活性污泥法的設計計算

1、9.4 活性污泥法的設計計算曝氣池的設計計算曝氣池的設計計算 主要是根據(jù)進水情況和出水的要求，選擇曝氣池的主要是根據(jù)進水情況和出水的要求，選擇曝氣池的類型，所需的供氧量和排除的剩余活性污泥量等。類型，所需的供氧量和排除的剩余活性污泥量等。一、有機物負荷率法一、有機物負荷率法（1）污泥負荷）污泥負荷 指單位重量活性污泥在單位時間內(nèi)所能承受的指單位重量活性污泥在單位時間內(nèi)所能承受的BOD5量量 去除負荷去除負荷 指單位重量活性污泥在單位時間內(nèi)所去除的指單位重量活性污泥在單位時間內(nèi)所去除的BOD5量量（2）容積負荷）容積負荷 是指單位容積曝氣區(qū)在單位時間內(nèi)所能承受的是指單位容積曝氣區(qū)在單位時間內(nèi)所能

2、承受的BOD5量量 LV=QS0/V LV ,r=Q(S0-Se)/V 曝氣池體積的計算曝氣池體積的計算V=QS0/V=Q(S0-Se)/LV ,r1語言資格考試PPT一、有機物負荷率法 污泥生成量的計算污泥生成量的計算Y微生物增長常數(shù)，即每消耗單位底物所形成的微生物量，一般為微生物增長常數(shù)，即每消耗單位底物所形成的微生物量，一般為0.350.8 mgMLVSS/mgBOD5;kd微生物自身氧化率，一般為微生物自身氧化率，一般為0.050.1d-1 x=aLrVx-bVxx每天污泥增加量，每天污泥增加量，kg/d；a污泥合成系數(shù)，一般污泥合成系數(shù)，一般a=0.300.72，平均為，平均為0.5

3、2；b污泥自身氧化系數(shù)，污泥自身氧化系數(shù)，d-1，一般一般b=0.020.18，平均為，平均為0.072語言資格考試PPT一、有機物負荷率法 污泥需氧量的計算污泥需氧量的計算一般一般a=0.250.76，平均為平均為 0.47；b= 0.100.37，平均為平均為 0.173語言資格考試PPT 污泥負荷與處理效率的關系污泥負荷與處理效率的關系在底物濃度較低時，比底物降解速率為在底物濃度較低時，比底物降解速率為-ds/(xvdt)=Q(S0-Se)/(xVV)=KSe一、有機物負荷率法4語言資格考試PPT 污泥負荷對活性污泥特性的影響污泥負荷對活性污泥特性的影響一、有機物負荷率法高負荷高負荷：1

4、.52.0kgBOD/kgMLSSd中負荷中負荷：0.20.4kgBOD/kgMLSSd低負荷低負荷：0.030.05kgBOD/kgMLSSd水溫對污泥負荷的影響水溫對污泥負荷的影響 在一定的水溫范圍內(nèi)，提高水溫，可以提高BOD的去除速度和能力，有利于活性污泥絮體的形成和沉淀。 水溫較高時，可降低回流比，減小污泥濃度，從而相對提高了污泥負荷。污泥負荷對營養(yǎng)比的影響污泥負荷對營養(yǎng)比的影響 一般負荷： BOD:N:P=100:5:1 延時曝氣法：BOD:N:P=100:1:0.55語言資格考試PPT 二、勞倫斯和麥卡蒂（Lawrence -McCarty）法一、細胞平均停留時間一、細胞平均停留時

5、間細胞平均停留時間c也稱泥齡，表示微生物在曝氣池中的平均培養(yǎng)時間，也即曝氣池內(nèi)活性污泥平均更新一遍所需的時間。細胞平均停留時間時比生長速度的倒數(shù)。 c = 1/ = x(dx/dt)c V/Qw6語言資格考試PPT 二、勞倫斯-麥卡蒂（Lawrence -McCarty）法細胞平均停留時間細胞平均停留時間二、勞倫斯二、勞倫斯-麥卡蒂法麥卡蒂法1、勞倫斯和麥卡蒂根據(jù)莫諾特方程提出了勞倫斯和麥卡蒂根據(jù)莫諾特方程提出了曝氣曝氣池中基質去除速率和微生物濃度的關系方程：池中基質去除速率和微生物濃度的關系方程：sssCKCqq maxdS/dt = KSx / (Ks+S)2、微生物的增長和基質的去除關系

