活性污泥法例题
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耗氧量=去除的bCOD – 合成微生物COD O2= Q（ bCOD0 - bCODe ）- 1.42 ∆ Xv
Q — 处理污水流量， m3/d； bCOD0 — 系统进水可生物降解COD浓度，g/m3 ； bCODe — 系统出水可生物降解COD浓度，g/m3 ； ∆ Xv — 剩余污泥量（以MLVSS计算），g/d ；
D X 30000
V
=
=
= 3000 m 3 / d
剩余污泥 X
10
r
（4）污泥龄；
VX 150000 ×3000
q=
=
= 15 d ;
C DX
30000 ×1000
（5）所需要的氧量；
O2
= =
a0Q.5S×r5+00b0V0X0
v×[ 240
(1 -
25 %)
- 15 ]
1000
+ 0.1 ×150000 ×3000 ×0.75 1000
S = GS ×0.21 ×1.331 = 0.28GS GS = 32 056 /0.28=114 486 m3/d=4 770 m3/h 若采用三台，一台备用，则应选择第二种。
例：宁夏某市，海拔高度为1 112m，大气压力为89.05kPa， 鼓风机淹没水深为4.2米，管路及扩散器压力损失之和为 7.89kPa。针对长沙鼓风机厂的产品，计算进行选型，确 定应选用的鼓风机在使用状态下所需的出口压力。
/ kgMLSS
d -1
V = Q(So - Se ) = 10000 (200 - 10) = 950 m3
X NS
2000 1.0
②计算运行的θc
1
qc
= YN S
- Kd
= 0.5 1.0 - 0.1 = 0.4d -1
qc = 2.5d
③计算Xr，
( X r )max
=
10 6 SVI
当SVI=80时
通过实验测定，污水实际充氧量仅为标准条件下脱氧清水充氧量的70%，
已知鼓风曝气机氧利用效率均为18%，问应采用哪种鼓风机。
解：求标准条件下，脱氧清水的氧转移量：
O2 = OS ×70% OS = 4 039/0.7 = 5 770 kg/d
求总的供氧量：
S = OS/EA=5 770/0.18 =32 056 kg/d 求总的供气量：
要求:采用完全混合活性污泥系统处理，经计算确定： ①所需完全混合式曝气池容积（V）； ②生物固体平均停留时间（θc）； ③当SVI在80~160间变化，而不调整运行的（ θc ）值 时，确定其对处理效果的影响。
解：①计算所需曝气池体积
NS
=
Q(So - Se ) XV
=
KS e
=
0.110
= 1.0 kg BOD5
( X r )max = 12500 mg / L
当SVI＝160时 ( X r )max = 6250 mg / L
④确定在SVI值改变时，对处理效果的影响：首先按=2.5d，计算在 0.3和0.4的R值和80及160的SVI值条件下X值。计算结果列于下表中：
1
qc
= Q 1 + R - R X r
例：某污水处理厂每日进水量为6万吨，进水BOD5为450 mg/L，出水 为30 mg/L，曝气池2座，每座体积为240000 m3，池内MLSS为 3000 mg/L，求二沉池每日共计排出的剩余污泥量。
（三）需氧量设计计算 1、根据有机物降解需氧率和内源代谢需氧率计算
在曝气池内，活性污泥对有机污染物的氧化分解和其本身的内源代 谢都是好氧过程。 这两部分的需氧量为：
5
（3）剩余污泥的产量及体积；
D X = aQS - bVX
V
r
v
= 0 .6 ×500000 ×[ 240 ×(1 - 25 %) - 15 ] ×10 -3
- 0 .08 ×150000 ×0 .75 ×3000 ×10 -3
= 22500 KgVss / d = 30000 Kgss / d ;
为0.8；
（3）回流污泥悬浮固体浓度取10 000 mg/L； （4）曝气池中的MLSS取3 000 mg/L； （5）污泥泥龄取10 d； （6）二沉池出水中含有12 mg/L总悬浮固体（TSS），其中VSS 占65%； （7）污水中含有足够的生化反应所需的氮、磷和其他微量元素。
