第12章活性污泥法

曝气池的设计计算正在由经验方法向更精确的理论方法过渡，由于污 水水质的复杂性，有些情况需要通过试验来来确定设计参数。但是，理论 方法能深刻地揭示活性污泥法的本质，加深对它的认识和理解，对做好设 计是极为重要的。
1.有机物负荷法
有机物负荷率的两种表示方法
活性污泥负荷
LS（简称污泥负荷）
曝气池容积负荷
容积负荷
容积负荷是指单位容积曝气区在单位时间内所能承受的BOD5量， 即：
LV
QS0 V
LS X
式中：Lv——容积负荷，kg (BOD5)/(m3·d)。
LS
QS0 XV
LV
QS0 V
LS X
根据上面任何一式可计算曝气池的体积，即:
V Q S0 QS0 LS X LV
S0和Q是已知的，X和L可参考有关资料选择。对于某些工业污水， 要通过试验来确定X和L值。污泥负荷法应用方便，但需要一定的经
过程，因此，需氧量为：
O2 a'QS r b'VX v
O2 ——混合液需氧量，kgO2/d; a´——有机物代谢的需氧率， kgO2/kgBOD5; b´——活性污泥内源代谢的需氧率， kgO2/（kgMLVSS·d); Sr——经活性污泥代谢降解的有机污染物；
生活污水的a´为0.42~0.53，b´介于0.19~0.11之间。
V＝200×4.5m3=900m3
污泥负荷
污泥负荷是指单位质量活性污泥在单位时间内所能承受的 BOD5量，即:
LS
QS 0 XV
式中：Ls——污泥负荷,kg BOD5/（kgMLVSS·d）; Q——与曝气时间相当的平均进水流量，m3/d； S0——曝气池进水的平均BOD5值，mg/L； X——曝气池中的污泥浓度，mg/L。
一、 曝气池容积设计计算 二、剩余污泥量计算 三、需氧量设计计算
12.5.1 曝气池容积设计计算
曝气池的选型，从理论上分析，推流优于完全混合，但由于充氧设备能 力的限制，以及纵向混合的存在，实际上推流和完全混合的处理效果相近。 若能克服纵向掺混，则推流比完全混合好，而完全混合抗冲击负荷的能力 强。可见，二者各有优缺点。
12.5.3 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
也可以表达为：
O2 a' b'
QSr
Ls
O2 X vV
a L' b' s
b'
可见，高污泥负荷条件下运行时，活性污泥泥龄较短，降解单 位质量的BOD5的需氧量低，因为，一部分有机物通过吸附去 除，且污泥内源代谢作用弱。反之亦然。
物量的比值。以θC表示，单位为d。
c
( X )T (X / t)T
c
(Q
XV Qw) X e Qw X R
θc ——污泥泥龄（SRT），d； （X）T ——曝气池中总的活性污泥质量，kg； （∆X/∆t）T ——每天从曝气池中排出的活性污泥质量，包括从排泥
管线排出污泥和随出水流失的污泥量，kg； X0 ——进水中微生物浓度，gVSS/m3； Xe——出水中微生物浓度，gVSS/m3； X——曝气池中微生物浓度，gVSS/m3； XR——回流污泥浓度，gVSS/m3； V ——曝气池容积； Q ——进水流量，m3/d； Qw ——剩余污泥排放量，m3/d。
12.5 去除有机污染物的活性 污泥法过程设计
活性污泥法的设计计算，主要是根据进水水 质和出水的要求，确定活性污泥法工艺流程，选 择曝气池的类型，计算曝气池的容积，确定污泥 回流比，计算所需的供氧量，曝气设备选择和剩 余活性污泥量计算等，下面主要讨论去除BOD5及 硝化过程的活性污泥法设计计算。主要介绍以下 三个方面的内容：
X v Y (S0 Se )Q KdVXv X v YobsQ(S0 Se )
该法计算的是挥发性剩余污泥量，工程实践中需要的是总的 悬浮固体量，需要确定MLSS和MLVSS之间的关系。
12.5.3 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 曝气池内，活性污泥对有机物的氧化分解和其自身的内源代谢都是好氧
稳态条件下，可以得到污泥泥龄与进水水质、污泥浓度之间关系：
1
c
Y
Q(S0 Se) XV
Kd
S0 /Se——进/出水中BOD5浓度，mg/L； Y——活性污泥的产率系数，gVSS/gBOD5； Kd ——内源代谢系数，d-1。
因此，曝气池容积：
V YQ(S0 Se )c X (1 Kdc )
12.5.3 需氧量设计计算
1. 根据微生物对有机物的氧化分解需氧量计算
有机物在生化反应中有部分被氧化，有部分合成微生物，形 成剩余活性污泥量。因而所需氧量为：
LV（简称容积负荷）
经验水力停留时间：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浓度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：
泥法典型的系数值可参见下表：
dX dt
dS y
dt
Kd X
也 可
以
表
达
为
dX dt
dS yobs ( dt
)
这里的yobs实质是扣除了内源代谢后的净合成系数，称为表观 合成系数。y为理论合成系数。
2.污泥泥龄
2. 污泥泥龄法
微生物在处理系统（曝气池）中的平均停留时间，又称污 泥龄，是指反应系统内的微生物全部更新一次所用的时间，在 工程上，就是指反应系统内微生物总量与每日排出的剩余微生
验。
2. 污泥泥龄法——
劳伦斯和麦卡蒂法
1.微生物的增长和基质的去除关系式
dX dS dt y dt Kd X
式中：y——合成系数，mg(VSS)/mg(BOD5)； Kd——内源代谢系数，h-1 。
dX dt
y dS dt
Kd X
上式表明曝气池中的微生物的变化是由合成和内源代谢两方面综
合形成的。不同的运行方式和不同的水质，和Kd值是不同的。活性污
为了曝气池投产期驯化活性污泥，各类曝气池在设计时，都应 在池深1/2处设中间排液管。
12.5.2 剩余污泥量计算
1. 按污泥泥龄计算 根据污泥泥龄的定义，每日排出的总固体量：
X VX
c
12.5.2 剩余污泥量计算
1. 按污泥泥龄计算 根据产率系数或表观产率系数计算，活性污泥微生物每日在曝气池 内的净增量为：