6、方程：、微生物的增長和基質的去除關系方程： dx/dt = y(dS/dt) - Kdx或或 dx/dt = yobs(dS/dt)7語言資格考試PPT 二、勞倫斯-麥卡蒂（Lawrence -McCarty）法勞倫斯勞倫斯-麥卡蒂法麥卡蒂法穩(wěn)態(tài)時，穩(wěn)態(tài)時，dx/dt = 0，并假定，并假定 x0 = 0，則，則因此，曝氣池內(nèi)污泥濃度因此，曝氣池內(nèi)污泥濃度曝氣池體積曝氣池體積 V=cYQ(S0-Se)/x(1+kdc)對系統(tǒng)進行微生物量衡算，對系統(tǒng)進行微生物量衡算，8語言資格考試PPT二、勞倫斯-麥卡蒂（Lawrence -McCarty）法勞倫斯勞倫斯-麥卡蒂法麥卡蒂法對系統(tǒng)進行底物衡算，對

7、系統(tǒng)進行底物衡算，穩(wěn)態(tài)時，ds/dt = 0，而且代入則得9語言資格考試PPT二、勞倫斯-麥卡蒂（Lawrence -McCarty）法 排除的剩余活性污泥量計算排除的剩余活性污泥量計算dx/dt = yobs(dS/dt)1/c = Yds/dt - kd所以所以剩余活性污泥量（以揮發(fā)性懸浮固體表示）剩余活性污泥量（以揮發(fā)性懸浮固體表示） x =Yobs Q(S0-Se)所需的空氣量計算所需的空氣量計算理論耗氧量理論耗氧量=有機物氧化的耗氧量有機物氧化的耗氧量- 轉化轉化為剩余污泥的有機體的有機物耗氧量為剩余污泥的有機體的有機物耗氧量有機物氧化的耗氧量有機物氧化的耗氧量=有機物完全氧化的需有

8、機物完全氧化的需氧量氧量BODu=Q(S0-Se)10-3/0.68（kg/d）轉化為剩余污泥的有機體的有機物耗氧量轉化為剩余污泥的有機體的有機物耗氧量=1.42 x （kg/d）其中，其中，BOD5=0.68BODu氧化氧化1kg微生物所需的氧量為微生物所需的氧量為1.42kg 則系統(tǒng)每天的需氧量為則系統(tǒng)每天的需氧量為O2 = Q(S0-Se)10-3/0.68 - 1.42 x10語言資格考試PPT二、勞倫斯-麥卡蒂（Lawrence -McCarty）法 11語言資格考試PPT二、勞倫斯-麥卡蒂（Lawrence -McCarty）法 c對活性污泥系統(tǒng)運行的影響對活性污泥系統(tǒng)運行的影響1

9、2語言資格考試PPT二、勞倫斯-麥卡蒂（Lawrence -McCarty）法 13語言資格考試PPT 14語言資格考試PPT二、勞倫斯-麥卡蒂（Lawrence -McCarty）法15語言資格考試PPT回流比回流比 R = Qr/Q = 0.7816語言資格考試PPT17語言資格考試PPT9.5 活性污泥法的發(fā)展和演變一、普通曝氣法一、普通曝氣法 全池呈推流型，停全池呈推流型，停留時間為留時間為48h，污泥，污泥回流比回流比2050%，池，池內(nèi)污泥濃度內(nèi)污泥濃度23g/L，剩余污泥量為總污泥量剩余污泥量為總污泥量的的10%左右。優(yōu)點在左右。優(yōu)點在于因曝氣時間長而處理于因曝氣時間長而處理效率

10、高，一般效率高，一般BOD去去除率為除率為9095%，特，特別適用于處理要求高而別適用于處理要求高而水質比較穩(wěn)定的廢水。水質比較穩(wěn)定的廢水。18語言資格考試PPT9.5 活性污泥法的發(fā)展和演變二、漸減曝氣二、漸減曝氣19語言資格考試PPT9.5 活性污泥法的發(fā)展和演變?nèi)?、階段曝氣法三、階段曝氣法20語言資格考試PPT9.5 活性污泥法的發(fā)展和演變四、完全混合法四、完全混合法21語言資格考試PPT9.5 活性污泥法的發(fā)展和演變五、延時曝氣法五、延時曝氣法 曝氣時間長，約曝氣時間長，約2448h，污泥負荷低，約，污泥負荷低，約0.050.2kgBOD5/kgVSSd，曝氣池中污泥濃度高，約曝氣池中