解：（1）估算出水中溶解性BOD5浓度： 出水中悬浮固体可生物降解部分为12 mg/L X 0.65=7.8 mg/L 可生物降解悬浮固体最终BODL=7.8 X 1.42=11 mg/L 可生物降解悬浮固体BODL换算为BOD5=11 X 0.68=7.5 mg/L
/
L
用同样的方法求出在不同条件下的Se值，列表如下
X mg / L 2342
2897
1171
1448
S e mg / L
8.6
7.0
16.5
13.6
从计算结果可见，当SVI值由80上升到160时，如不调整 θc值，处理水质将超过所要求达到的水质，不能满足规 定的要求。
原始数据：Q=10000m3; BOD5=200mg/L; MLVSS=0.8MLSS; Y=0.5; Kd=0.1d-1; K=0.1L/(mg.d); SVI=96; 处理水BOD5值应为6mg/L。
解：（1）曝气池的水力停留时间
t
=
V Q
=
150000 500000
×
24
=
7.2h;
（2）曝气池的F/M值、容积去除负荷及污泥去除负荷；
F /M
=
QS VX
0
=
500000 ×240 ×(1 - 25 %) 150000 ×3000 ×0.75
v
= 0.267 KgBOD / KgVss .d ;
O2= a Q（S0 - Se ）+b VXv
O2 — 混合液需氧量，kg O2 /d； a — 活性污泥微生物氧化分解有机物过程中的需氧率，即活性
污泥微生物每代谢1 kg BOD5所 需要的氧量，kg O2 / kg ；
Q — 处理污水流量， m3/d； b — 活性污泥微生物内源代谢的自身氧化过程的需氧率，即每
1.42 — 污泥的氧当量系数，完全氧化1个单位的细胞（以 C5H7NO2表示细胞分子式），需要1.42单位的氧。
通常使用BOD5作为污水中可生物降解的有机物浓度，如果近 似以BODL代替bCOD ，则在20 ℃ 时， BOD5 = 0.68BODL ， 则上式可写为：
例 某污水处理厂，设计流量Q=500000m3，原废水的BOD5浓度为240mg/l， 初沉池对BOD5的去除率为25%，处理工艺为活性污泥法，要求处理出水的 BOD5为15mg/l，曝气池容积V=150000m3，曝气池中MLSS浓度为 3000mg/l，VSS/SS=0.75，回流污泥中的MLSS浓度为10000mg/l。有关参 数：
5
L
= QS r = 500000 ×[240 ×(1 - 25%) - 15]
vr-BOD5 V
150000 ×1000
= 0.55 KgBOD
3
/ m .d ;
5
QS 500000 ×[240 ×(1 - 25%) -15]
L
= r=
sr-BOD5 VX
150000×3000
v
= 0.18KgBOD / Kgss.d;
1 kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，kgO2 /(kg •d) ；
Xv — 曝气池内挥发性悬浮（MLVSS）浓度，kg/m3。
O2= a Q（S0 - Se ）+b VXv 若将上式两边同除以Q（S0 - Se ），则有
若将上式两边同除以VXv，则有
2、微生物对有机物的氧化分解需氧量 含碳可生物降解物质的需氧量可根据两方面确定： ①处理污水可生物降解COD的浓度，用bCOD表示; ②系统每天排出的剩余污泥量。
= =
75000 KgO 3125 KgO 2
2/ /h
d
;
[例] 原始数据：Q=10000 m3/d； BOD5=200 mg/L； X=2000 mg/L； MLVSS=0.8 MLSS；Se(BOD5)=10 mg/L； Y=0.5；R=30~40%； K=0.1L/(mg.d)；Kd=0.1 d-1
然后，求出在不同条件下的Se值
例如 X = 2342mg / L 时
因为 N S = KS e 所以
Se
=
NS K
NS
=
QS0 - Se =
XV
QSo
- N S K
XV
=
10000200 -
NS 0.1
2342 950
解方程得：
