《水污染控制工程》第三章 活性污泥法4

Q+RQ Se, X
二沉池
Q-Qw Se Xe
RQ, Se, Xr
QwXr
按曝气池物料平衡：RQX r Q RQX QW小，忽略 Xe小，忽略
按二沉池物料平衡：Q RQX RQX r QW X r Q QW X e
式中：
R
R 106
X

1
R
Xr

1
R
SVI
率也不同，有机物降解效果也不同。因此确定BOD污泥负荷率，
应根据处理后出水BOD5值（Se）考虑。 完全混合式：
根据式（2-38）得：
因


Sa Sa
Sa Se X vt
Se 故
K2Se
Sa Sa


Se
（3-32）第二章P99 （3-33）
因
f MLVSS X v MLSS X
O2 a'QS r b'VX V
见（3-27）
O2

QS0 Se
0.68

1.42XV
见（3-29）
由（3-27）得：
O2 QSr
O2
a'
b' NS'
（3-37）
式中：△O2—去除1kgBOD5的需氧量； NS ‘—BOD-污泥去除负荷率。
曝气系统与空气扩散装置的计算与设计
关键在于正确选用a’、b ’值，求定方法：
（1）试验法 通过试验取得数据或归纳污水处理厂的运行数据，以
1
为横坐标，以 O2 为纵坐标。通过图解法求定。
NS
（2Fra Baidu bibliotek经验值 QS r
曝气系统与空气扩散装置的计算与设计
曝气池的需氧量随BOD—污泥负荷率（Ns）而 变化，二者之间关系经验数据见下表。
曝气系统与空气扩散装置的计算与设计
BOD—污泥负荷率具有微生物对有机物代谢方面的含义，容积 负荷率则纯属经验数据； 正确、合理和适度确定BOD-污泥负荷率（NS）和混合液污泥 浓度（X）（MLSS）是计算曝气池（区）的关键。
BOD—污泥负荷率（NS）的确定 （1）按处理后水BOD5值（Se）计算
污泥负荷率实质为F：M值。微生物增殖期不同，污泥负荷
故 X X v （3-34）
f
将（3-32）、（3-33）、（3-34）代入（3-30）得：
Ns
QS a XV
Sa Se f
X vt

K2Se f

（3-35）
BOD—污泥负荷率（NS）的确定
K2值的确定： 完全混合式曝气池：
城市污水：K2=0.0168~0.0281 工业废水：
曝气池（区）容积的计算
容积负荷率： 曝气池（区）内单位容积，在单位时间内能够接受，并将其降解
到某一规定额数的BOD5重量值。
式中：
NV

QSa V

NS X
V QS a NV
（3-31）
NV—BOD-容积负荷率，kgBOD5/（m3d）； Q—污水设计流量，m3/d；
Sa—原污水的BOD5值，mg/L或kg/m3; V—曝气池容积，m3。
在计算确定BOD—污N泥S 负0荷.0率12的95基S础e1.1上918，（还3必-3须2）进一步复核相应的污
泥指数SVI是否在正常运行的允许范围内
生活污水
一般而言，对于城市污水BOD—污泥负荷率多取值为 0.3~0.5kgBOD5/（kgMLSSd），BOD5的去除率可达到90%以上， 污泥吸附性能和沉降性能较好，SVI值在80~150之间。
r
R——污泥回流比；
（3-34）
根据污泥回流比R 确定污泥浓度X 或根据污泥浓度X
X——曝气池混合液污泥浓度，mg/L;
确定污泥回流比R
Xr——回流污泥浓度，mg/L。
曝气池（区）容积的计算
曝气池（区）容积按污泥龄（θ c）进行计算
依据式（2-56）得：
Xa

