第四章42活性污泥法影响因素即运行参数

§4.2活性污泥净化反应影响因素与设计、运行参数一、影响因素（营养、DO、pH、Temp、有毒物质etc.）二、主要设计、运行参数1.表示曝气池中混合液活性污泥数量的指标：MLSS、MLVSS2.表示二沉池活性污泥的沉降性能的指标：SV、SVI3.污泥龄θC4.污泥负荷－－曝气池中有机物与活性污泥比值的指标NS、NV5.有机污染物降解与活性污泥增长—活性污泥净增值量6.有机污染物降解与需氧—曝气池内混合液需氧量O2一、影响因数1.营养物质：碳源、氮源、无机盐类、某些生长素1）碳源：组成生物细胞的主要物质，对碳源的需求量较大，一般BOD5≥100mg/L2）氮源：组成细胞的重要元素，其需要量按BOD：N=100：5考虑3）盐类：必不可少（1）主要的无机盐类P：按BOD5:N:P=100:5:1考虑，它是微生物需要量最多的无机元素，约占全部无机盐元素的50%还有K、Ca、Fe、S等无机元素（2）微量无机元素（3）对于生活污水，BOD5:N:P的比值为100:5:1，但经沉淀池处理后比值提高，能达到BOD5:N:P=100:20:25dtdc3．DO——溶解氧1）曝气池在稳定运行时，微生物的耗氧速率（Rr即需氧速率）＝曝气器的供氧速率，其池中的溶解氧DO不变。2）曝气池中DO浓度大小将取决于：（1）生物絮体的大小：要求生物絮体大，则要求DO浓度高，DO才能扩散转移到生物絮体内部,反之则不能。对此要求DO浓度不低于2mg/L左右为好。（2）考虑冲击负荷与中毒的影响，以便于操作以了解供氧量的变化冲击负荷DO突然↓急性中毒慢性中毒DO逐渐增加DO突然↑dsststds0dtds4．水温：15～35℃之间20～30℃，效果好，活动旺盛，＜15℃，＞35℃，效果↓，活动弱，＜5℃，＞45℃，效果很差，5．pH值最佳的pH值为6.5～8.5当pH＜6.5，丝状菌繁殖，pH＜4.5，丝状菌占优势当pH＞9.0，代谢速率↓6．有毒物质主要是重金属，H2S、CN－、酚等，当超过一定浓度时，就会破坏细胞结构，抑制代谢。有毒物质的极限允许浓度见表4-4P105（1）MLSS浓度——混合液悬浮固体浓度〈混合液污泥浓度〉：mg/L混合液；g/L混合液；g/m3混合液；kg/m3混合液（2）MLVSS浓度——混合液挥发性悬浮固体浓度。0.75f，；0.75f：XXMLSSMLVSSfv对于城市污水对于生活污水二、主要设计—运行参数1.表示混合液中活性污泥数量的指标（曝气池）)L/gMLSS)L/LmSVgL1mLmin30L1SVI（（＝）（混合液中悬浮固体干重）容积（静沉后形成的活性污泥混合液经（1）SV（2）SVI2.表示活性污泥的沉降性能的评定指标（二沉池）●SVI在习惯上只称数字，而把单位略去●SVI值能够反映活性污泥的凝聚、沉降性能●要维持曝气池一定的MLSS（如3000mg/L）的情况下，SVI值越高，则要求的污泥回流比R就越大，但当SVI值高达400mL/g时，则难于用提高R来维持曝气池一定的MLSS浓度。见图4-8：SVI-MLSS-R之间关系，(Ｐ8).●城市污水，曝气池SVI介于70---100之间。0.6图4-8SVI值、MLSS及污泥回流比R三者之间的关系混合液悬浮物浓度（MLSS）（mg/L）0.42000010000.240003000SVI=50SVI=100SVI=3002.01.60.81.2污泥回流比RQ/QSVI=4001.41.01.8SVI=200SVI=150Xe)QwQ(QwXrX)d(XVXC曝气池内活性污泥总量式中——VX：每日排放污泥量——X3.θC——污泥龄（生物固体平均停留时间）。定义：曝气池内活性污泥总量（VX）与每日排放的污泥量（△X）之比。用θc表示。