活性污泥工艺的设计计算方法探讨
时间:2013-01-02 12:41 作者: 点击: 276次
活性污泥工艺是城市污水处理的主要工艺.但另一方面.这种混淆并非不可能.盲目套用国外的参数值肯定是不行的.按照处理要求和处理厂规模的不同而采用不同的泥龄.剩余污泥量是每天从
--> 内容摘要对活性污泥工艺的三种设计计算方法：污泥负荷法、泥龄法、数学模型法的优缺点进行了评述，建议现阶段推广采用泥龄法进行设计计算，并对泥龄法基本参数的选用提出了意见。
活性污泥工艺是城市污水处理的主要工艺，它的设计有三种：污泥负荷法、泥龄法和数学模型法。三种在操作上难易程度不同，结果的精确度不同，直接关系到设计水平、基建投资和处理可靠性。正因为如此，国内外专家都在进行大量细致的，力求找出一种精确度更高而又便于操作的。
1 污泥负荷法
这是国内外最流行的设计，几十年来，运用该法设计了成千上万座污水处理厂，充分说明它的正确性和适用性。但另一方面，这种也存在一些，甚至是比较严重的缺陷，了设计的精确性和可操作性。
污泥负荷法的式为［1］：
V=24LjQ／1000F w N w=24LjQ／1000Fr (1)
污泥负荷法是一种经验法，它的最基本参数Fw(曝气池污泥负荷)和Fr(曝气池容积负荷)是根据曝气的类别按照以往的经验设定，由于水质千差万别和处理要求不同，这两个基本参数的设定只能给出一个较大的范围，例如我国的规范对普通曝气推荐的数值为：
Fw=0.2～0.4 kgBOD/(kgMLSS·d)
Fr=0.4～0.9 kgBOD/(m3池容·d)
可以看出，最大值比最小值大一倍以上，幅度很宽，如果其他条件不变，选用最小值算出的曝气池容积比选用最大值时的容积大一倍或一倍以上，基建投资也就相差很多，在这个范围内取值完全凭经验，对于经验较少的设计人来说很难操作，这是污泥负荷法的一个主要缺陷。
污泥负荷法的另一个是单位容易混淆，譬如我国设计规范中Fw的单位是
kgBOD/(kgMLSS·d)，但设计手册中则是kgBOD/(kgMLVSS·d)，这两种单位相差很大。MLSS是包括无机悬浮物在内的污泥浓度，MLVSS则只是有机悬浮固体的浓度，对于生活污水，一般MLVSS=0.7MLSS，如果单位用错，算出的曝气池容积将差30%。这种混淆并非不可能，例如我国设计手册中推荐的普通曝气的Fw为0.2～0.4kgBOD/(kgMLVSS·d)［2］，其数值和设计规范完全一样，但单位却不同了。设计中经常遇到不知究竟用哪个单位好的，特别是设计经验不足时更是无所适从，加上近年来污水脱氮提上了日程，当污水要求硝化、反硝化时，Fw、Fr取多少合适呢?
污泥负荷法最根本的是没有考虑到污水水质的差异。对于生活污水来说，SS和BOD浓度大致有数，MLSS与MLVSS的比值也大致差不多，但结合各地的实际情况来看，城市污水一般包含50%甚至更多的废水，因而污水水质差别很大，有的SS、BOD值高达300～400 mg/L，有的则低到不足100 mg/L，有的污水SS/BOD值高达2以上，有的SS值比BOD值还低。污泥负荷是以MLSS 为基础的，其中有多大比例的有机物反映不出来，对于相同规模、相同工艺、相同进水BOD浓度的两个厂，按污泥负荷法曝气池容积是相同的，但当SS/BOD值差异很大时，MLVSS也相差很大，实际的生物环境就大不相同，处理效果也就明显不同了。
综上所述，污泥负荷法有待改进。因此，国际水质污染与控制协会(IAWQ)组织各国专家，于1986年首次推出活性污泥一号模型(简称ASM1)［3］，1995年又推出了活性污泥二号模型(简称ASM2)［4、5］。
2 数学模型法
数学模型法在上是比较完美的，但在具体上则存在不少，这主要是由于污水和污水处理的复杂性和多样性，即使是简化了的数学模式，起来也相当困难，从而阻碍了它的推广和。到为止，数学模型法在国外尚未成为普遍采用的设计，而在我国还没有实际于工程，仍停留在阶段。
数学模型法的主要是模型中有很多系数和常数，ASM1中有13个，ASM2中有19个，它们都需要设计人员根据实际污水水质和处理工艺的要求确定具体数值，其中多数要经过大量监测后才能得出，而且不同的污水有不同的数值。由于污水水质多变，确定这些参数很困难，如果这些参数有误，就直接到结果的精确性和可靠性。国外已经提出了这些参数的数值，但我国的污水成分与国外有很大差别，特别是污水中的有机物成分差别很大，盲目套用国外的参数值肯定是不行的。因此，要将数学模型法于我国的污水处理设计，必须组织力量监测各种污水水质，确定有关参数，才有可能把数学模型实用化。然而，从我国情况看，数据和积累恰恰是最大的薄弱环节之一，我国已运转的城市污水处理厂有上百座，至今连一些最基本的数据都难以确定，更不用说数学模型法所需的各种数据了，显然，要在我国数学模型法还需做大量的工作，还需要相当长的时间。
3 泥龄法
3.1泥龄法的计算式
设计规范中提出了按泥龄计算曝气池容积的计算公式［1］：
V=［24QθcY(Lj-Lch)／1 000Nwv(1+Kdθc) (2)
设计规范对式中几个关键参数提出了推荐值：
Y=0.4～0.8(20℃，有初沉池)
Kd=0.04～0.075(20℃)
当水温变化时，按下式修正：
Kdt=K d20(θt)t-20(3)
式中θt——温度系数，θt=1.02～1.06
θc——高负荷取0.2～2.5，中负荷取5～15，低负荷取20～30 可以看出，它们的取值范围都很宽，Y值的变化幅度达100%，Kd值的变化幅度达87.5%，θc 值的变化幅度从50%到几倍，实际计算时很难取值，这也是泥龄法在我国难以推广的原因之一。
