活性污泥系统的工艺计算与设计

活性污泥系统的工艺计算与设计

一、设计应掌握的基础资料与工艺流程的选定

活性污泥系统由曝气池、二次沉淀池及污泥回流设备等组成。其工艺计算与设计主要包括5方面内容，即

①工艺流程的选择；

②曝气池的计算与设计；

②曝气系统的计算与设计；

④二次沉淀池的计算与设计；

⑤陌泥回流系统的计算与设计。

进行活性污泥处理系统的工艺计算和设计时，首先应比较充分地掌握与废水、污泥有关的原始资料并确定设计的基础数据。主要是下列各项：

①废水的水量、水质及变化规律；

②对处理后出水的水质要求；

③对处理中所产生污泥的处理要求；

④污泥负荷率与BOD5去除率：

⑤混合液浓度与污泥回流比。

对生活污水和城市废水以及性质与其相类似的工业废水，人们已经总结出一套较为成熟和完整的设计数据可直接应用。而对于一些性质与生活污水相差较大的工业废水或城市废水，则需要通过试验来确定有关的设计数据，

选定废水和污泥处理工艺流程的主要依据就是的前述的①、②、③各项内容和据此所确定的废水和污泥的处理程度。

在选定时，还要综合考虑当地的地理位置、地区条件、气候条件以及施工水平等因素，综合分析本工艺在技术上的可行性和先进性及经济上的可能性和合理性等。特别是对工程量大、建设费用高的工程，需要进行多种工艺流程比较之后才能确定，以期使工程系统达到优化。

二、曝气池的计算与设计

曝气他的计算与设计主要包括：①曝气池（区）容积的计算；②需氧量和供气量的计算；

③池体设计等几项。

1．曝气池（区）容积的计算

（1）计算方法与计算公式

计算曝气区容积，常用的是有机负荷计算法。也称BOD5负荷计算法。负荷有两种表示方法，即污泥负荷和容积负荷。曝气池（区）容积计算公式列于表3—17—19中。

（2）参数选择

在进行曝气池（区）容积计算时，应在一定的范围内合理地确定N s和X′（或X）值，此外，还应同时考虑处理效率、污泥容积指数（RVI）。和污泥龄（生物固体平均停留时间）等参数。

通常对于易生物降解的废水，N s值主要从污泥沉淀性能来考虑；而对于难生物降解的废水，则着重从出水水质来考虑。表3—17—20列举的是部分活性污泥法处理城市废水的参考设汁参数。

一般对于生活污水及性质与其相类似的废水，采用表3—17—20中数据时，SVI值可能介于80—150之间，污泥沉淀性能良好，出水水质较好；当废水中含有较多数量的难降解物质时，或要求降低剩余污泥量以及在低温条件下运行时，Ns的取值应低于0.2kgBOD5/（kgMLVSS·d）。

混合液挥发性悬浮固体浓度（X′）也可按下式进行计算。

Rrf×103

X′＝————————（3.17.80）（1+R）·SVI

式中R——污泥回流比，％；

r——二次沉淀池中污泥综合系数，一般为1.2左右。

2．需氧量和供气量的计算

(1)需氧量

活性污泥法处理系统的日平均需氧量（O2）和去除每kgBOD5的需氧量（△O2）可分别按式（3.17.10）及（3.17.12）（参见本章17.1节），也可根据经验数据选用。

O2= a′QS r+ b′X′V

△O2= a′+ b′/N s

表3—17—21所列是城市废水的a′、b′和△O2值，表3—17—22所列是部分工业废水的a′、b′值。

计算需氧量时，应该合理地选用a′、b′值最好通过试验确定。其求定方法如下，将

O2/ X′V= a′QS r/ X′V+ b′（3.17.81）

以QS r/ X′V为横坐标，以O2/ X′V为纵

坐标，代入试验所取各组数据（分别以N1、N2

…N j表示）作图，得直线，其斜率为a′值，

纵坐标的截距为b′值（见图3—17—69）。

由于一日内进入曝气池的废水量和BOD5

的浓度是变化的，所以设计时还应考虑最大时

需氧量（O2max），其计算公式为：

O2max＝（a′KQS+ b′X′V）/24（3.17.82）b

式中K——时变化系数。

（2）供气量QS r/ X′V〔kgBOD/(kgMLVSS·d〕供气量应按照鼓风曝气型式或机械曝气型式两种情况分别求定。

鼓风曝气供气量的计算采用鼓风曝气装置时，曝气池的日平均供气星（G s）按公式（3.17.58）、（3.17.59）及（3.17.63）等求定。就此请参阅本章17·4二、三各节有关内容，计算方法通过例题说明。

将最大时需氧量（O2max）代入（3.17.63）式中，可求出最大时转移到曝气池的氧量（R0max），然后按（3.17.66）式求得最大时供气量。最小时供气量可按平均供气量的1/2计算。

三、二次沉淀池的计算与设计

二次沉淀池的作用是泥水分离使混合液澄清，浓缩和回流活性污泥。其工作性能，对活性污泥处理系统的出水水质和回流污泥的浓度有直接关系。

初次沉淀池的设计原则一般也适用于二次沉淀池，但有如下一些特点：

①活性污泥混合液的浓度较高，有絮凝性能，其沉降属于成层沉淀。

②活性污泥的质量较轻，易产生异重流，因此，设计二次沉淀池时，最大允许的水平流速（平流式、辐流式）或上升流速（竖流式）都应低于初次沉淀池。

③由于二次沉淀池起着污泥浓缩作用，所以需要适当地增大污泥区容积。

二次沉淀池的计算与设计包括：池型的选择；沉淀池（澄清区）面积、有效水深的计算；污泥区容积的计算等。

1．二次沉淀池池型的选择

平流式、竖流式和辐流式三种类型沉淀池都可用于充作二次沉淀池；为了提高效率，近

年来人们在平流式和竖流式沉淀池上加装斜板（管），形成斜板沉淀池。

带有机械吸泥及排泥设施的辐流式沉淀池，比较适合大型废水处理厂；方形多斗辐流式

沉淀池常用于中型废水处理厂；对小型废水处理厂，则多采用竖流式沉淀池或多斗式平流式