NS=0.86 d-1
于是
Se
=
0.86 0.1
=
8.6mg
采用完全混合活性污泥系统处理，要求求定： ①所需曝气池容积； ②计算运行的生物固体平均停留时间（θc）； ③确定合适的污泥回流比。
例：某污水处理厂需采购一批鼓风机，现有三种供气量型号：1500 m3/h 、
2 400 m3/h、3 200 m3/h；已知每个曝气池的实际需氧量为4 039 kg/d，而
经过计算，可取曝气池容积5 700 m3 。 (3)计算曝气池的水力停留时间：
t =V/Q=5700/21600=0.264 d-1 为6.33小时。
(4)计算每天排除的剩余污泥量： ① 按表观污泥产率计算：
计算系统每日排出的挥发性悬浮污泥的干重： 总排泥质量为： 1 350 /0.8 =1 688 kg/d
a’=0.5KgO2/kgBOD5 ,b’=0.1KgO2/kgVSS.d; a=0.6KgVSS/kgBOD5 ,b=0.08d-1; 试求：（1）曝气池的水力停留时间； （2）曝气池的F/M值、容积去除负荷及污泥去除负荷； （3）剩余污泥的产量及体积； （4）污泥龄； （5）所需要的氧量；
2、污泥泥龄法
例：新城区欲建一座污水处理厂，经预先调查，污水处理场所负责的区域日均污 水排放量最大为6万吨，污水BOD5为200 mg/L，要求出水COD<60 mg/L， BOD5 /COD=0.6。若设计为完全混合式，污泥泥龄为10d，求曝气池体积。
（二）剩余污泥量计算 1、按污泥泥龄计算
2、根据污泥产率系数计算: ∆Xv= Y（S0 - Se ）Q - Kd VXv
例：某污水处理厂处理规模为21 600 m3/d，经预处理沉淀后BOD5为200 mg/L，希望 经过生物处理后的出水BOD5小于20 mg/L。该地区大气压为标准大气压，要求设 计曝气池的体积、剩余污泥量和需氧量。相关参数按下列条件选取：
（1）曝气池污水温度为20 ℃； （2）曝气池中混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）与混合液悬浮固体（MLSS）之比
经处理后出水中要求的溶解性有机污染物，即Se为： 7.5 mg/L + Se≤20 mg/L , Se≤12.5 mg/L
(2)计算曝气池容积： ①按污泥负荷计算： 取污泥负荷0.25 kg BOD5/ （ kg MLSS • d ）
②按污泥泥龄计算： 取Y = 0.6 kg MLSS/kg BOD5 ，Kd =0.08 d-1
去除有机污染物的活性污泥法过程设计
（一）曝气池容积设计计算 1、有机负荷法 ①污泥负荷已知的条件下：
LS — 活性污泥负荷，kg BOD5 /(kg MLSS • d)或kg BOD5 /(kg MLVSS • d)； Q — 与曝气时间相当的平均进水流量， m3/d； S0、Se — 曝气池进出水的平均BOD5值，mg/L或kg/m3； X — 曝气池混合污泥浓度， MLSS或MLVSS，mg/L或kg/m3； V — 曝气池容积。
②容积负荷已知的条件下： V= Q（S0 - Se ）/ Lv
Lv — 容积负荷，kg BOD5 /(m3 • d)。
例：新城区欲建一座污水处理厂，经预先调查，污水处理场所负责的区域日均污 水排放量最大为6万吨，污水BOD5为200 mg/L，要求出水COD<60 mg/L， BOD5 /COD=0.6。若设计为完全混合式，求曝气池体积。
V
wk.baidu.com
X
MLVSS=0.8MLSS
SVI
R
80
0.3
80
0.4
160
0.3
160
0.4
10 6 X R = SVI 0.8(mg / L)
12500×0.8=10000 12500×0.8=10000
6250×0.8=5000 6250×0.8=5000
X (mg / L)
2342 2897 1171 1448
∆Xv — 每日增长的挥发性活性污泥，kg/d； Y — 总产率系数，即微生物每代谢1 kg BOD5所合成的MLVSS的质量，
kg；
（S0 - Se ）Q — 每日的有机物去除量， kg/d； VXv — 曝气池内挥发性悬浮固体总量，kg。