为了使泥龄计算法实用化，笔者根据自己的设计体会，建议采用德国使用的ATV标准中的计算公式，并对式中的关键参数取值结合我国具体情况适当修改。实践证明，按该公式计算概念清晰，特别便于操作，计算结果都能满足我国规范的要求，不失为一种简单、可信而又十分有效的设计计算。其基本计算公式为：
V=24QθcY(Lj-Lch)／1000Nw (4)
式中Y——污泥产率系数(kgSS/kgBOD)
Q、Lj、Lch值是设计初始条件，是反映原水水量、水质和处理要求的，在设计计算前已经
确定。
泥龄θc是指污泥在曝气池中的平均停留时间，其数值为：
θc=VN w／W (5)
式中W——剩余污泥量，kgSS/d
W=24QY(Lj-Lch)／1000 (6)
根据以上计算式，采用泥龄法设计计算活性污泥工艺时，只需确定泥龄θc、剩余污泥量W(或污泥产率系数Y)和曝气池混合液悬浮固体平均浓度Nw(MLSS)即可求出曝气池容积V。与污泥负荷法相比，它用泥龄θc取代Fw或Fr作为设计计算的最基本参数，与数学模型法相比，它只需测定一个污泥产率系数Y，而不需测定13或19个参数数据。
3.2泥龄的确定
泥龄是根据同时又参照经验的累积确定的，按照处理要求和处理厂规模的不同而采用不同的泥龄，德国ATV标准中单级活性污泥工艺污水处理厂的最小泥龄数值见表1。
表中对规模小的污水厂取大值，是考虑到小厂的进水水质变化幅度大，运行工况变化幅度大，因而选用较大的安全系数。
泥龄反映了微生物在曝气池中的平均停留时间，泥龄的长短与污水处理效果有两方面的关系：一方面是泥龄越长，微生物在曝气池中停留时间越长，微生物降解有机污染物的时间越长，对有机污染物降解越彻底，处理效果越好；另一方面是泥龄长短对微生物种群有选择性，因为不同种群的微生物有不同的世代周期，如果泥龄小于某种微生物的世代周期，这种微生物还来不及繁殖就排出池外，不可能在池中生存，为了培养繁殖所需要的某种微生物，选定的泥龄必须大于该种微生物的世代周期。最明显的例子是硝化菌，它是产生硝化作用的微生物，它的世代周期较长，并要求好氧环境，所以在污水进行硝化时须有较长的好氧泥龄。当污水反硝化时，是反硝化菌在工作，反硝化菌需要缺氧环境，为了进行反硝化，就必须有缺氧段(区段或时段)，随着反硝化氮量的增大，需要的反硝化菌越多，也就是缺氧段和缺氧泥龄要加长。上述关系的量化已体现在表1中。
无硝化污水处理厂的最小泥龄选择4～5 d，是针对生活污水的水质并使处理出水达到BOD=30 mg/L和SS=30 mg/L确定的，这是多年实践经验的积累，就像污泥负荷的取值一样。
有硝化的污水处理厂，泥龄必须大于硝化菌的世代周期，设计通常采用一个安全系数，以确保硝化作用的进行，其计算式为：
θc=F（1／μo）(7)
式中θc——满足硝化要求的设计泥龄，d
F——安全系数，取值范围2.0～3.0，通常取2.3
1/μo——硝化菌世代周期，d
μo——硝化菌比生长速率，d-1
μo=0.47×1.103(T-15)(8)
式中T——设计污水温度，北方地区通常取10 ℃，南方地区可取11～12 ℃
代入式(8)得：
μo=0.47×1.103(10-15)=0.288/d
再代入式(7)得：
θc=2.3×1／0.288=7.99 d
计算所得数值与表1中的数值相符。
表1是德国标准，但它的依据和经验积累具有普遍意义，并不随水质变化而改变，因此笔者认为可以在我国设计中。
在污泥负荷法中，污泥负荷是最基本的设计参数，泥龄是导出参数。而在泥龄法中，泥龄是最基本的设计参数，污泥负荷是导出参数，两者呈近似反比关系：
θcFw=L j／Y(L j-Lch) (9)
式中污泥产率系数Y是泥龄θc的函数。
3.3污泥产率系数的确定
采用泥龄法进行活性污泥工艺设计时，准确确定污泥产率系数Y是十分重要的，从式(4)中看出，曝气池容积与Y值成正比，Y值直接曝气池容积的大小。
式(6)给出了Y值和剩余污泥量W的关系，剩余污泥量是每天从生物处理系统中排出的污泥量，它包括两部分：一部分随出水排除，一部分排至污泥处理系统，其式为：
W=24QN ch／1000+Q s N s(10)
式中Nch——出水悬浮固体浓度，mg/L
Qs——排至污泥处理系统的剩余污泥量，m3/d
Ns——排至污泥处理系统的剩余污泥浓度，kg/m3
剩余污泥量最好是实测求得。从式(10)可以看出，对于正常运行的污水处理厂，Q、Nch、Qs 及Ns值都不难测定，这样就能求出W和Y值。在于设计时还没有污水处理厂，只有参照其他类似污水处理厂的数值。由于污水水质不同，处理程度及环境条件不同，各地得出的Y值不可能一样，特别是很多城市污水处理厂由于资金短缺等原因，运行往往不正常，剩余污泥量W的数值也测不准确，这势必设计的精确性和可靠性。
从上，污泥产率系数与原水水质、处理程度和污水温度等因素有关。首先，污泥产率系数本来的含义是一定量BOD降解后产生的SS。由于是有机物降解产物，这里的SS应该是VSS，即挥发性悬浮固体，但污水中还有相当数量的无机悬浮固体和难降解有机悬浮固体，它们并未被微生物降解，而是原封不动地沉积到污泥中，结果产生的SS将大于真正由BOD降解产生的VSS，因此在确定污泥产率系数时，必须考虑原水中
无机悬浮固体和难降解有机悬浮固体的含量。其次，随着处理程度的提高，污泥泥龄的增长，有
机物降解越彻底，微生物的衰减也越多，这导致剩余污泥量的减少。至于水温，是生化过程的重要因素，水温增高，生化过程加快，将使剩余污泥量减少。对于各种因素的，可根据通过实验建立数学方程式，其结果如经受住实践的检验，就可用于实际工程。德国已经提出了这样的方程式，按这个方程式出的Y值已正式写进ATV标准中。
Y=0.6(Nj／Lj+1)-0.072×0.6θc×F T／1+0.08θc×FT(11)
