11 活性污泥3-工艺设计计算

)= K2Se
(S0 - Se

)，
f= MLVSS/MLSS=Xv/X，X=Xv/ f ，
V=Qt，则t =V/Q
将S0、X和V/Q=t代入下式得：Ls=
QS0 ＝
XV
S0 ＝
Xt
(S0 - Se )
Xt
= (S0 - Se ) f = fK2Se = f rmax Se ,各参数可(实验)得到.

0.2[0.84 (S0

Se
)

c
t
Ma]
Mi Mio c
t
Mio：t小时流入池的Mi
Mii InfMii c 0.1(Ma Me)
t
InfMio：入流的Mii
活性污泥
需氧量计算:
需氧速率:
Water Pollution Control Engineering
需氧量 = 28.23mg/L·h×2520m3 = 71.14 kg/h =1707 kg/d
活性污泥
Water Pollution Control Engineering
20%残留物质
2/3细胞物质
80%内源代谢
1/3氧化分解
BODU=1/3CODB+2/3CODB·80%= 0.87CODB 若k1=0.1, 则BOD5= 0.68BODU, 代入得到: BOD5= 0.58CODB
活性污泥
Water Pollution Control Engineering
d : 各种形态的活性污泥细胞的组成基本相同, 可以用 C5H9O2.5N 或C5H7O2N表示.
QwXr
(Q - Qw )Xe

V[Y dS dt
Kd
X]
VX
VX
式左为污泥龄倒数：
1
c

Y(S0 Xt
Se
)

Kd
1 Y(S0 - Se ) Kd X t
c
Xt
污泥浓度： X Yc (S0 - Se ) QYc (S0 - Se ) t(1 Kd c ) V(1 Kd c )

Xv- 生 物 反 应 池 内 混 合 液 挥 发 性 悬 浮 固 体 平 均 浓 度
(gMLVSS/L);
θc- 设计污泥泥龄(d)；高负荷时为0.2-2.5，中负荷时为5-15， 低负荷时为20-30；
Kd- 衰减系数,内源代谢系数(d-1)，20℃的数值为0.04-0.075。
活性污泥
Water Pollution Control Engineering
活性污泥
Water Pollution Control Engineering
1. 曝气池设计计算
理论方法和经验方法的结合, 理论方法所需要的参数可 以经过试验确定或根据经验确定; 经验方法直接以经验数据, 无理论依据. (A)．有机负荷法 (BOD负荷法, 污泥负荷法) 属于经验方法. 污泥负荷：单位时间内单位质量的污泥能够接受的BOD量;
水污染控制工程
Department of Environmental Science and Engineering, Anhui University of Architecture
水污染控制工程
活性污泥工艺设计(BOD去除)
活性污泥
Water Pollution Control Engineering
Xvt

Ks
活性污泥
Water Pollution Control Engineering
(B).劳伦斯麦卡蒂(Lawrence-McCarty)理论:
微生物增长速率：
dX/dt=Y·dS/dt –Kd·X Y为合成系数， Kd内源代谢系数 生物固体停留时间：θc = VX/(QwXr+(Q-Qw)Xe) Qw剩余污泥排放量；Xr剩余污泥浓度。 稳态下物料平衡：
Y- 污泥产率系数(kgMLVSS/ kgBOD5) .
依据经验确定容积负荷率和污泥负荷率。
活性污泥
Water Pollution Control Engineering
关于污泥负荷率Ns：
Monod方程可推导底物比降解速率与底物浓度S(劳麦方程)：
r=rmax·S/(KS + S)
如果考虑微生物浓度：
有机 污染物
无机物+能
80% 无机物+能 细胞物质
20% 残留物质
活性污泥
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c: 由于内源代谢产物不可完全生物降解, 所以可生物
降解有机物的COD(即CODB)与完全生化需氧量(BODU, 或BODL)并不相同.
可生物降解 有机物,CODB
中, 被微生物吸附, 量不变;
活性污泥
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b: 具体代谢产物的数量关系：即33%被氧化分解，80％
×2/3=54%左右通过内源呼吸降解，13%左右变成了残物。
从上述结果可以看出，污染物的降解主要是通过静止期、衰 亡期微生物的内源呼吸进行，并非直接的生物氧化(仅33％)。
根据物料平衡,在稳态时：
QS0+QRSe-(Q+QR)Se+ V· dS = 0
故：-
dS
=
Q(S0
-
Se ) =
dt
K2·Xv·S
dt
V
活性污泥
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在 有完机全物混去合除曝率η气=池(S内0-SSee=)/SS，0，故：则(SSX00=v- S te
- dS
dt
=
r
max·KXSv
S S
，- dS dt
为有机物降解速率，Xv为微
生物浓度(MLVSS)，当底物浓度S较小时，则：
- dS = r max dt KS
·Xv·S = K2·Xv·S ， K2 = r max/KS
活性污泥
Water Pollution Control Engineering
活性污泥
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污泥计算:内源代谢取0.02/h, 污泥龄取120h
Ma
0.84