根据表观产率系数计算: ∆Xv= Yobs Q（S0 - Se ）
Q — 处理污水流量， m3/d； bCOD0 — 系统进水可生物降解COD浓度，g/m3 ； bCODe — 系统出水可生物降解COD浓度，g/m3 ； ∆ Xv — 剩余污泥量（以MLVSS计算），g/d ；
D X 30000
V
=
=
= 3000 m 3 / d
剩余污泥 X
10
r
（4）污泥龄；
VX 150000 ×3000
q=
=
= 15 d ;
C DX
30000 ×1000
（5）所需要的氧量；
O2
= =
a0Q.5S×r5+00b0V0X0
v×[ 240
(1 -
25 %)
- 15 ]
1000
+ 0.1 ×150000 ×3000 ×0.75 1000
S = GS ×0.21 ×1.331 = 0.28GS GS = 32 056 /0.28=114 486 m3/d=4 770 m3/h 若采用三台，一台备用，则应选择第二种。
例：宁夏某市，海拔高度为1 112m，大气压力为89.05kPa， 鼓风机淹没水深为4.2米，管路及扩散器压力损失之和为 7.89kPa。针对长沙鼓风机厂的产品，计算进行选型，确 定应选用的鼓风机在使用状态下所需的出口压力。
/ kgMLSS
d -1
V = Q(So - Se ) = 10000 (200 - 10) = 950 m3
X NS
2000 1.0
②计算运行的θc
1
qc
= YN S
- Kd
= 0.5 1.0 - 0.1 = 0.4d -1
qc = 2.5d
③计算Xr，
( X r )max
=
10 6 SVI
当SVI=80时
通过实验测定，污水实际充氧量仅为标准条件下脱氧清水充氧量的70%，
已知鼓风曝气机氧利用效率均为18%，问应采用哪种鼓风机。
解：求标准条件下，脱氧清水的氧转移量：
O2 = OS ×70% OS = 4 039/0.7 = 5 770 kg/d
求总的供氧量：
S = OS/EA=5 770/0.18 =32 056 kg/d 求总的供气量：
要求:采用完全混合活性污泥系统处理，经计算确定： ①所需完全混合式曝气池容积（V）； ②生物固体平均停留时间（θc）； ③当SVI在80~160间变化，而不调整运行的（ θc ）值 时，确定其对处理效果的影响。
解：①计算所需曝气池体积
NS
=
Q(So - Se ) XV
=
KS e
=
0.110
= 1.0 kg BOD5
( X r )max = 12500 mg / L
当SVI＝160时 ( X r )max = 6250 mg / L
④确定在SVI值改变时，对处理效果的影响：首先按=2.5d，计算在 0.3和0.4的R值和80及160的SVI值条件下X值。计算结果列于下表中：
1
qc
= Q 1 + R - R X r
例：某污水处理厂每日进水量为6万吨，进水BOD5为450 mg/L，出水 为30 mg/L，曝气池2座，每座体积为240000 m3，池内MLSS为 3000 mg/L，求二沉池每日共计排出的剩余污泥量。
（三）需氧量设计计算 1、根据有机物降解需氧率和内源代谢需氧率计算
在曝气池内，活性污泥对有机污染物的氧化分解和其本身的内源代 谢都是好氧过程。 这两部分的需氧量为：
5
（3）剩余污泥的产量及体积；
D X = aQS - bVX
V
r
v
= 0 .6 ×500000 ×[ 240 ×(1 - 25 %) - 15 ] ×10 -3
- 0 .08 ×150000 ×0 .75 ×3000 ×10 -3
= 22500 KgVss / d = 30000 Kgss / d ;
为0.8；
（3）回流污泥悬浮固体浓度取10 000 mg/L； （4）曝气池中的MLSS取3 000 mg/L； （5）污泥泥龄取10 d； （6）二沉池出水中含有12 mg/L总悬浮固体（TSS），其中VSS 占65%； （7）污水中含有足够的生化反应所需的氮、磷和其他微量元素。