F=1.072(T-15) (12)
式中Nj ——进水悬浮固体浓度，mg/L
FT——温度修正系数
T——设计水温，与前面的取相同数值
可以看出，Nj/Lj值反映了污水中无机悬浮固体和难降解悬浮固体所占比重的大小，如果它们占的比重增大，剩余污泥量要增加，Y值也就增大了。θc值污泥的衰减，θc值增长，污泥衰减得多，Y值相应减少。温度的体现在FT值上，水温增高，FT值增大，Y值减小，也就是剩余污泥量减少。
这个方程式对我国具有价值。由于我国的生活习惯与西方国家差异很大，污水中有机物比重低，有机物中脂肪比例低，碳水化合物比例高，因而产泥量也不会完全相同。根据国内已公布的数据和笔者的经验，我国活性污泥工艺污水处理厂的剩余污泥产量比西方国家要少，因此，式(11)中须乘上一个修正系数K：
Y=K×0.6(NjLj+1)-［（0.072×0.6θc×FT）／（1+0.08θc×FT）(13) 一般取K＝0.8～0.9。
在缺乏我国自己的Y值式的情况下，笔者认为采用式(13)Y值是可行的。
3.4 MLSS的确定
不管采用哪种设计，都需要合理确定MLSS。在其他条件不变的情况下，MLSS增大一倍，曝气池容就减小一倍；MLSS减小一倍，曝气池容就增大一倍。它直接基建投资，因此需要慎重确定。
在设计规范和手册中，对MLSS值推荐了一个选用范围，如普通曝气是1.5～2.5 kg/m3，延时曝气是2.5～5.0 kg/m3，变化幅度都比较大，设计时不好操作。为了选定合适的MLSS值，有必要弄清它的因素。
MLSS不能选得过低，主要有三个原因：
①MLSS过低，曝气池容积V就要相应增大，在上不利。
②MLSS过低，曝气池中容易产生泡沫，为了防止泡沫，一般需保持2 kg/m3以上的污泥浓度。
③当污泥浓度很低时，所需氧量较少，如MLSS过低，池容增大，单位池容的供气量就很小，有可能满足不了池内混合的要求，势必额外增加搅拌设备。MLSS也不能选得过高，主要是因为：
①要提高MLSS，必须相应增加污泥回流比，降低二沉池表面负荷，加长二沉池停留时间，这就要求增大二沉池体积和回流污泥能耗。把曝气池、二沉池和回流污泥泵房作为一个整体来考虑，为使造价和运行费用总价最低，污泥回流比通常限制在150%以内。对于一般城市污水，二沉池的回流污泥浓度通常为4～8 kg/m3，若按最高值约8 kg/m3计，回流比为150%时的曝气池内MLSS为4.8kg/m3，实际设计中MLSS最高一般不超过4.5kg/m3。
②污水的性质和曝气池运行工况对MLSS有巨大，如果污水中的成分或曝气池的工况有利于污泥膨胀，污泥指数SVI值居高不下(如SVI＞180 mL/g)，回流污泥浓度就会大大降低，MLSS
就必须选择低值。
根据以上，在选定MLSS时要照顾到各个方面：
①泥龄长、污泥负荷低，选较高值；泥龄短、污泥负荷高，选较低值；同步污泥好氧稳定时，选高值。
②有初沉池时选较低值，无初沉池时选较高值。
③SVI值低时选较高值，高时选较低值。
④污水浓度高时选较高值，低时选较低值。
⑤合建反应池(如SBR)不存在污泥回流，选较高值或高值。
⑥核算搅拌功率是否满足要求，如不满足时要进行适当调整。
德国ATV标准对MLSS值规定了选用范围，有硝化和无硝化时其MLSS值是一样的，这不完全符合我国具体情况。我国城市污水污染物浓度通常较低，在无硝化(泥龄短)时如果MLSS值过高，有可能停留时间过短，不利于生化处理，故将无硝化时的MLSS值降低0.5kg/m3，推荐的MLSS
值列于表2。
3.5泥龄法的优缺点
①泥龄法是经验和相结合的设计，泥龄θc和污泥产率系数Y值的确定都有充分的依据，又有经验的积累，因而更加准确可靠。
②泥龄法很直观，根据泥龄大小对所选工艺能否实现硝化、反硝化和污泥稳定一目了然。
③泥龄法的中只使用MLSS值，不使用MLVSS值，污泥中无机物所占比重的不同在参数Y值中体现，因而不会引起两者的混淆。
④泥龄法中最基本的参数——泥龄θc和污泥产率系数Y都有变化幅度很小的推荐值和计算值，操作起来比选定污泥负荷值更方便容易。
⑤泥龄法不像数学模型法那样需要确定很多参数，使操作大大简化。
⑥计算污泥产率系数Y值的方程式是根据德国的污水水质和实验得出的，结合我国情况在时需乘以一个修正系数。
4 结论
①活性污泥工艺的设计计算有必要从污泥负荷法逐步向泥龄法过渡，最终过渡到数学模型法。在数学模型法实用化之前，泥龄法将发挥重要作用。
②按泥龄法计算用式(4)，该式与设计规范中的计算式相比，Nw与Nwv的转换和污泥衰减的在Y值的计算中考虑，这样意义更加清晰，使用起来更加方便。
③德国ATV标准中推荐的泥龄选用数据(见表1)是根据有机物降解和微生物生长结合实
际经验产生的，不涉及污水的具体水质变化，在我国有实用价值。
④污泥产率系数Y值的计算式(11)有充分的依据，但它是用德国污水实验得出的，为了适用于我国，须乘以修正系数，修正后的计算式(13)可用于实际设计计算。
⑤MLSS的取值在设计规范中有规定，但范围较大，不太好操作，建议参照表2中的数据选用，相互对比检验。
⑥建议对我国有一定代表性的城市污水进行实验，推出自己的Y值计算方程式，使泥龄法的实用基础更加扎实可靠。
：
［1］GBJ 14—87，室外排水设计规范［S］.
［2］给排水设计手册［M］.北京：建筑出版社，1986.
［3］陈立.EFOR程序的仿真模拟功能［J］.给水排水，1998，14(5)：15-18.
［4］汪慧贞，吴俊奇.活性污泥数学模型的和使用［J］.给水排水，1999，15(5)：20-21.
［5］杨青，甘树应，陈季华，等.活性污泥3号模型(ASM3)简介［J］.
