤計算污泥產率系數Y=0.9×⑥池缺氧區容積V⑦好氧區容積V（4）第四級計算①第四級反硝化的氮濃度（N4）N②第四級碳源投加量NΔS③在設計條件Kd=0.45條件下，按條文說明表4.5.5-1內插計算出f=④計算污泥齡硝化污泥齡θθ硝化污泥齡安全余量按1d考慮θθ總污泥齡θ4取值17d，經計算硝化污泥齡θO4為9.35d，反硝化污泥齡⑤計算污泥產率系數Y=0.9×⑥池缺氧區容積V⑦好氧區容積V（5）厭氧區厭氧區容積Vp：V結果匯總①各級A/O池池容匯總污泥濃度好氧區容缺氧區容mg/Lm3m3第一級666783376822第二級53331563412792第三級44442075216979第四級40001535912566厭氧區容—9375總計—118616②單系列A/O池池容匯總污泥濃度好氧區容缺氧區容mg/Lm3m3第一級666720841706第二級533339093198第三級444451884245第四級400038403142厭氧區容—2344總計—296564.6.2多級A/O工藝動力學法設計計算每一級缺氧區的碳氮比均大于3時，缺氧區碳源充足，理論上前n-1級進水中的凱氏氮全部被去除，整個生物反應池的總氮去除率僅取決于最后一級進水量。整個生物反應池脫氮效率由最后一級進水中的總氮決定，對最后一級生物反應池進行氮的物料平衡可得下式：Q×Mn×N0=Q×（R+R內,n式中：Q——生物反應池進水流量，m3/d；Mn——表示第n級進水流量分配系數，數值上等于第n級缺氧區進水流量與總進水流量Q的比值；N0——進水中的凱氏氮（TKN）濃度，mg/L；Ne——出水中的總氮（TN）濃度，mg/L；條文公式4.6.2-1可變形為條文公式4.6.2-2：Ne則整個生物反應池的脫氮效率可由下式描述:E=1?現有研究中，一般認為要達到最優的脫氮效果需要達到以下兩個條件:①前一級好氧區產生的硝態氮在下一級缺氧區內完全被反硝化，且缺氧區內NO3--N和碳源反應完全；②好氧區中凱式氮全部轉化為硝態氮。滿足上述條件下相鄰兩級流量分配系數之比恒定時，流量分配系數為一個等比數列，且各級流量分配系數之和為1，由此可以得出式（4.6.2-2），具體推導如下：要滿足條件①和②，相鄰兩級生物反應池需滿足以下條件，如下式所示。Q×Mk-1×N0=Q×Mk×S0/α(i=1，2，3，…，n)（條文公式4.6.2-4）式中：Mk、Mk-1——表示第k或k-1級進水流量分配系數，數值上等于第k或k-1級缺氧區進水流量與總進水流量Q的比值；S0——進水中的碳源濃度，以BOD5來表示，mg/L；α——反硝化碳氮比（gBOD5/gNO3--N），表征缺氧區中去除單位質量硝態氮所消耗的BOD5的質量。條文公式4.6.2-4變形可得條文公式4.6.2-5：Mk式中：K——進水中BOD5與總凱氏氮（TKN）質量的比值（kgBOD5/kgTKN）；由條文公式4.6.2-5可知，當每一級的設計碳氮比α相同時，流量分配系數為等比數列，其公比q即為相鄰兩級流量分配系數之比，即q=α根據進水流量分配系數的定義可知，其總和恒為1，則根據等比數列求和公式可得條文公式4.6.2-6i=1n式中：Mn——第n級缺氧區進水流量分配系數，數值上等于第n級缺氧區進水流量與總進水流量的比值；條文公式4.6.2-6可變形為條文公式4.6.2-7：Mn忽略混合液回流，將條文公式4.5.2-7帶入條文公式4.5.2-3，可得條文公式4.6.2-7：E=1?q=1為式（4.6.2-2）的一種特殊情況，此時，各級的流量分配系數相同，系統采用等比例配水，MnE=1?1、根據4.3.2條，本規程規定多級A/O工藝脫氮時，污水中的五日生化需氧量與凱式氮之比宜大于3。根據第k級生物反應池碳源和氮源的物料守恒，進入本級缺氧區的碳源主要來自本級進水中的碳源和外加碳源（若有），進入本級缺氧區的硝態氮主要由兩部分，一部分來自上一級進水中的凱式氮轉化而來，其質量等于上一級進水中的凱式氮質量，另一部分是由本級好氧區混合液回流引入的硝態氮，其關系可由下式表示：本級缺氧區進水中的碳源+本級投加的碳源2、與本條第一款類似，根據第一級生物反應池碳源和氮源的物料守恒，進入第一級缺氧區的碳源主要來自第一級進水中的碳源和外加碳源（若有），進入第一級缺氧區的硝態氮主要有兩部分，一部分來自污泥回流中硝態氮，另一