系统中每日增长的活性污泥量应等于每日排出的剩余污泥量（ΔX）,见图4-13θC的定义式（4－8）（4－7）将△X（4-7）式代入（4-8）式：图4-13完全混合活性污泥系统的物料平衡V、Se、XQSe回流污泥RQ、Se、Xr曝气池(Q-Qw)Se、XeQw、Xr剩余污泥二沉池处理水Xe)QwQ(QwXrVXC可忽略不计0XeQwXrVXCSVI10Xr6max（4-9）（4-10）经验公式(4-11)Xr是活性污泥特性和二沉池沉淀效果的函数。drsCKYN1(4-25)污泥龄与污泥去除负荷呈反比关系容积负荷污泥负荷BODNBODNVSd]/kgMLSSBOD[kgXVQSNFN5aSd/mBOD[kgVQSN35aV曝气池XNNSV4.曝气池中有机污染物与活性污泥比值的指标式中：Sa——污水中有机物浓度，mg/L；X——MLSS浓度，mg/L；V——曝气池容积，m3（4-13）Ns=f(SVI)见下图4-7（4-12）（4-14）活性污泥系统设计与运行至关重要的两个参数之一。BOD—污泥负荷Ns定义：曝气池内单位重量活性污泥在单位时间内能够接受并将其降解到预定程度的有机物量。BOD—容积负荷Nv定义：单位池容积在单位时间内，能够接受并将其降解到预定程度的有机物量。01002005004003002.52.00.51.52.50SVI高负荷BOD-污泥负荷率(kgBOD/kgMLSS·d)图4-7污泥负荷与SVI值之间的关系一般负荷低负荷选定适宜的BODNs:0.2—0.5kg/kgMLSS.d为一般负荷区0.1kg/kgMLSS.d为低负荷区1.5-2.5kg/kgMLSS.d为高负荷区0.5-1.5kg/kgMLSS.d为污泥膨胀区，一般不取。1.00.5SSNVe曝气池污泥增长速率沉淀性能变差有机物降解速率SeVNS沉淀性能变好有机物降解速率污泥增长速率曝气池bXaSXrraeSSS07.0)1.0~05.0(075.0~07.0)k(b5.04.0)65.0~5.0(73.0~49.0)Y(ad城市污水：～城市污水：对于生活污水：曝气池内，微生物代谢污水中的有机物，同时活性污泥得到增长。(1)活性污泥微生物在曝气池内每日净增殖量ΔX（kg/d），它是微生物合成反应和内源代谢的综合结果，即式中：a——污泥产率（污泥转换率）Sr——污水中被降解、去除的有机污染物量（BOD），kg/dX——曝气池混合液含有的活性污泥量，kg/db——自身氧化率（衰减系数），d－1（4-15）5.有机物降解与活性污泥增长动力学（4-16）a，b以MLSS为基础，Y，Kd以MLVSS为基础esgdtdxdtdxdtdxusdtdsYdtdx——()udsdt式中活性污泥微生物对有机物的降解速度利用速度(2)曝气池内活性污泥微生物的净增殖量ΔX（kg/d）1）单位曝气池容积内活性污泥的净增殖速度：净增殖速度合成速度内源代谢速（4-18）Y——污泥产率系数：MLVSSkg数/1kgBOD对于生活污水：Y＝0.5～0.65而合成速度（4-17）式中：Kd——微生物自身氧化率（衰减系数），d-1对于生活污水：Kd＝0.05～0.1vdeXKdtdx而内源代谢速度vdugXKdtdsYdtdx均为常数在曝气池稳定运行时ugdtds、dtdx，2）活性污泥微生物净增殖的基本方程式：Xv——MLVSS(4-20)(4-19)vdeavVXK)SS(YQXkg/dVSS，）（——Xv的排放每日增长kg/d，——)SS(Qea每日有机物降解量MLVSSX，kg——VXvv悬浮固体总量曝气池内混合液挥发性dvrvvKVXQSYVXX3）在曝气池中MLVSS的净增殖量ΔXv（4-21）将（4-21）式各项除以VXv得（4-22）式中：CXVXΔ·=剩余污泥量，可按下列公式计算(规范)：1、按污泥泥龄计算（6.10.3－