125活性污泥法过程设计计算132673c56137ee06eff91829

§12-5活性污泥法过程设计•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活性污泥法过程设计•过程设计计算对象：曝气池、二沉池、曝气设备、回流设备等及污泥处理处置。•设计主要依据：水质水量资料•生活污水或生活污水为主的城市污水：成熟设计经验•工业废水：试验研究设计参数•主要设计内容：•1.工艺流程选择•2.曝气池容积和构筑物尺寸的确定•3.二沉池澄清区、污泥区的工艺设计•4.供氧系统设计•5.污泥回流设备设计§12-5活性污泥法过程设计•一、曝气池容积设计计算•1.工艺流程的选择•工艺流程的选择是设计关键问题,详细调查基础上进行技术、经济比较，得到合理流程。•主要调查研究和收集的基础资料：•①污水水量水质条件:水量-处理规模，注意收集率和地下水渗入量;水质决定流程和处理程度。•②接纳污水的对象资料•③气象水文资料•④污水处理厂厂址资料:厂址地形资料；厂址地质资料•⑤剩余污泥出路§12-5活性污泥法过程设计•一、曝气池容积设计计算•2.池型的选择•推流理论上优于完全混合，由于充氧设备能力限制及纵向混合的存在，实际上推流和完全混合处理效果相近。若能克服上述缺点，则推流比完全混合好。•完全混合抗冲击负荷的能力强。•根据进水负荷变化情况、曝气设备的选择、场地布置、设计者的经验综合确定。•在可能条件下，曝气池的设计要既能按推流方式运行，也能按完全混合方式运行，或者两种运行方式结合，增加运行灵活性。§12-5活性污泥法过程设计•一、曝气池容积设计计算•3.池容积设计计算•(1)有机负荷法•①活性污泥负荷法•活性污泥负荷率(Ls)：•反应池体积为：•室外排水设计规范体积公式：•Q—与曝气时间相当的平均进水流量•S0—曝气池进水的平均BOD5值0()()sQSFLMXV基质量微生物总量0sQSVXL0()esQSSVXL§12-5活性污泥法过程设计•一、曝气池容积设计计算•3.池容积设计计算•②容积负荷法•容积负荷：单位容积曝气区单位时间内所能承受的BOD5量，即：•曝气池容积：•Q、LV已知，X、LS、LV参考规范0VQSLV0VQSVL§12-5活性污泥法过程设计•一、曝气池容积设计计算•3.池容积设计计算•(2)污泥龄法00()(1)()(1)ecdcecdcYQSSXVKYQSSVXK§12-5活性污泥法过程设计•二、剩余污泥量计算•1.按污泥龄计算•ΔX-每天排出的总固体量，g(vss)/d;cXVX§12-5活性污泥法过程设计•二、剩余污泥量计算•2.根据污泥产率系数或表观产率系数计算•ΔXV-每日增长的挥发性活性污泥量,kg/d0vedVXYSSQKVX0VobseXYSSQ§12-5活性污泥法过程设计•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•a'-分解有机物过程的需氧率kg(O2)/kg(BOD5)•Sr-被降解有机物量(S0-Se)•b'-内源代谢需氧率，kg(O2)/kg(MLSS)·d•生活污水a'为0.42-0.53，b'为0.19-0.11''2rVOaQSbVX§12-5活性污泥法过程设计•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•高BOD5负荷下，泥龄较短，降解单位质量的BOD5需氧量就低。因为一部分被吸附而未被摄入体内的有机物随剩余污泥排出；同时，微生物内源代谢弱，需氧也较低。•低BOD5负荷时，泥龄较长，有机物降解较彻底，内源代谢作用时间长，降解单位质量BOD5需氧量就高。''''2VrrsVXObabaQSQSL''''2rsVVOQSabaLbVXVX§12-5活性污泥法过程设计•三、需氧量设计计算•2.微生物对有机物的氧化分解需氧量•bCOD-污水的可生物降解基质浓度;•1.42-污泥的氧当量系数，•假定细胞组成C5H7NO2,氧化单位质量微生物需氧量：201.42eOQbCODbCODX5722232552CHNOOCONHHO1135321x5321.42113x•进水总COD分为活性生物体COD和有机基质COD。活性生物体包括自养菌、异养菌和聚磷菌。有机基质依据其生物可降解性分为可生物降解BCOD和不可生物降解UBCOD。UBCOD进一步划分为溶解性惰性组分S1和颗粒性惰性组分X1。S1在活性污泥系统中不发生变化，直接流出系统，X1能够被污泥捕集，通过剩余污泥排放去除。BCOD分为快速易降解RBCOD（SS）和慢速降解SBCOD（XS）。速率相差约1个数量级。这种划分对设计方案脱氮除磷功能的预测和控制策略开发非常重要。XS由细小颗粒物、胶体和溶解性有机大分子组成，生活污水主要是前两者。由于胶体物质能够被活性污泥很快吸附而从液相中去除，其归宿与颗粒物相联系，因此模拟生物反应器可以把所有的胶体和颗粒性可降解COD归为XS。§12-5活性污泥法过程设计•三、需氧量设计计算•2.微生物对有机物的氧化分解需氧量•污水中可生物降解的有机物量常以BOD5表示，如近似以BODL代替bCOD，折算为有机物完全氧化的需氧量BODL，耗氧系数为0.1时,BOD5＝0.68BODL,(BOD5约占总BOD的70%)则：021.420.68eVQSSOX0()0.68eLQSSBODBODL与BOD5§12-5活性污泥法过程设计•三、需氧量设计计算•2.微生物对有机物的氧化分解需氧量•空气中氧含量23.2%，氧密度1.201kg/m3。