解：（1）估算出水中溶解性BOD5浓度： 出水中悬浮固体可生物降解部分为12 mg/L X 0.65=7.8 mg/L 可生物降解悬浮固体最终BODL=7.8 X 1.42=11 mg/L 可生物降解悬浮固体BODL换算为BOD5=11 X 0.68=7.5 mg/L
/
L
用同样的方法求出在不同条件下的Se值，列表如下
X mg / L 2342
2897
1171
1448
S e mg / L
8.6
7.0
16.5
13.6
从计算结果可见，当SVI值由80上升到160时，如不调整 θc值，处理水质将超过所要求达到的水质，不能满足规 定的要求。
原始数据：Q=10000m3; BOD5=200mg/L; MLVSS=0.8MLSS; Y=0.5; Kd=0.1d-1; K=0.1L/(mg.d); SVI=96; 处理水BOD5值应为6mg/L。
解：（1）曝气池的水力停留时间
t
=
V Q
=
150000 500000
×
24
=
7.2h;
（2）曝气池的F/M值、容积去除负荷及污泥去除负荷；
F /M
=
QS VX
0
=
500000 ×240 ×(1 - 25 %) 150000 ×3000 ×0.75
v
= 0.267 KgBOD / KgVss .d ;
O2= a Q（S0 - Se ）+b VXv
O2 — 混合液需氧量，kg O2 /d； a — 活性污泥微生物氧化分解有机物过程中的需氧率，即活性
污泥微生物每代谢1 kg BOD5所 需要的氧量，kg O2 / kg ；
Q — 处理污水流量， m3/d； b — 活性污泥微生物内源代谢的自身氧化过程的需氧率，即每
1.42 — 污泥的氧当量系数，完全氧化1个单位的细胞（以 C5H7NO2表示细胞分子式），需要1.42单位的氧。
通常使用BOD5作为污水中可生物降解的有机物浓度，如果近 似以BODL代替bCOD ，则在20 ℃ 时， BOD5 = 0.68BODL ， 则上式可写为：
例 某污水处理厂，设计流量Q=500000m3，原废水的BOD5浓度为240mg/l， 初沉池对BOD5的去除率为25%，处理工艺为活性污泥法，要求处理出水的 BOD5为15mg/l，曝气池容积V=150000m3，曝气池中MLSS浓度为 3000mg/l，VSS/SS=0.75，回流污泥中的MLSS浓度为10000mg/l。有关参 数：
5
L
= QS r = 500000 ×[240 ×(1 - 25%) - 15]
vr-BOD5 V
150000 ×1000
= 0.55 KgBOD
3
/ m .d ;
5
QS 500000 ×[240 ×(1 - 25%) -15]
L
= r=
sr-BOD5 VX
150000×3000
v
= 0.18KgBOD / Kgss.d;
1 kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，kgO2 /(kg •d) ；
Xv — 曝气池内挥发性悬浮（MLVSS）浓度，kg/m3。
O2= a Q（S0 - Se ）+b VXv 若将上式两边同除以Q（S0 - Se ），则有
若将上式两边同除以VXv，则有
2、微生物对有机物的氧化分解需氧量 含碳可生物降解物质的需氧量可根据两方面确定： ①处理污水可生物降解COD的浓度，用bCOD表示; ②系统每天排出的剩余污泥量。
= =
75000 KgO 3125 KgO 2
2/ /h
d
;
[例] 原始数据：Q=10000 m3/d； BOD5=200 mg/L； X=2000 mg/L； MLVSS=0.8 MLSS；Se(BOD5)=10 mg/L； Y=0.5；R=30~40%； K=0.1L/(mg.d)；Kd=0.1 d-1
然后，求出在不同条件下的Se值
例如 X = 2342mg / L 时
因为 N S = KS e 所以
Se
=
NS K
NS
=
QS0 - Se =
XV
QSo
- N S K
XV
=
10000200 -
NS 0.1
2342 950
解方程得：
NS=0.86 d-1
于是
Se
=
0.86 0.1
=
8.6mg
采用完全混合活性污泥系统处理，要求求定： ①所需曝气池容积； ②计算运行的生物固体平均停留时间（θc）； ③确定合适的污泥回流比。