11、污泥濃度高，約36g/L。微生物處于內(nèi)源呼吸階段，剩余污泥少而穩(wěn)。微生物處于內(nèi)源呼吸階段，剩余污泥少而穩(wěn)定，無需消化，可直接排放。定，無需消化，可直接排放。BOD去除率去除率7595%。運行是對氮、磷的要求低，。運行是對氮、磷的要求低，適應沖擊的能力強。適應沖擊的能力強。六、氧化溝六、氧化溝 當用轉刷曝氣時，水深不當用轉刷曝氣時，水深不超過超過2.5m，溝中混合液流，溝中混合液流速速0.30.6m/s。22語言資格考試PPT9.5 活性污泥法的發(fā)展和演變23語言資格考試PPT七、接觸穩(wěn)定（吸附再生）法七、接觸穩(wěn)定（吸附再生）法 可提高池容積負荷，適應沖擊負荷的可提高池容積負荷，適應沖擊負荷的能

12、力強，最適于處理含懸浮和膠體物質能力強，最適于處理含懸浮和膠體物質較多的廢水，如制革廢水、焦化廢水等。較多的廢水，如制革廢水、焦化廢水等。24語言資格考試PPT八、純氧曝氣八、純氧曝氣 在密閉的容器中，溶解氧飽和濃度可提高，氧溶解的推動力提高，氧傳遞速在密閉的容器中，溶解氧飽和濃度可提高，氧溶解的推動力提高，氧傳遞速率增加，污泥的沉淀性能好。曝氣時間短，約率增加，污泥的沉淀性能好。曝氣時間短，約1.53.0h，MLSS較高，約較高，約40008000mg/L。25語言資格考試PPT九、活性生物濾池（九、活性生物濾池（ABF）工藝）工藝 塔高塔高46m，設計負荷率為，設計負荷率為3.2kg/m3

13、d，去除率，去除率65%，塔的出流含氧率，塔的出流含氧率達達68mg/L，混合液需氧速率可達，混合液需氧速率可達30300mg/Lh。26語言資格考試PPT十、吸附十、吸附-生物降解工藝（生物降解工藝（AB）A級以高負荷或超高負荷運行（污泥負荷大于級以高負荷或超高負荷運行（污泥負荷大于2.0kgBOD5/kgMLSSd），），B級以低負荷運行（污泥符合一般為級以低負荷運行（污泥符合一般為0.10.3kgBOD5/kgMLSSd ），），A級曝氣池級曝氣池停留時間短，停留時間短，3060min， B級停留級停留24h。27語言資格考試PPT十一、序批式活性污泥法（十一、序批式活性污泥法（SBR法

14、）法）28語言資格考試PPT29語言資格考試PPT9.6 活性污泥法系統(tǒng)的運行管理 一、活性污泥的培養(yǎng)與馴化一、活性污泥的培養(yǎng)與馴化 (一一)活性污泥的培養(yǎng)活性污泥的培養(yǎng) (二二)活性污泥的馴化活性污泥的馴化 二、活性污泥運行中常見的問題二、活性污泥運行中常見的問題 (一一)污泥膨脹污泥膨脹 廣義地把活性污泥的凝聚性和沉降性惡化，以及處理水混濁的現(xiàn)象總稱為廣義地把活性污泥的凝聚性和沉降性惡化，以及處理水混濁的現(xiàn)象總稱為活性污泥的膨脹活性污泥的膨脹。 描述污泥膨脹程度的指標有描述污泥膨脹程度的指標有30min沉降比沉降比、污泥容積指數(shù)污泥容積指數(shù)。 污泥膨脹可大致區(qū)分為污泥膨脹可大致區(qū)分為絲狀體