cY S0 Se t1 Kdc
出于考虑剩余污泥减量或污泥不便处置的污水处理厂，应采用较 低的BOD—污泥负荷率，一般不高于0.2kgBOD5/（kgMLSSd）， 以加强污泥自身氧化过程，实现污泥减量。
对于处理水要求达到硝化阶段时，还必须结合污泥龄（生物固体 停留时间）考虑BOD—污泥负荷率。例如在200C条件下，硝化菌 的世代时间是3d左右，则与BOD—污泥负荷率相应的污泥龄必 须大于3d。
2.鼓风曝气系统的计算与设计 鼓风曝气系统包括：鼓风机、空气输送管道（干管、支管及分支管）。 鼓风曝气系统设计的主要内容：空气扩散装置的选定，并对其进 行布置空气管道布置与计算，鼓风机型号与台数的确定，鼓风机 房的设计。
（1）空气扩散装置的选定与布置 主要考虑如下因素： ①应具有较高的氧利用率（EA）和动力效率（EP）； ②不易堵塞，出现故障易排除，便于维护管理； ③构造简单，便于安装，造价及成本低； ④污水水质、地区条件及曝气池池型、水深等。
Kd值应按当地冬季和夏季的污水温度加以修正，修正公式为：
式中：
KdT Kd20
T 20 T
KKdd2T0——T200C0C时时的的KKd值d值（（d-d1）-1） θT—温度系数，取值1.02~1.06，一般为1.04。
剩余污泥量的计算
根据污泥表观产率系数计算
X
YobsQ Sa
坐标，以 Se值为横坐标。将运行的污水 处理厂或通过试验取得的S0、Se、XV及t 等各项数据，分组整理，得到下图，斜率 即为K2值。
BOD—污泥负荷率（NS）的确定 K2值的确定： 推流式曝气池：
F/M值沿池长变化，K2值非常数，推导BOD—污泥负荷率与处理水BOD （Se）之间的关系不现实，实际应用中近似使用完全混合式公式。 日本专家桥本奖教授经验公式：
V＝200×4.5=900m3
剩余污泥量的计算
1.根据污泥产率或表观产率系数计算
根据污泥产率系数计算
X Y Sa Se Q KdVXV
式中：
见（2-48）
△X——每日增长（排放）的挥发性污泥量（VSS），kg/d;
Q（Sa-Se）——每日的有机物降解量，kg/d;
VXV——曝气池内混合液挥发性悬浮固体总量，kg；XV=MLVSS； Y——污泥产率系数（kgVSS/kgBOD5），200C为0.4~0.8； Kd ——衰减系数（污泥自身氧化率）， kgVSS/kgVSSd或d-1， 200C为0.04~0.075。
在寒冷地区修建的活性污泥法系统，曝气池应采用较低的BOD— 污泥负荷率，一般不宜高于0.2kgBOD5/（kgMLSSd），以在一 定程度上补偿由于水温低对生物反应带来的不利影响。
混合液污泥浓度（X）的确定
（1）回流污泥浓度
回流污泥来自二沉池，混合液在量筒中沉淀30min后形成的污 泥基本可以代表混合液在二沉池中形成的污泥。
SXK和eVd—夏——处季衰混理的减合水污系液的水数挥B温（发O度d性D-1值加悬）（以浮，m修固20g正0体/CL，平时）修均的；正浓常公度数式（值为m为g：0/.L0）4~；0.075。Kd值应按当地冬季
KdT Kd20
T 20 T
式中：
KKdd2T0——T200C0C时时的的KKd值d值（（d-1d）-1） θT—温度系数，取值1.02~1.06.
第四节 活性污泥法的设计计算
第3模块：阐释活性污泥法降解有机物工艺问题
第3章 污水的好氧生物处理—活性污泥法
活性污泥法的基本概念和流程 气体传递、曝气池和曝气设备 活性污泥法的设计计算及运行
活性污泥法的基本概念 评价活性污泥的重要指标 活性污泥法降解有机物的过程 活性污泥工艺的发展与演变
双膜理论 氧转移原理 需氧量的计算 供氧量及供气量的计算
曝气池容积计算方法
剩余污泥量的计算方法
曝气系统与空气扩散装置 的计算与设计
设计及运行中的重要问题
活性污泥系统工艺设计
应把整个系统作为整体来考虑，包括曝气池、二 沉池、曝气设备、回流设备等，甚至包括剩余污泥的 处理处置。
主要设计内容： （1） 工艺流程选择（包括运行方式与曝气池型）； （2） 曝气池容积和构筑物尺寸的确定； （3）需氧量、供气量的计算和供氧系统设计； （4）污泥回流量、剩余污泥量的计算与污泥回流设备设计。 （5）二沉池的工艺设计；
几种工业废水完全混合式曝气池K2
工业废水名称
K2值
合成橡胶废水
0.0672
化学废水
0.00144
脂肪精制废水
0.036
石油化工废水
0.00672
如无资料，应查资料或通过试验确定。
BOD—污泥负荷率（NS）的确定
K2值的确定： 完全混合式曝气池：
实验法：
方程将式yS=aXaXvtS形e 式 K考2虑Se按，通以过S原aX点vtSe的直为线纵
根据计算出的总供气量和每个空气扩散装置的通气量、服务面积、 曝气池池底面积等数据，计算确定空气扩散装置的数目，并进行 布置。
曝气系统与空气扩散装置的计算与设计
（2）空气管道系统的计算与设计 ①一般规定 空气管道系统是从鼓风机出口到空气扩散装置的空气输送 管道，一般使用焊接钢管。 小型污水处理站的空气管道系统一般为枝状，而大、中型 污水处理厂则宜联成环状，以安全供气。 空气管道一般敷设在地面上，接入曝气池的管道，应高于 池水面0.5m以免产生回水现象。 空气管道的流速：干、支管为10~15m/s，通向空气扩散装 置的竖管、小支管为4~5m/s。 ②空气管道的计算 空气管道和空气扩散装置的压力损失，一般控制在14.7kPa （1.5m）以内，其中空气管道的总损失控制在4.9kPa（0.5m） 以内，空气扩散装置的阻力损失为4.9~9.8kPa（0.5~1.0m）。
曝气系统与空气扩散装置的计算与设计
空气管道计算，根据流量（Q）、流速（v）按排水工程下册附录2选定管径， 然后在核算压力损失，调整管径。

