第12章 活性污泥法2-0

X v Y obs Q ( S 0 S e ) 0 . 333 21600 ( 200 12 . 5 ) / 1000 kg / d 1350 kg / d
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总排泥量：1350/0.8=1688kg/d (b)按污泥泥龄计算
X VX
c

5700 3000 10
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 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％
X v Y ( S 0 S e ) Q K d VX X v Y obs Q ( S 0 S e )
v
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
10
3
kg / d 1710 kg / d
(c)排放湿污泥量计算 剩余污泥含水率按99%计算，每天排放的湿污泥：
1710/1000t=1.71t (干泥） 1.71/(100%-99%) m3=171m3
5.计算回流污泥比 R 曝气池中VSS浓度＝3000mg/L 回流污泥VSS浓度＝10000mg/L
V
Q S0 LS X

QS LV
0
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 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 dt
y
dS dt
KdX
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
KdX
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，y和Kd值是不同的。活性污
泥法典型的系数值可参见下表：
dX dt
y
dS dt
KdX
也 可 以 表 达 为
dX dt
y obs (
三个方面的内容：
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。 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。
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 QS
r '
b
'
a
'
b
'
Ls a Ls b
'
O2 X vV
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。
(4)由于内源代谢产物的不可生物降解性，使可生物降解有机物的化学 需氧量CODB不等于完全生化需氧量BODL 。 (5)各种形态的活性污泥的细胞组成基本相同。根据分析，其组成可 用C5H9O2.5N或C5H7NO2表示。
12.6 脱氮、除磷活性污泥法工业及其设计
12.6.1 生物脱氮工艺
1.三段生物脱氮工艺 该工艺的特征是： ①有机物降解和氨化、硝化、反硝化在三个反应器中独立进行，并 分别有各自的污泥回流系统和沉淀池； ②反硝化反应器设搅拌装置，以保持污泥悬浮和泥水混合； ③反硝化反应器外加碳源； ④三段独立，便于运行和控制有机污染物去除效果和脱氮效果均好； ⑤流程长，构筑物多，基建费用高，且应外加碳源而提高运行成本。
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：
dS ) 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. 污泥泥龄法
2.污泥泥龄
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 物量的比值。以θ C表示，单位为d。
计算模式也可用于推流式曝气池的计算。
例
处理污水量为21600m3/d，经沉淀后的BOD5为200mg/L, 希望处理后的出水BOD5为20mg/L。要求确定曝气池的体积、排泥量和 空气量。经研究，还确立下列条件： （1）污水温度为20℃； （2）曝气池中混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）同混合液悬浮固体 （MLSS）之比为0.8； （3）回流污泥SS浓度为10000mg/L； （4）曝气池中MLSS为3000 mg/L； （5）设计的θc为10d； （6）二沉池出水中含有12mg/L生物固体，其中65％是可生化的； （7）污水中含有足够的生化反应所需的氧、磷和其他微量元素。
7.空气量计算 8.鼓风机出口风压计算
活性污泥法要点
总结
麦金尼(McKinney)法
1.麦氏认为污水中污染物的状态和组成可图示如下
无机悬浮固体 污染物 悬浮固体污染物 污 染 （包括胶体） 有机悬浮固体 污染物 不可生物降解有机 悬浮固体污染物 可生物降解的有机 悬浮固体污染物
物
溶解性污染物
无机溶解性 污染物 有机溶解性 污染物
不可生物降解有机溶解性污染物
部分留于废水中 基本留于废水中
活性污泥法过程中污染物吸附转化定量关系的要点 (1)在良好的状态下，无机和不可降解的悬浮固体经活性污泥法处理， 基本上被微生物吸附，其量不变。 (2)对于城市生活污水，其中可生物降解的有机物量约为2/3转化为微 生物细胞，1/3氧化为CO2和水。氧化过程释放的能量供微生物繁殖和活动 之需。 (3)活性污泥法统中，既存在着有机物质的代谢和微生物的增长繁殖， 也存在着细胞物质的自身代谢和微生物之间通过食物链进行的代谢过程。
10000 Q R 3000 ( Q Q R ) R QR Q 43 %
解
6.计算曝气池d的需氧量
O2 Q (S0 Se ) 0 . 68 1 . 42 X v 21600 ( 200 12 . 5 ) 0 . 68 1 . 42 1350 1000 4039 kg / d
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：
Q (S0 Se ) 0 . 68
O2
1 . 42 X v
1.42——污泥的氧当量系数
由于当前两种形式的曝气池实际效果差不多，因而完全混合的
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 Q (S0 Se ) XV
c
Y
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 ( S 0 S e ) c X (1 K d c )
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
过程，因此，需氧量为：
O 2 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。
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
3
取曝气池容积5700m3。
3.计算曝气池的水力停留时间： 4. 计算剩余污泥量，
t
V Q

5700 24 21600
6 . 33 h
解
(a)按表观污泥产率
Y obs
Y 1 K d c

0 .6 1 0 . 08 10
0 . 333
系统排出的以挥发性悬浮固体计的干污泥量
经验停留时间：3—5h
取停留时间为4.5h，则曝气池容积：
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
X V
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；
c c
( X )T ( X / t )T XV (Q Q w ) X e Q w 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。
(d)确定经曝气池处理后的出水溶解性BOD5 ，即Se
Se ＋7.5 mg/L ≤20 mg/L Se ≤6.2 mg/L
2.计算曝气池的体积 (a)按污泥负荷计算， 取污泥负荷Ls=0.25kgBOD5/kgMLSS· d
V Q (S0 Se ) Ls X 21600 ( 200 12 . 5 ) 0 . 25 3000 5400 m
3
解
(b)按污泥泥龄计算， 取Y=0.6kgMLSS/kgBOD5, Kd=0.08 d-1
V QY c ( S 0 S e ) X v (1 K d c ) 21600 0 . 6 10 ( 200 12 . 5 ) 3000 0 . 8 (1 0 . 08 10 ) 5625 m
1.估计出水中溶解性BOD5的浓度
解
出水中总的BOD5＝出水中溶解性的BOD5＋出水中悬浮固体的BOD5
确定出水中悬浮固体的BOD5 ：
(a)悬浮固体中可生化的部分为0.65×12 mg/L =7.8mg/L
(b)可生化悬浮固体的最终BODL ＝ 0.65×12×1.4 2mg/L ＝11mg/L (c)可生化悬浮固体的BODL为BOD5＝0.68×11mg/L＝7.5mg/L
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。
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
QS V
0
LS X
式中：Lv——容积负荷，kg (BOD5)/(m3·d)。
LS
QS XV
0
LV
QS V
0
LS X
根据上面任何一式可计算曝气池的体积，即:
可生物降解 的有机物 不可生物降 解有机物
污染物的吸附转化情况
无机悬浮固体污染物 不可生物降解有机悬浮固体污染物 废 水 中 的 污 染 物 可生物降解有机悬浮固体污染物 可生物降解的有机溶解性污染物
基本吸附于微生物 表面混入污泥
转化为新的微生物机体
和CO2、H2O
部分转移到新的生物机体中
无机溶解性污染物