活性污泥法例题..

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，kgBOD5/(kgMLSS•d)或kgBOD5/(kgMLVSS•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）/LvLv—容积负荷，kgBOD5/(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200mg/L，要求出水COD60mg/L，BOD5/COD=0.6。若设计为完全混合式，求曝气池体积。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200mg/L，要求出水COD60mg/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-KdVXv∆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1kgBOD5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=YobsQ（S0-Se）例：某污水处理厂每日进水量为6万吨，进水BOD5为450mg/L，出水为30mg/L，曝气池2座，每座体积为240000m3，池内MLSS为3000mg/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：O2=aQ（S0-Se）+bVXvO2—混合液需氧量，kgO2/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1kgBOD5所需要的氧量，kgO2/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1kg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=aQ（S0-Se）+bVXv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。耗氧量=去除的bCOD–合成微生物CODO2=Q（bCOD0-bCODe）-1.42∆XvQ—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；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：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；解：（1）曝气池的水力停留时间;2.724500000150000hQVt=×==（2）曝气池的F/M值、容积去除负荷及污泥去除负荷；;./267.075.03000150000%)251(240500000/50dKgVssKgBODVXQSMFv=××-××==;./55.01000150000]15%)251(240[500000355dmKgBODVQSLrBODvr=×--××==-;./18.03000150000]15%)251(240[50000055dKgssKgBODVXQSLvrBODsr=´--××==-（3）剩余污泥的产量及体积；dmXXVdKgssdKgVssbVXaQSXrvrV/30001030000;/30000/2250010300075.015000008.010]15%)251(240[5000006.0333==D===××××-×--×××=-=D--剩余污泥（4）污泥龄；;151000300003000150000dXVXC=××=D=q（5）所需要的氧量；;/3125/75000100075.030001500001.01000]15%)251(240[5000005.0222hKgOdKgObVXaQSOvr==×××+--××=+=[例]原始数据：Q=10000m3/d；BOD5=200mg/L；X=2000mg/L；MLVSS=0.8MLSS；Se(BOD5)=10mg/L；Y=0.5；R=30~40%；K=0.1L/(mg.d)；Kd=0.1d-1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。15/0.1101.0)(-===-=dkgMLSSBODkgKSXVSSQNeeoSdc5.2=qSVIXr6max10)(=解：①计算所需曝气池体积②计算运行的θc③计算Xr，LmgXr/6250)(max=当SVI＝160时39500.12000)10200(10000)(mNXSSQVSeo=-=-=14.01.00.15.01-=-=-=dKYNdScqLmgXr/12500)(max=当SVI=80时-+=XXRRVQrc11q④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：)/(8.0106LmgSVIXR=)/(LmgXSVIR80801601600.30.40.30.412500×0.8=1000012500×0.8=100006250×0.8=50006250×0.8=50002342289711711448MLVSS=0.8MLSSLmgX/2342=95023421.0200100000-=-=-=SSoeSNXVKNSQXVSSQN解方程得：NS=0.86d-1LmgSe/6.81.086.0==然后，求出在不同条件下的Se值例如时eSKSN=因为KNSSe=所以于是XLmg/eSLmg/23422897117114488.67.016.513.6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。用同样的方法求出在不同条件下的Se值，列表如下原始数据：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。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：1500m3/h、2400m3/h、3200m3/h；已知每个曝气池的实际需氧量为4039kg/d，而通过实验测定，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=4039/0.7=5770kg/d求总的供氧量：S=OS/EA=5770/0.18=32056kg/d求总的供气量：S=GS×0.21×1.331=0.28GSGS=32056/0.28=114486m3/d=4770m3/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1112m，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。例：某污水处理厂处理规模为21600m3/d，经预处理沉淀后BOD5为200mg/L，希望经过生物处理后的出水BOD5小于20mg/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）之比为0.8；（3）回流污泥悬浮固体浓度取10000mg/L；（4）曝气池中的MLSS取3000mg/L；（5）污泥泥龄取10d；（6）二沉池出水中含有12mg/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12mg/LX0.65=7.8mg/L可生物降解悬浮固体最终BODL=7.8X1.42=11mg/L可生物降解悬浮固体BODL换算为BOD5=11X0.68=7.5mg/L经处理后出水中要求的溶解性有机污染物，即Se为：7.5mg/L+Se≤20mg/L,Se≤12.5mg/L(2)计算曝气池容积：①按污泥负荷计算：取污泥负荷0.25kgBOD5/（kgMLSS•d）②按污泥泥龄计算：取Y=0.6kgMLSS/kgBOD5，Kd=0.08d-1经过计算，可取曝气池容积5700m3。(3)计算曝气池的水力停留时间：t=V/Q=5700/21600=0.264d-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：1350/0.8=1688kg/d②按污泥泥龄计算：③按排放湿泥体积计算：取剩余污泥密度为1.005g/mL，则每日排出的污泥体积为：MS=1710/0.01=171000kg,V=171000/1005=170.1m3(5)计算污泥回流比R:曝气池中悬浮固体(MLSS)浓度：3000mg/L，回流污泥浓度：10000mg/L，10000QR=3000(Q+QR)R=QR/Q=43%(6)计算曝气池的需氧量R:(7)空气量计算:如果采用鼓风曝气，设曝气池有效水深6.0m，曝气扩散器安装在距池底0.2m处，则扩散器上静水压为5.8m，其他相关参数选择如下：α值取0.7，β值取0.95，曝气设备堵塞系数F取0.8，采用管式微孔扩散设备，EA=18%，扩散器压力损失为4kPa，20℃水中溶解氧饱和度为9.17mg/L。扩散器出口处绝对压力：pd=p+9.8×103H=1.013×105+9.8×103×5.8=1.58×105Pa空气离开曝气池面时，气泡含氧体积分数为：20℃时曝气池混合液中平均氧饱和度为：将实际需氧量换算为标准条件下脱氧清水的充氧量：曝气池供气量为：如果选择三台风机，两用一备，则单台风机风量为3214m3/h。(8)鼓风机出口风压为：如果管道压力损失为5.5kPa，扩散器压力损失为4kPa，