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活性污泥法的基本原理 一．基本概念和工艺流程 （一）基本概念 1．活性污泥法：以活性污泥为主体的污水生物处理。 2．活性污泥：颜色呈黄褐色，有大量微生物组成，易于与水分离，能使污水得到净化，澄清的絮凝体 （二）工艺原理 1．曝气池：作用：降解有机物（BOD5） 2．二沉池：作用：泥水分离。 3．曝气装置：作用于①充氧化②搅拌混合 4．回流装置：作用：接种污泥 5．剩余污泥排放装置：作用：排除增长的污泥量，使曝气池内的微生物量平衡。 混合液：污水回流污泥和空气相互混合而形成的液体。 二．活性污泥形态和活性污泥微生物 （一）形态： 1、外观形态：颜色黄褐色，絮绒状 2．特点：①颗粒大小：0.02－0.2mm ②具有很大的表面积。③含水率>99%，C<1%固体物质。④比重1.002－1.006，比水略大，可以泥水分离。 3.组成：
有机物：{具有代谢功能，活性的微生物群体Ma {微生物内源代谢，自身氧化残留物Me {源污水挟入的难生物降解惰性有机物Mi 无机物：全部有原污水挟入Mii （二）活性污泥微生物及其在活性污泥反应中作用 1．细菌：占大多数，生殖速率高，世代时间性20-30分钟； 2．真菌：丝状菌→污泥膨胀。 3．原生动物 鞭毛虫，肉足虫和纤毛虫。 作用：捕食游离细菌，使水进一步净化。 活性污泥培养初期：水质较差，游离细菌较多，鞭毛虫和肉足虫出现，其中肉足虫占优势，接着游泳型纤毛虫到活到活性污泥成熟，出现带柄固着纤毛虫。 ☆原生动物作为活性污泥处理系统的指示性生物。 4．后生动物：（主要指轮虫） 在活性污泥处理系统中很少出现。 作用：吞食原生动物，使水进一步净化。 存在完全氧化型的延时曝气补充中，后生动物是不质非常稳定的标志。 （三）活性污泥微生物的增殖和活性污泥增长 四个阶段： 1．适应期（延迟期，调整期）
利用COD指标进行活性污泥法系统的设计 朱明权 (Schueffl & Forsthuber Consulting) 摘要阐述了利用COD指标进行活性污泥法系统设计的主要思想和过程，并建立一套用于硝化和反硝化的活性污泥法COD设计方法。大量实际运行结果表明，利用该法对系统剩余污泥量和耗氧量以及活性污泥的组成计算所得的结果要较传统的BOD 5 方法更为精确。 关键词COD 活性污泥法设计剩余污泥量需氧量硝化 反硝化 活性污泥法是目前废水生物处理的最主要方法，长期以来活性污泥 法均根据污水处理厂的进、出水BOD 5指标进行设计。由于BOD 5 指标测定 精度低、费时耗力、其值也仅仅反映部分较易降解的有机物含量，故利 用BOD 5 指标不能对整个处理系统建立物料平衡。随着污水处理厂处理要求的不断提高，活性污泥法系统的设计污泥龄将逐渐提高，故难降解和部分颗粒性有机物的水解程度也将有所提高，污水处理厂中实际所降解 的有机物含量明显高于进水BOD 5 所反映的含量。与之相比，COD指标测定简单、精度高且具可比性，能反映污水中所含的全部有机物，故利用COD指标可以进行物料衡算。 虽然COD指标不能说明污水中有机物的生物可降解性，但对污水厂出水或将水样和活性污泥经混合后进行较长时间曝气所得过滤液的COD 以及对活性污泥增殖情况进行分析，可以基本反馈入流污水COD中可降解和难降解物质的含量比例，这就为利用COD指标进行污水厂的设计和运行提供了可能。据此，国际水质协会(IAWQ)所建立的活性污泥1号和2号动态模型也均采用COD指标为基础。随着现代分析技术的飞速发展，快速COD测定方法以及在线COD测定仪(on-line)不断应用，对进水COD 各个组分的分析技术及其在活性污泥法系统中动力学转化机理的认识不断提高，尤其是活性污泥法过程动态模拟方法不断普及，可以认为利用COD指标进行活性污泥法系统的设计将呈不断上升的趋势。 1 活性污泥法的COD设计方法 1.1进水水质组成及其转化过程 在利用COD指标进行活性污泥法系统设计前，应首先对进水水质进行分析。主要包括测定水样经混合后的总COD浓度、水样经过滤后(滤纸孔隙直径为0.45 μm)滤液的COD浓度(即水样的溶解性COD浓度)、SS 和VSS、进水氮和磷浓度等。 一般城市污水的水质组成及其在活性污泥法系统中的转化过程如图1所示。 根据图1，进水总COD和各个组分之间的关系可用下式表示：
活性污泥法需氧量计算方法的比较 作者：吴华明， 涂敏， WU Hua-ming， TU Min 作者单位：江苏东华市政工程设计有限公司,江苏,南京,210008 刊名： 中国给水排水 英文刊名：CHINA WATER & WASTEWATER 年，卷(期)：2007,23(10) 被引用次数：1次 参考文献(4条) 1.ATV DK628.356:628.32001.2(083).5 000人口当量以上的单级活性污泥法污水处理厂的设计 2.北京市市政工程设计研究总院给水排水设计手册 2004 3.CECS 149-2003.城市污水生物脱氮除磷处理设计规程 4.GB 50014-2006.室外排水设计规范 本文读者也读过(10条) 1.朱伟小城镇污水经CEPT工艺处理后的脱氮初探[学位论文]2005 2.肖绍斌.XIAO Shao-bin活性污泥工艺曝气量计算方法探讨[期刊论文]-中外建筑2007(7) 3.彭书郁.Peng Shu-yu含铁地下水深度处理工程实践[期刊论文]-给水排水2005,31(6) 4.熊向阳重力跌水滴滤曝气法处理山区铁路站区生活污水溶解氧变化的试验研究[学位论文]2007 5.余泽胜.陈文托盘式跌水曝气塔的应用实例研究[期刊论文]-科技经济市场2006(11) 6.方春玉.周健.张会展.Fang Chun-yu.ZhouJian.Zhang Hui-zhan AFB反应器处理啤酒废水中活性污泥的培养与驯化[期刊论文]-啤酒科技2006(10) 7.吴兆锋活性污泥法生物池需氧量研究[期刊论文]-环境2010(z1) 8.石炼复合生物膜反应器污泥需氧消化试验研究[学位论文]2004 9.付强.胡春玲.魏东洋.邱熔处.王利.FU Qiang.HU Chun-ling.WEI Dong-yang.QIU Rong-chu.WANG Li高负荷活性污泥法处理城市污水系统需氧量的确定[期刊论文]-河北工业科技2009,26(3) 10.廖志民.钟卫群.邹静水解酸化—生物接触氧化工艺处理小城镇污水[会议论文]-2003 引证文献(2条) 1.胡坚.蔡兰.刘孟离心风机在污水处理中的喘振机理[期刊论文]-排灌机械工程学报 2011(2) 2.许光泞.周林荣.文欣秀污水处理厂的优化节能控制措施与应用[期刊论文]-中国给水排水 2010(18) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/e35182972.html,/Periodical_zgjsps200710025.aspx