将氧量除以氧密度和空气中氧含量，既为所需空气量。•目前推流式和完全混合式曝气池实际效果差不多，完全混合的计算模式也可用于推流曝气池的计算。§12-5活性污泥法过程设计•例12-1•处理污水量为21600m3/d，初沉后BOD5为200mg/L，希望经生物处理后出水BOD5小于20mg/L。该地区大气压为标准压力，确定曝气池体积，剩余污泥量和需氧量。相关参数按下列条件:•①曝气池污水温度为20℃；•②曝气池中MVLSS同MLSS之比为0.8。•③回流污泥SS浓度为10000mg/L；•④曝气池中的MLSS为3000mg/L；•⑤设计的θc为10天；•⑥出水中含有12mg/L的TSS，其中VSS(可生化)占65%。•⑦污水中含有足够的生化反应所需的氮、磷和其它微量元素；§12-5活性污泥法过程设计•例12-1•解：(1)估计出水中溶解性BOD5浓度•出水中总BOD5=出水中溶解性BOD5+出水中悬浮固体中BOD5•①悬浮固体中可生化部分:0.65×12=7.8(mg/L)•②可生化悬浮固体的最终BODL=12×0.65×1.42＝11(mg/L)•③可生化悬浮固体的BODL化为BOD5＝0.68×11＝7.5(mg/L)•④确定生物处理后要求的出水溶解性BOD5，即Se：•Se+7.5mg/L≤20mg／L，Se≤12.5mg/L§12-5活性污泥法过程设计•例12-1•(2)计算曝气池的体积•①按污泥负荷计算•参考表12-1(p118)，污泥负荷取0.25kg(BOD5)/kg(MLSS)·d,按平均流量计算：032160020012.554000.253000eSQSSVmLX§12-5活性污泥法过程设计•例12-1•(2)计算曝气池的体积•②按污泥龄计算：•取Y=0.6kg(MLVSS)/kg(BOD5),Kd=0.08d-1,表12-2，p125。公式12-62，其中X为挥发性悬浮固体浓度：•曝气池容积可以取5700m303216000.61020012.55625130000.810.0810ceVdQYSSVmXK§12-5活性污泥法过程设计•例12-1•(3)计算曝气池水力停留时间•停留时间：57000.2646.3321600VtddhQ§12-5活性污泥法过程设计•例12-1•(4)计算每天排除的剩余活性污泥量•①按表观污泥产率计算,12-18式：•系统排除的以挥发性悬浮固体计的干污泥量(12-67式)•计算总排泥量MLVSS/MLSS=80%：0.60.333110.0810obsdcYYK300.3332160020012.510/1350/obseXYQSSkgdkgd1350/1688/0.8Xkgdkgd§12-5活性污泥法过程设计•例12-1•(4)计算每天排除的剩余活性污泥量•②按污泥泥龄计算(12-63式)•③排放湿污泥量计算：•剩余污泥含水率按99%计算，每天排放湿泥量(水比重1000kg/m3)：V·ρ·c=1710，1000V×(1-99%)=171035700300010/1710/10cVXXkgdkgd3317101.711.711711000100%99%ttmm干泥，§12-5活性污泥法过程设计•例12-1•(5)计算回流污泥比•假定从二沉池出水所挟带的活性污泥量、剩余污泥排放量及污泥增长量都可以忽略不计,在稳态下，单位时间进入二沉池的污泥量将等于二沉池的底流排泥量.•RRRXQQXQ30001000043%RRRQQQQRQ§12-5活性污泥法过程设计•例12-1•(6)计算曝气池需氧量•根据12-73式：021.420.68eVQSSOX3022160020012.5101.421.4213504039/0.680.68eVQSSOXkgd§12-5活性污泥法过程设计•例12-1•(7)空气量计算•鼓风曝气池有效水深最小为3m,最大为9m，取6.0m，扩散器装于距池底0.2m，则扩散器上静水压5.8m。α取0.7,β取0.95,ρ=1(p132),设曝气设备堵塞系数F取0.8(p132),采用微孔扩散设备，EA=18%，扩散压力损失4kPa(p133),20℃水中溶解氧饱和浓度9.17mg/L。•扩散器出口绝对压力(p133)：35359.8101.013109.8105.81.5810dppHPa§12-5活性污泥法过程设计•例12-1•(7)空气量计算•空气离开曝气池面时，气泡含氧体积分数(p132):•20℃时曝气池中平均氧饱和度(p131):0211100%792112110.18100%17.9%792110.18AAEE05552.02610421.581017.99.1711.06/2.0261042dssPccmgL§12-5活性污泥法过程设计•例12-1•(7)空气量计算•将需氧量换算为标准条件下(20℃，脱氧清水)充氧量(p132)：•曝气池供气量(p133):•如选用三台风机，两用一备，则单机风量：3214m3/h(54m3/min).2(20)2(20)()(2020)1.02440399.170.70.95111.062.01.0240.87775/324/sTsTOcOccFkgdkgh33246427/0.280.2818%ssAOGmhE§12-5活性污泥法过程设计•例12-1•(8)鼓风机出口风压计算：•选择一条最不利空气管路计算空气管的沿程和局部压力损失，如果管路压力损失5.5kPa，扩散器压力损失4kPa，则出口风压p(p133):5.89.845.5369.3dfpHhhkPa