S
e


1

Y K
d

c
QSa
Se
见（2-59）
剩余污泥量的计算
2.按污泥龄计算
式中：
VX X
c
X —每天排出的总固体量，gVSS/d；
X —曝气池中MLVSS浓度，gVSS/m3；
V —曝气池容积，m3；
c —污泥龄，d。
X
曝气系统与空气扩散装置的计算与设计
1.需氧量与供气量的计算
Xr

10 6 SVI
r
（3-33）
式中：
Xr——回流污泥浓度，mg/L; SVI ——污泥容积指数，mL/g;
r——考虑污泥在二沉池中停留时间、池深、污泥厚度 等因数的有关系数，一般为1 .2左右。
混合液污泥浓度（X）的确定
（2）混合液污泥浓度
V, Se, X Q
曝气池
S0
忽略在曝气池中的增长
（3-36）
曝气池（区）容积的计算
经验水力停留时间计算法：t
根据某种工艺的经验停留时间和经验去除率， 确定曝气池的水力停留时间。
例如：流量200m3/h，曝气池进水BOD浓150mg/L, 出水要求为15mg/L，采用多点进水，求曝气池容积。
多点进水经验去除率：85%~90％ 经验停留时间：3~5h 取停留时间为4.5h，则曝气池容积：
主要依据：水质水量资料 生活污水或生活污水为主的城市污水：成熟设计经验 工业废水：试验研究设计参数
工艺流程的选择
流程选择是活性污泥设计中的首要问题，关系到日后运 转的稳定可靠以及经济和环境效益，必须在详尽调查的基础 上进行技术、经济比较，以得到先进合理的流程。
需要调查研究和收集的基础资料： 1. 污水的水量水质资料 水量关系到处理规模，多种方法分析计算，注意收集率 和地下水渗入量； 水质决定选用的处理流程和处理程度。 2. 接纳污水的对象资料 3. 气象水文资料 4. 污水处理厂厂址资料 厂址地形资料；厂址地质资料。 5. 剩余污泥的出路调研
V

QcY Sa Se X V 1 Kdc
（3-35）
式中：
Q—曝气池的设计流量（m3/d）；
θ—设计污泥龄（d），高负荷时取值0.2~2.5;中负荷时为5~15，低负荷时
取值20~30；
Y—污泥产率系数，在200C时以BOD计，Y=0.4~0.8，如处理系统无初沉
池，Y值须通过试验确定；
曝气池容积计 算方法
污泥负荷法 污泥龄法
水力停留时间
曝气池（区）容积的计算
BOD—污泥负荷率： 曝气池内单位重量（干重）的活性污泥，在单位时间内能够 接受，并将其降解到某一规定额数的BOD5重量值。
式中：
Ns

QSa XV
V QS a XN S
（3-30）
NS—BOD—污泥负荷率，kgBOD5/（kgMLSSd）； Q—污水设计流量，m3/d； Sa—原污水的BOD5值，mg/L或kg/m3; X—曝气池内混合液悬浮固体浓度（MLSS），mg/L或kg/m3; V—曝气池容积，m3。