活性污泥系统的工艺计算与设计 一、设计应掌握的基础资料与工艺流程的选定 活性污泥系统由曝气池、二次沉淀池及污泥回流设备等组成。其工艺计算与设计主要包括5方面内容，即 ①工艺流程的选择； ②曝气池的计算与设计； ②曝气系统的计算与设计； ④二次沉淀池的计算与设计； ⑤陌泥回流系统的计算与设计。 进行活性污泥处理系统的工艺计算和设计时，首先应比较充分地掌握与废水、污泥有关的原始资料并确定设计的基础数据。主要是下列各项： ①废水的水量、水质及变化规律； ②对处理后出水的水质要求； ③对处理中所产生污泥的处理要求； ④污泥负荷率与BOD5去除率： ⑤混合液浓度与污泥回流比。 对生活污水和城市废水以及性质与其相类似的工业废水，人们已经总结出一套较为成熟和完整的设计数据可直接应用。而对于一些性质与生活污水相差较大的工业废水或城市废水，则需要通过试验来确定有关的设计数据， 选定废水和污泥处理工艺流程的主要依据就是的前述的①、②、③各项内容和据此所确定的废水和污泥的处理程度。 在选定时，还要综合考虑当地的地理位置、地区条件、气候条件以及施工水平等因素，综合分析本工艺在技术上的可行性和先进性及经济上的可能性和合理性等。特别是对工程量大、建设费用高的工程，需要进行多种工艺流程比较之后才能确定，以期使工程系统达到优化。 二、曝气池的计算与设计 曝气他的计算与设计主要包括：①曝气池（区）容积的计算；②需氧量和供气量的计算； ③池体设计等几项。 1．曝气池（区）容积的计算 （1）计算方法与计算公式 计算曝气区容积，常用的是有机负荷计算法。也称BOD5负荷计算法。负荷有两种表示方法，即污泥负荷和容积负荷。曝气池（区）容积计算公式列于表3—17—19中。
课程设计 题目城镇污水处理厂工艺设计 （活性污泥法） 学院环境与生物工程学院 专业环境工程 班级环境工程一班 学生姓名张琼 指导教师谭雪梅 2012 年12 月7 日
目录 目录 (1) 第一章设计任务 (4) 1.1 设计任务及要求 (4) 1.1.1 设计任务 (4) 1.1.2 设计要求 (4) 第二章总体设计 (5) 2.1 处理构筑物选择 (5) 2.2 污水处理厂选址 (5) 2.3 核心工艺比较 (6) 2.3.1 氧化沟工艺 (6) 2.3.2 A/O法 (6) 2.3.3 SBR法 (7) 2.3.4 曝气生物滤池（BAF） (7) 2.3.5 MBR工艺 (7) 2.4 设计流量 (9) 2.5 污水、污泥处理工艺流程图 (9) 第三章格栅 (9) 3.1 设计草图 (10) 3.2 设计参数 (10) 3.3 设计计算 (10) 3.3.1 中格栅的设计计算 (10) 3.3.2 细格栅的设计计算 (12) 第四章沉砂池 (14) 4.1 设计草图 (15) 4.2 设计参数 (15) 4.3 设计计算 (15) 第五章初级沉淀池 (17) 5.1 设计草图 (17) 5.2 设计计算 (17)
第六章曝气池 (20) 6.1 污水处理程度的计算及曝气池的运行方式 (20) 6.1.1 污水处理程度的计算 (20) 6.1.2 曝气池的运行方式 (20) 6.2 曝气池的计算与各部位尺寸的确定 (21) 6.3 曝气系统的计算与设计 (23) 6.4 供气量计算 (24) 6.5 空气管系统计算 (26) 6.6 空压机的选定 (27) 第七章二次沉淀池 (27) 7.1 设计草图 (28) 7.2 设计参数 (28) 7.3 设计计算 (28) 第八章其他构筑物 (31) 8.1 集水井 (31) 8.2 污水提升泵房 (32) 8.3 接触池 (33) 8.4 液氯投配系统 (33) 8.5 计量堰 (34) 8.6 污泥回流泵房 (34) 8.7 污泥浓缩池 (35) 8.8 污泥脱水间 (35) 第九章构筑物高程布置计算及水力损失 (35) 9.1平面布置 (35) 9.2构筑物水头损失计算 (36) 9.2.1 污泥管道水头损失 (37) 9.2.2 污水管渠水力计算 (38) 9.3 污泥高程计算 (38) 第十章污水厂运行成本及其构成 (40) 10.1 污水处理厂的处理成本构成 (40) 10.2 运行成本分析 (40)
水污染控制工程课程设计城镇污水处理厂设计 指导教师刘军坛 学号 130909221 姓名秦琪宁
目录 摘要 (3) 第一章引言 (4) 1.1设计依据的数据参数 (4) 1.2设计原则 (5) 1.3设计依据 (5) 第二章污水处理工艺流程的比较及选择 (6) 2.1 选择活性污泥法的原因 (6) 第三章工艺流程的设计计算 (7) 3.1设计流量的计算 (7) 3.2格栅 (9) 3.3提升泵房 (9) 3.4沉砂池 (10) 3.5初次沉淀池和二次沉淀池 (11) 3.6曝气池 (15) 第四章平面布置和高程计算 (25) 4.1污水处理厂的平面布置 (25) 4.2污水处理厂的高程布置 (26) 第五章成本估算 (27) 5.1建设投资 (27) 5.2直接投资费用 (28) 5.3运行成本核算 (29) 结论 (29) 参考文献： (30) 致谢 (30)