例：某污水处理厂需采购一批鼓风机，现有三种供气量型号：1500 m3/h 、
2 400 m3/h、3 200 m3/h；已知每个曝气池的实际需氧量为4 039 kg/d，而
经过计算，可取曝气池容积5 700 m3 。 (3)计算曝气池的水力停留时间：
t =V/Q=5700/21600=0.264 d-1 为6.33小时。
(4)计算每天排除的剩余污泥量： ① 按表观污泥产率计算：
计算系统每日排出的挥发性悬浮污泥的干重： 总排泥质量为： 1 350 /0.8 =1 688 kg/d
a’=0.5KgO2/kgBOD5 ,b’=0.1KgO2/kgVSS.d; a=0.6KgVSS/kgBOD5 ,b=0.08d-1; 试求：（1）曝气池的水力停留时间； （2）曝气池的F/M值、容积去除负荷及污泥去除负荷； （3）剩余污泥的产量及体积； （4）污泥龄； （5）所需要的氧量；
2、污泥泥龄法
例：新城区欲建一座污水处理厂，经预先调查，污水处理场所负责的区域日均污 水排放量最大为6万吨，污水BOD5为200 mg/L，要求出水COD<60 mg/L， BOD5 /COD=0.6。若设计为完全混合式，污泥泥龄为10d，求曝气池体积。
（二）剩余污泥量计算 1、按污泥泥龄计算
2、根据污泥产率系数计算: ∆Xv= Y（S0 - Se ）Q - Kd VXv
例：某污水处理厂处理规模为21 600 m3/d，经预处理沉淀后BOD5为200 mg/L，希望 经过生物处理后的出水BOD5小于20 mg/L。该地区大气压为标准大气压，要求设 计曝气池的体积、剩余污泥量和需氧量。相关参数按下列条件选取：
（1）曝气池污水温度为20 ℃； （2）曝气池中混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）与混合液悬浮固体（MLSS）之比
经处理后出水中要求的溶解性有机污染物，即Se为： 7.5 mg/L + Se≤20 mg/L , Se≤12.5 mg/L
(2)计算曝气池容积： ①按污泥负荷计算： 取污泥负荷0.25 kg BOD5/ （ kg MLSS • d ）
②按污泥泥龄计算： 取Y = 0.6 kg MLSS/kg BOD5 ，Kd =0.08 d-1
去除有机污染物的活性污泥法过程设计
（一）曝气池容积设计计算 1、有机负荷法 ①污泥负荷已知的条件下：
LS — 活性污泥负荷，kg BOD5 /(kg MLSS • d)或kg BOD5 /(kg MLVSS • d)； Q — 与曝气时间相当的平均进水流量， m3/d； S0、Se — 曝气池进出水的平均BOD5值，mg/L或kg/m3； X — 曝气池混合污泥浓度， MLSS或MLVSS，mg/L或kg/m3； V — 曝气池容积。
②容积负荷已知的条件下： V= Q（S0 - Se ）/ Lv
Lv — 容积负荷，kg BOD5 /(m3 • d)。
例：新城区欲建一座污水处理厂，经预先调查，污水处理场所负责的区域日均污 水排放量最大为6万吨，污水BOD5为200 mg/L，要求出水COD<60 mg/L， BOD5 /COD=0.6。若设计为完全混合式，求曝气池体积。
V
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X
MLVSS=0.8MLSS
SVI
R
80
0.3
80
0.4
160
0.3
160
0.4
10 6 X R = SVI 0.8(mg / L)
12500×0.8=10000 12500×0.8=10000
6250×0.8=5000 6250×0.8=5000
X (mg / L)
2342 2897 1171 1448
∆Xv — 每日增长的挥发性活性污泥，kg/d； Y — 总产率系数，即微生物每代谢1 kg BOD5所合成的MLVSS的质量，
kg；
（S0 - Se ）Q — 每日的有机物去除量， kg/d； VXv — 曝气池内挥发性悬浮固体总量，kg。
根据表观产率系数计算: ∆Xv= Yobs Q（S0 - Se ）