15、膨脹絲狀體膨脹和和非絲狀體膨脹非絲狀體膨脹兩種。兩種。 當絲狀體過多，長出一般絮體的邊界而伸入混合液時，其架橋作用妨礙了當絲狀體過多，長出一般絮體的邊界而伸入混合液時，其架橋作用妨礙了絮體間的密切接觸，致使沉降較饅，密實性差和絮體間的密切接觸，致使沉降較饅，密實性差和SVI高，這叫做絲狀菌性膨脹高，這叫做絲狀菌性膨脹污泥。污泥。 當發(fā)生非絲狀菌性污泥膨脹時，同樣當發(fā)生非絲狀菌性污泥膨脹時，同樣SVI高，污泥在沉淀池內(nèi)難以沉淀、高，污泥在沉淀池內(nèi)難以沉淀、壓縮。此時的處理效率仍很高，上清液也清澈。壓縮。此時的處理效率仍很高，上清液也清澈。30語言資格考試PPT造成絲狀菌性污泥膨脹的原因造成絲狀菌

16、性污泥膨脹的原因(1)溶解氧濃度溶解氧濃度 絲狀菌能在低溶解氧條件下生長良好，甚至能在厭氧條絲狀菌能在低溶解氧條件下生長良好，甚至能在厭氧條件下殘存而不受影響。所以城市污水廠的曝氣池溶解氧最低應保持在件下殘存而不受影響。所以城市污水廠的曝氣池溶解氧最低應保持在2mg/L左右。左右。(2)沖擊負荷沖擊負荷 如果曝氣池內(nèi)有機物超過正常負荷，污泥膨脹程度提高，使如果曝氣池內(nèi)有機物超過正常負荷，污泥膨脹程度提高，使絮體內(nèi)部溶解氧消耗提高，導致了內(nèi)部絲狀體的發(fā)展。絮體內(nèi)部溶解氧消耗提高，導致了內(nèi)部絲狀體的發(fā)展。 (3)進水營養(yǎng)條件的變化進水營養(yǎng)條件的變化 u一般細菌在一般細菌在營養(yǎng)營養(yǎng)為為BOD5：N：

17、P100：5：1的條件下生長，但若磷的條件下生長，但若磷含量不足，含量不足，CN升高，這種營養(yǎng)情況適宜絲狀菌生活。升高，這種營養(yǎng)情況適宜絲狀菌生活。u其二是其二是硫化物硫化物的影響，過多的化糞池的腐化水及糞便廢水進入活性污泥的影響，過多的化糞池的腐化水及糞便廢水進入活性污泥設備，會造成污泥膨脹。含硫化物的造紙廢水，也會產(chǎn)生同樣的問題。一設備，會造成污泥膨脹。含硫化物的造紙廢水，也會產(chǎn)生同樣的問題。一般是加般是加510mL/L氯加以控制或者用預曝氣的方法將硫化物氧化成硫酸氯加以控制或者用預曝氣的方法將硫化物氧化成硫酸鹽。鹽。u其三是碳水化合物過多會造成膨脹。其三是碳水化合物過多會造成膨脹。u還有

18、還有pH值和水溫的影響，絲狀菌易在高溫下生長繁殖，而菌膠團則要值和水溫的影響，絲狀菌易在高溫下生長繁殖，而菌膠團則要求溫度適中；絲狀菌宜在酸性環(huán)境求溫度適中；絲狀菌宜在酸性環(huán)境(pH值值=4.56.5)中生長，菌膠團宜中生長，菌膠團宜在在pH值值68的環(huán)境中生長。的環(huán)境中生長。 31語言資格考試PPT造成非絲狀菌性污泥膨脹的原因造成非絲狀菌性污泥膨脹的原因 經(jīng)研究，非絲狀菌性膨脹污泥含有大量的表面附著水，細菌外面包有黏度經(jīng)研究，非絲狀菌性膨脹污泥含有大量的表面附著水，細菌外面包有黏度極高的粘性物質，這種粘性物質是有葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖、極高的粘性物質，這種粘性物質是有葡萄糖、甘露糖