摘要 本设计采用传统活性污泥法处理城市生活污水，设计规模是200000m3/d。该生活污水氨氮磷含量均符合出水水质，不需脱氮除磷，只考虑除掉污水中的SS、BOD、COD。传统活性污泥法是经验最多，历史最悠久的一种生活污水处理方法。污泥处理工艺为污泥浓缩脱水工艺。污水处理流程为：污水从泵房到沉砂池，经过初沉池，曝气池，二沉池，接触消毒池最后出水；污泥的流程为：从二沉池排出的剩余污泥首先进入浓缩池，进行污泥浓缩，然后进入贮泥池，经过浓缩的污泥再送至带式压滤机，进一步脱水后，运至垃圾填埋场。本设计的优势是：设计流程简单明了，无脱氮除磷的设计，节省了成本，该方法是早期开始使用的一种比较成熟的运行方式，处理效果好，运行稳定，BOD 去除率可达90%以上，适用于对处理效果和稳定程度要求较高的污水，城市污水多采用这种运行方式。 关键词：城市污水传统活性污泥法污泥浓缩
1曝气量计算. 有关参数： Q ： 设计处理水量（150m 3/h ）； 0S ： 设计进水BOD （1.035Kg/ m 3）； e S ： 设计出水BOD （0.030Kg/ m 3）； BOD K ：氧化每5kgBOD 需氧kg 数（52kgBOD kgO ），通常取1.0～1.2； E A ： 氧转移效率 0R ： 需氧量（h kgO 2）； R ： 需气量（m 3/h ）； 由于进入接触氧化池中的CODcr 较高，达到2470mg/L ，BOD 5/ CODcr =1035/2470=0.42；可生化性较好，在生化过程中大部分CODcr 也会在接触氧化池中去除，所以校核需气量时必须考虑这部分CODcr 的去除，计算方法同上， R`=1.2(2.47-1.035-0.03-0.12)×150/(0.3×16％)＝4818.75 m 3/h ＝80.31 m 3/min 鼓风机选型 根据5.11、5.29、5.33.3中的需气量计算，总需气量为： Q 总＝Q 气（均质池1、2）＋Q 气（接触氧化池） ＝8.33＋21＋62.81＋80.31＝172.45m 3/min 鼓风机选型如下： 数量：四台（三用一备） 型号：3L63WC 风量：Q=65.3m 3/min 风压：P ＝58.8kpa 功率：N=90KW 一． 设计规模与工艺： 1． 设计水量：40000t/d; 2． 设计工艺：采用CASS 工艺（循环式活性污泥法），即连续进水，间歇出水，循环 曝气，在生物除炭的过程中，同时实现消化、反消化的功能，并同时具有良好的
沉淀性能，工艺流程简单。 二．水质要求： 1．进水水质： 水质指标 BOD 5 COD SS TN NH 4-N TP PH mg/L 180 400 200 40 30 4 6~9 2．出水水质： 水质指标 BOD 5 COD SS TN NH 4-N TP PH mg/L 20 60 20 20 8 1 6~9 三．所需的需氧量与通气量： 1．需氧量： 由进水水质、和CASS 的参数可得，间歇曝气时的每小时的标准需氧量为1378.16kgO 2/h 。 需氧量（AOR ）： d kgO N TN TN c N N bQ L L aQ R he e e e o /12426)011.002.004.0(4000086.2)0008.03.0(400006.4)02.018.0(4000047.1) ()()(200=??×××?××+?××=????+?= CASS 工艺为间歇时曝气工艺，设一天分为四个周期，每周气曝气时间为三小时，则可得池内每小时的需氧量为1378.16 kgO 2/h 。 2．通气量： 由需氧量曝气设备的氧转移效率（27%）可核算出间歇曝气时每小时的供气量：18229.62kg/h 。
活性污泥工艺的设计计算方法活性污泥工艺是城市污水处理的主要工艺，它的设计计算有三种方法：污泥负荷法、泥龄法和数学模型法。三种方法在操作上难易程度不同，计算结果的精确度不同，直接关系到设计水平、基建投资和处理可靠性。正因为如此，国内外专家都在进行大量细致的研究，力求找出一种精确度更高而又便于操作的计算方法。 1污泥负荷法 这是目前国内外最流行的设计方法，几十年来，运用该法设计了成千上万座污水处理厂，充分说明它的正确性和适用性。但另一方面，这种方法也存在一些问题，甚至是比较严重的缺陷，影响了设计的精确性和可操作性。 污泥负荷法的计算式为［1］ V=24LjQ／1000FwNw=24LjQ／1000Fr(1) 污泥负荷法是一种经验计算法，它的最基本参数Fw(曝气池污泥负荷)和Fr(曝气池容积负荷)是根据曝气的类别按照以往的经验设定，由于水质千差万别和处理要求不同，这两个基本参数的设定只能给出一个较大的范围，例如我国的规范对普通曝气推荐的数值为Fw=0.2～0.4 kgBOD/(kgMLSS·d) Fr=0.4～0.9 kgBOD/(m3池容·d) 可以看出，最大值比最小值大一倍以上，幅度很宽，如果其他条件不变，选用最小值算出的曝气池容积比选用最大值时的容积大一倍或一倍以上，基建投资也就相差很多，在这个范围内取值完全凭经验，对于经验较少的设计人来说很难操作，这是污泥负荷法的一个主要缺陷。
污泥负荷法的另一个问题是单位容易混淆，譬如我国设计规范中Fw的单位是kgBOD/ (kgMLSS·d)，但设计手册中则是kgBOD/(kgMLVSS·d)，这两种单位相差很大。MLSS是包括无机悬浮物在内的污泥浓度，MLVSS则只是有机悬浮固体的浓度，对于生活污水，一般MLVSS=0.7MLSS，如果单位用错，算出的曝气池容积将差30%。这种混淆并非不可能，例如我国设计手册中推荐的普通曝气的Fw为0.2～0.4kgBOD/(kgMLVSS·d)［2］，其数值和设计规范完全一样，但单位却不同了。设计中经常遇到不知究竟用哪个单位好的问题，特别是设计经验不足时更是无所适从，加上近年来污水脱氮提上了日程，当污水要求硝化、反硝化时，Fw、Fr取多少合适呢? 污泥负荷法最根本的问题是没有考虑到污水水质的差异。对于生活污水来说，SS和B OD浓度大致有数，MLSS与MLVSS的比值也大致差不多，但结合各地的实际情况来看，城市污水一般包含50%甚至更多的工业废水，因而污水水质差别很大，有的SS、BOD值高达300～400 mg/L，有的则低到不足100 mg/L，有的污水SS/BOD值高达2以上，有的SS值比BOD值还低。污泥负荷是以MLSS为基础的，其中有多大比例的有机物反映不出来，对于相同规模、相同工艺、相同进水BOD浓度的两个厂，按污泥负荷法计算曝气池容积是相同的，但当SS/BOD值差异很大时，MLVSS也相差很大，实际的生物环境就大不相同，处理效果也就明显不同了。 综上所述，污泥负荷法有待改进。因此，国际水质污染与控制协会(IAWQ)组织各国专家，于1986年首次推出活性污泥一号模型(简称ASM1)［3］，1995年又推出了活性污泥二号模型(简称ASM2)［4、5］。 2数学模型法 数学模型法在理论上是比较完美的，但在具体应用上则存在不少问题，这主要是由于污水和污水处理的复杂性和多样性，即使是简化了的数学模式，应用起来也相当困难，从而阻碍了它的推广和应用。到目前为止，数学模型法在国外尚未成为普遍采用的设计方法，而在我国还没有实际应用于工程，仍停留在研究阶段。