(S0

Se
)

c
t

0.84(140 1.5)120 6
685mg / L
1 Kd c
1 0.02120
Me

0.2[0.84 (S0
C5H9O2.5N + 5.25 O2 = 5CO2 + NH3 + 3H2O
123
168
因而单位微生物的氧当量为168/123=1.37
另外, 单位BOD5能合成1.15单位的氧当量细胞物质 所以: 产率系数(麦氏活性微生物)=1.15/1.37=0.84
活性污泥
Water Pollution Control Engineering
V Q Y c (S0 - Se ) Xv (1 Kd c )
活性污泥
Water Pollution Control Engineering
(3)麦金尼法: 通过将活性污泥系统中各物质的数量关系的确定, 并建立
有机物浓度, 微生物浓度的关系, 解决计算问题. 污水中各类有机物的的组成和生物可降解性能. 污水中污染物的转化途径. 麦法的核心内容: a: 无机物和不可生物降解的有机物在活性污泥处理过程
活性污泥
需氧速率:
Water Pollution Control Engineering
dO 0.57(S0 Se ) 1.1 Ka Ma
dt
t
0.57(140 1.5)mg / L 1.1 0.02 / h 685mg / L 6h
28.23mg / L h
dO 0.57(S0 Se ) 1.1Ka Ma
dt
t
需氧量 = 需氧速率×曝气池容积.
活性污泥
Water Pollution Control Engineering
例题:
城市污水厂进水BOD5=200 mg/L, SS= 200 mg/L, SS中80为 VSS, VSS中40%是生物不可降解的. 污水经过初沉淀池后, BOD5可以去除30%, SS可以去除60%, 污水设计最大流量 为420 m3/h, 要求处理水的SS为小于20 mg/L, BOD5小于10 mg/L, 计算曝气池容积和污泥浓度, 以及需氧量.
确定工艺: 根据污水水质和水量和处理要求,确定工艺 类型, 工艺流程. 城市污水, BOD/COD值较高, 设计流量较大一般可选活性 污泥工艺; 有无脱N除P方面的要求, 若有可选SBR, 氧化沟等具有去 除N ，P 功能的工艺; 水质要求, 若以达标排放为目的, 一般经过活性污泥工艺 BOD可以去70-85%, 若一次处理不达标,可二级处理, 若
活性污泥
Water Pollution Control Engineering
V Q Y c (S0 - Se ) X(1 Kd c )
曝气池容积V的计算式. Q流量, Y产率系数, S0Se分别表示进水出水BOD
浓度, X污泥浓度, 以MLVSS计, Kd内源代谢系 数, θc污泥龄.
容积负荷：单位时间内单位体积曝气池能够接受的BOD量.
活性污泥
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①按污泥负荷计算： V 24Q(So Se )
1000Ls X v