19、、阿拉伯糖、鼠李糖、脫氧核糖等形成的多糖類。脫氧核糖等形成的多糖類。 非絲狀菌性污泥膨脹主要發(fā)生在污水水溫較低而污泥負荷太高時。此時，非絲狀菌性污泥膨脹主要發(fā)生在污水水溫較低而污泥負荷太高時。此時，細菌吸取了大量營養(yǎng)物，但代謝速度慢，就積貯起大量高粘性的多糖類物質，細菌吸取了大量營養(yǎng)物，但代謝速度慢，就積貯起大量高粘性的多糖類物質，使活性污泥的表面附著水大大增加，致使使活性污泥的表面附著水大大增加，致使SVI升高，形成污泥膨脹。升高，形成污泥膨脹。解決污泥膨脹的辦法解決污泥膨脹的辦法概括起來就是預防和抑制。預防就要加強管理，及時監(jiān)測水質、曝氣池污泥沉降概括起來就是預防和抑制。預防就要加強管理，

20、及時監(jiān)測水質、曝氣池污泥沉降比、污泥指數(shù)、溶解氧等，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時采取措施。比、污泥指數(shù)、溶解氧等，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時采取措施。污泥發(fā)生膨脹后，要針對發(fā)生膨脹的原因，采取相應的制止措施：污泥發(fā)生膨脹后，要針對發(fā)生膨脹的原因，采取相應的制止措施：u 當進水濃度大和出水水質差時，應加強曝氣提高供氧量，最好保持曝氣池溶解當進水濃度大和出水水質差時，應加強曝氣提高供氧量，最好保持曝氣池溶解氧在氧在2mgL以上；以上；u 加大排泥量，提高進水濃度，促進微生物新陳代謝過程，以新污泥置換老污泥；加大排泥量，提高進水濃度，促進微生物新陳代謝過程，以新污泥置換老污泥；u 曝氣池中含碳高而且碳氮比失調(diào)時，投加

21、含氮化合物；曝氣池中含碳高而且碳氮比失調(diào)時，投加含氮化合物；u 加氯可以起凝聚和殺菌雙重作用，在回流污泥中投加漂白粉或液氯可抑制絲狀加氯可以起凝聚和殺菌雙重作用，在回流污泥中投加漂白粉或液氯可抑制絲狀菌生長菌生長(加氯量按干污泥的加氯量按干污泥的0.30.4%估計估計)，調(diào)整，調(diào)整pH值。值。 32語言資格考試PPT(二二)污泥上浮污泥上浮 1、污泥脫氮上浮、污泥脫氮上浮硝化（曝氣池負荷小而供氧量過大時）硝化（曝氣池負荷小而供氧量過大時）硝化（二沉池中長時間處于缺硝化（二沉池中長時間處于缺氧狀態(tài)）氧狀態(tài)）N2使污泥上浮使污泥上浮 防止污泥脫氮上浮的方法防止污泥脫氮上浮的方法：減少曝氣，防止硝化

22、出現(xiàn)；及時排泥，增：減少曝氣，防止硝化出現(xiàn)；及時排泥，增加回流量，減少污泥在沉淀池中的停留時間；減少曝氣池進水量，以減少加回流量，減少污泥在沉淀池中的停留時間；減少曝氣池進水量，以減少二沉池中的污泥量。二沉池中的污泥量。2、污泥腐化上浮、污泥腐化上浮 沉淀池內(nèi)污泥由于缺氧而產(chǎn)生厭氧分解沉淀池內(nèi)污泥由于缺氧而產(chǎn)生厭氧分解產(chǎn)生大量甲烷及二氧化碳氣體產(chǎn)生大量甲烷及二氧化碳氣體附著在污泥體上附著在污泥體上污泥比重變小而上浮污泥比重變小而上浮 造成污泥腐化的原因有：造成污泥腐化的原因有：二沉池內(nèi)污泥停留時間過長；局部區(qū)域污泥堵塞。二沉池內(nèi)污泥停留時間過長；局部區(qū)域污泥堵塞。解決腐化的措施是：解決腐化的措施是：加大曝氣量，以提高出水溶解氧含量；疏通堵塞，及加大曝氣量，以提高出水溶解氧含量；疏通堵塞，及時排泥時排泥 二、活性污泥運行中常見的問題二、活性污泥運行中常見的問題33語言資格考試PPT（三）污泥的致密與減少（三）污泥的致密與減少污泥容積指數(shù)減少會使污泥失去活性。污泥容積指數(shù)減少會使污泥失去活性。引起污泥致密的原因有引起污泥致密的原因有：進水中無機懸浮物突然增多；環(huán)境條件惡化，有機：進水中無機懸浮物突然