活性污泥法课程设计 (D O C)
学号：2010122140 课程设计 题目城镇污水处理厂工艺设计 （活性污泥法） 学院环境与生物工程学院 专业环境工程 班级环境工程一班 学生姓名张琼 指导教师谭雪梅 2012 年12 月7 日
目录 目录 0 第一章设计任务 (3) 1.1 设计任务及要求 (3) 1.1.1 设计任务 (3) 1.1.2 设计要求 (3) 第二章总体设计 (4) 2.1 处理构筑物选择 (4) 2.2 污水处理厂选址 (4) 2.3 核心工艺比较 (5) 2.3.1 氧化沟工艺 (5) 2.3.2 A/O法 (5) 2.3.3 SBR法 (6) 2.3.4 曝气生物滤池（BAF） (6) 2.3.5 MBR工艺 (6) 2.4 设计流量 (8) 2.5 污水、污泥处理工艺流程图 (8) 第三章格栅 (9) 3.1 设计草图 (9) 3.2 设计参数 (9) 3.3 设计计算 (9) 3.3.1 中格栅的设计计算 (9) 3.3.2 细格栅的设计计算 (11) 第四章沉砂池 (14) 4.1 设计草图 (14) 4.2 设计参数 (14) 4.3 设计计算 (15) 第五章初级沉淀池 (16) 5.1 设计草图 (17) 5.2 设计计算 (17)
第六章曝气池 (19) 6.1 污水处理程度的计算及曝气池的运行方式 (20) 6.1.1 污水处理程度的计算 (20) 6.1.2 曝气池的运行方式 (20) 6.2 曝气池的计算与各部位尺寸的确定 (20) 6.3 曝气系统的计算与设计 (23) 6.4 供气量计算 (24) 6.5 空气管系统计算 (27) 6.6 空压机的选定 (27) 第七章二次沉淀池 (28) 7.1 设计草图 (28) 7.2 设计参数 (29) 7.3 设计计算 (29) 第八章其他构筑物 (32) 8.1 集水井 (32) 8.2 污水提升泵房 (32) 8.3 接触池 (33) 8.4 液氯投配系统 (34) 8.5 计量堰 (34) 8.6 污泥回流泵房 (35) 8.7 污泥浓缩池 (36) 8.8 污泥脱水间 (36) 第九章构筑物高程布置计算及水力损失 (36) 9.1平面布置 (36) 9.2构筑物水头损失计算 (37) 9.2.1 污泥管道水头损失 (38) 9.2.2 污水管渠水力计算 (38) 9.3 污泥高程计算 (39) 第十章污水厂运行成本及其构成 (40) 10.1 污水处理厂的处理成本构成 (40) 10.2 运行成本分析 (41)
关于活性污泥工艺中剩余污泥量计算的讨论 我国大部分城市(镇)污水处理厂采用的是传统活性污泥法或其变型工艺,其生物系统产生的剩余污泥量往往存在着设计值与实际值相差较为悬殊的现象,这在不设初沉池系统的活性污泥工艺,如Ａ/Ｏ法、Ａ2/Ｏ法、ＡＢ法、氧化沟、ＳＢＲ中更为普遍。究其根源,或是污泥产率系数的设计取值与实际运行有差距,或是没有考虑进水中不可降解及惰性悬浮固体对剩余污泥量的影响。本文就上述两个问题进行讨论。 1剩余污泥量计算方法 在活性污泥工艺中,为维持生物系统的稳定,每天需不断有剩余污泥排出。它们主要由两部分构成,一是由降解有机物ＢＯＤ所产生的污泥增殖,二是进水中不可降解及惰性悬浮固体的沉积。因此,剩余干污泥量可以用式(1)计算: ΔＸ=(Ｙ1+Ｋｄθｃ)Ｑ(ＢＯＤｉ-ＢＯＤｏ)+ｆＰＱ(ＳＳｉ-ＳＳｏ)(1) 式中ΔＸ———系统每日产生的剩余污泥量,ｋｇＭＬＳＳ/ｄ; Ｙ———污泥增殖率,即微生物每代谢1ｋｇＢＯＤ所合成的ＭＬＶＳＳｋｇ数; Ｋｄ———污泥自身氧化率,ｄ-1; θｃ———污泥龄(生物固体平均停留时间),ｄ; Ｙ1+Ｋｄθｃ———污泥净产率系数,又称表观产率(Ｙｏｂｓ); Ｑ———污水流量,ｍ3/ｄ; ＢＯＤｉ,ＢＯＤｏ———进、出水中有机物ＢＯＤ浓度,ｋｇＢＯＤ/ｍ3; ｆＰ———不可生物降解和惰性部分占ＳＳｉ的百分数; ＳＳｉ,ＳＳｏ———进、出水中悬浮固体ＳＳ浓度,ｋｇＳＳ/ｍ3。 德国排水技术协会(ＡＴＶ)制订的城市污水设计规范中给出了剩余污泥量的计算表达式[1]。此式与式(1)本质相同,只是更加细致,考虑了活性污泥代谢过程中的惰性残余物(约占污泥代谢量的10%左右)及温度修正。综合污泥产率系数ＹＢＯＤ(以ＢＯＤ计,包含不可降解及惰性ＳＳ沉积项)写作: ＹＢＯＤ=0 6×(1+ＳＳｉＢＯＤｉ)-(1-ｆｂ)×0 6×0 08×θｃ×ＦＴ1+0 08×θｃ×ＦＴ(2) ＦＴ=1 702(Ｔ-15)(3) 式中ｆｂ———微生物内源呼吸形成的不可降解部分,取值0 1; ＦＴ———温度修正系数。 比较(1),(2)两式,可知在ＡＴＶ标准中动力学参数Ｙ,Ｋｄ分别取值0．6和0．08ｄ-1,进水中不可降解及惰性悬浮固体(ｆＰ部分)占总进水ＳＳ的60%。由于剩余污泥中挥发性部分所占比例与曝气池中ＭＬＶＳＳ与ＭＬＳＳ的比值大体相当,因此剩余干污泥量也可以表示成下式: ΔＸ=ＹｏｂｓＱ(ＢＯＤｉ-ＢＯＤｏ)ｆ(4) 式中ｆ=ＭＬＶＳＳＭＬＳＳ;其他符号意义同前。 式(4)与式(1)是一致的,均需确定Ｙｏｂｓ。 2Ｙｏｂｓ的确定表观产率 Ｙｏｂｓ=Ｙ1+Ｋｄθｃ具有明确的物理含义,我国《室外排水设计规范》(ＧＢＪ14-87)第6 ．6．2条明确规定“在20℃,有机物以ＢＯＤ计时,污泥产率系数Ｙ其常数为0 ．4～0．8。如处理系统无初次沉淀池,Ｙ值必须通过试验确定。”同款还规定了Ｋｄ20℃的常数值0．04～0 ．075ｄ-1。从中可以看出,Ｙ值变化幅度达100%,Ｋｄ的变化幅度达87 5%。对于不设初沉池的活性污泥系统,常常将已有类似污水处理厂的运行经验,作为设计上的参考。表1是几种典型活性污泥工艺Ｙｏｂｓ(或Ｙ,Ｋｄ)取值情况。 对于运行中的污水处理厂,可通过长期运行工况参数,如θｃ,Ｆ(污泥负荷,ｋｇＢＯＤ/(ｋｇＭＬＶＳＳ·ｄ))求得Ｙｏｂｓ实际值,或回归出适用于该厂的Ｙ,Ｋｄ值。Ｙｏｂｓ用θｃ,Ｆ表示为:Ｙｏｂｓ=1θｃＦ(5)据实际运行参数并利用式(5)计算得出的北京市方庄污水处理厂(传统活性污泥工艺)和酒仙桥污水处理厂(氧化沟工艺)的污泥净产率系数,见表