1）2、按污泥产率系数、衰减系数及不可生物降解和惰性悬浮物计算△X＝YQ（So－Se）－KdVXV＋fQ（SSo－SSe）（6.10.3－2）式中：△X——剩余污泥量（kgSS/d）；V——生物反应池的容积（m3）；X——生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度（gMLSS/L）；Y——污泥产率系数（kgVSS/kgBOD5）20℃时为0.4～0.8；Q——设计平均日污水量（m3/d）；So——生物反应池进水五日生化需氧量（kg/m3）；Se——生物反应池出水五日生化需氧量（kg/m3）；kd——衰减系数(d-1)；XV——生物反应池内混合液挥发性悬浮固体平均浓度（gMLVSS/L）；f——SS的污泥转换率，宜根据试验资料确定，无试验资料时可取0.5～0.7（gMLSS/gSS）；SSo——生物反应池进水悬浮物浓度（kg/m3）；SSe——生物反应池出水悬浮物浓度（kg/m3）。CvrvearsVXQSVX)SS(QNdrsvvKYNVXXCvv1VXXdrsCKYN1(3)Nrs——BOD－污泥去除负荷率[kgBOD5/kgMLSS•d]则（4-22）式可写为：而（4-25）（4-23）（4-24）dvrvvKVXQSYVXX污泥龄与污泥去除负荷呈反比关系1.06～1.02：KKNt20tt20ddtcrs与vvCvrsXVXXdtdxN当tSSV)SS(QNeaearv（4-25）式分析Nrv——BOD－污泥容积去除负荷率[kgBOD5/m3•d]a、b一般在工程设计与运行中应用，并以MLSS为基准考虑Y、Kd一般在科研和学术探讨上应用，且以MLVSS为计算基准6．有机物得降解与需氧——曝气池内混合液需氧量O2的计算（kgO2/d）〈1〉需氧量O2（R）的计算O2=R=a'QSr+b'VXV（kgO2/d）（4－26）对有机物氧化分解微生物内源代谢的自身氧化需氧式中：O2、R——混合液需氧量（kgO2/d）a'——微生物氧化分解有机物的需氧率对于生活污水：0.42～0.53O2kg数/1kgBODb'——微生物每天自身氧化的需氧率对于生活污水：0.188～0.11O2kg数/1kgMLVSS•dV——曝气池容积m3XV——MLVSS，kg/m3将（4－26）式中各项均除以VXV得出：（4－27）将（4－26）式各项均除以得出：（4－28）〈2〉分析：•——单位重量活性污泥的需氧量，[kgBOD5/kgMLSS•d]•——每降解1kgBOD的需氧量，（kgO2/kgBOD•d）bNabVXQSarsVrV2VXObNabVXQSaVXOrsvrv2rsrVr2N1QSVXQSObabaV2VXOr2QSO•当Nrs高，θC短，则每kg污泥需氧量就大，即单位曝气池容积的需氧量就多，曝气强度要大。反之亦然。（4－27）公式•当Nrs高，θC短，去除每kgBOD的需氧量就少，这是因为合成后的微生物自身氧化少，需氧量较少，同时有一部分有机物被活性污泥吸附而来未代谢就随剩余污泥排出曝气系统，而未消耗氧。（4－28）一句话来说就是负荷高时，曝气强度大但总供氧量少〈3〉Y、Kd与a´、b´的确定•由公式（4-25）作图4-9（P112）确定Y、Kd•由公式（4-26）作图4-10（P113）确定a´、b´06规范:曝气池的污水需氧量，宜按下列公式计算：O2=0.001aQ(So－Se)－c△XV式中：O2—污水需氧量（kgO2/d）；Q—生物反应池的进水流量（m3/d）；So—生物反应池进水五日生化需氧量浓度（mg/L）；Se—生物反应池出水五日生化需氧量浓度（mg/L）；△XV—排出生物反应池系统的微生物量；（kg/d）；a—碳的氧当量，当含碳物质以BOD5计时，取1.47；c—常数，细菌细