德国是世界上环境保护工作开展较好的国家，在污水处理的脱氮除磷方面积累了很多值得借鉴的经验。现将德国排水技术协会(ATV)最新制定的城市污水设计规范A131中关于生物脱氮(硝化和反硝化)的曝气池设计方法介绍给大家，以供参考。 一、A131的应用条件： ≈2，TKN/BOD5≤0.25； ①进水的COD/BOD 5 ②出水达到废水规范VwV的规定。 对于具有硝化和反硝化功能的污水处理过程，其反硝化部分的大小主要取决于： ①希望达到的脱氮效果； ②曝气池进水中硝酸盐氮NO －N和BOD5的比值； 3 ③曝气池进水中易降解BOD5占的比例； ④泥龄ts； ⑤曝气池中的悬浮固体浓度X； ⑥污水温度。 图1为前置反硝化系统流程。（无） 1、计算NDN/BOD5和VDN/VT NDN------需经反硝化去除的氮 VDN------反硝化区体积 VT-------总体积 NDN表示需经反硝化去除的氮，它与进水的BOD5之比决定了反硝化区体积VDN 占总体积VT的大小。 由氮平衡计算NDN/BOD5： NDN=TKNi-Noe-Nme-Ns 式中 TKNi——进水总凯氏氮，mg/L Noe——出水中有机氮，一般取1～2mg/L Nme——出水中无机氮之和，包括氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，是排放控制值。按德国标准控制在18mg/L以下，则设计时取0.67×18＝12mg/L Ns——剩余污泥排出的氮，等于进水BOD5的0.05倍，mg/L
由此可计算NDN/BOD5之值，然后从表1查得VDN/VT。 表1晴天和一般情况下反硝化设计参考值 VDN/VT 反硝化能力，以kgNDN/kgBOD5计，（t=10℃） 2、泥龄 泥龄ts是活性污泥在曝气池中的平均停留时间，即 ts=曝气池中的活性污泥量/每天从曝气池系统排出的剩余污泥量 tS＝（X×VT）/（QS×XR＋Q×XE） 式中 tS——泥龄，d X——曝气池中的活性污泥浓度，即MLSS，kg/m3 VT——曝气池总体积，m3 QS——每天排出的剩余污泥体积，m3/d XR——剩余污泥浓度，kg/m3 Q——设计污水流量，m3/d XE——二沉池出水的悬浮固体浓度，kg/m3 根据要求达到的处理程度和污水处理厂的规模，从表2选取应保证的最小泥龄。 表2处理程度及处理厂规模和最小泥龄的关系
活性污泥工艺的设计计算方法探讨 摘要对活性污泥工艺的三种设计计算方法：污泥负荷法、泥龄法、数学模型法的优缺点进行了评述，建议现阶段推广采用泥龄法进行设计计算，并对泥龄法基本参数的选用提出了意见。 关键词活性污泥工艺泥龄法污泥负荷法数学模型法设计计算 活性污泥工艺是城市污水处理的主要工艺，它的设计计算有三种方法：污泥负荷法、泥龄法和数学模型法。三种方法在操作上难易程度不同，计算结果的精确度不同，直接关系到设计水平、基建投资和处理可靠性。正因为如此，国内外专家都在进行大量细致的研究，力求找出一种精确度更高而又便于操作的计算方法。 1污泥负荷法 这是目前国内外最流行的设计方法，几十年来，运用该法设计了成千上万座污水处理厂，充分说明它的正确性和适用性。但另一方面，这种方法也存在一些问题，甚至是比较严重的缺陷，影响了设计的精确性和可操作性。 污泥负荷法的计算式为［1］ V=24LjQ／1000FwNw=24LjQ／1000Fr(1) 污泥负荷法是一种经验计算法，它的最基本参数Fw(曝气池污泥负荷)和Fr(曝气池容积负荷)是根据曝气的类别按照以往的经验设定，由于水质千差万别和处理要求不同，这两个基本参数的设定只能给出一个较大的范围，例如我国的规范对普通曝气推荐的数值为Fw=0.2～0.4 kgBOD/(kgMLSS·d) Fr=0.4～0.9 kgBOD/(m3池容·d)
可以看出，最大值比最小值大一倍以上，幅度很宽，如果其他条件不变，选用最小值算出的曝气池容积比选用最大值时的容积大一倍或一倍以上，基建投资也就相差很多，在这个范围内取值完全凭经验，对于经验较少的设计人来说很难操作，这是污泥负荷法的一个主要缺陷。 污泥负荷法的另一个问题是单位容易混淆，譬如我国设计规范中Fw的单位是kgBOD/ (kgMLSS·d)，但设计手册中则是kgBOD/(kgMLVSS·d)，这两种单位相差很大。MLSS是包括无机悬浮物在内的污泥浓度，MLVSS则只是有机悬浮固体的浓度，对于生活污水，一般MLVSS=0.7MLSS，如果单位用错，算出的曝气池容积将差30%。这种混淆并非不可能，例如我国设计手册中推荐的普通曝气的Fw为0.2～0.4kgBOD/(kgMLVSS·d)［2］，其数值和设计规范完全一样，但单位却不同了。设计中经常遇到不知究竟用哪个单位好的问题，特别是设计经验不足时更是无所适从，加上近年来污水脱氮提上了日程，当污水要求硝化、反硝化时，Fw、Fr取多少合适呢? 污泥负荷法最根本的问题是没有考虑到污水水质的差异。对于生活污水来说，SS和B OD浓度大致有数，MLSS与MLVSS的比值也大致差不多，但结合各地的实际情况来看，城市污水一般包含50%甚至更多的工业废水，因而污水水质差别很大，有的SS、BOD值高达300～400 mg/L，有的则低到不足100 mg/L，有的污水SS/BOD值高达2以上，有的SS值比BOD值还低。污泥负荷是以MLSS为基础的，其中有多大比例的有机物反映不出来，对于相同规模、相同工艺、相同进水BOD浓度的两个厂，按污泥负荷法计算曝气池容积是相同的，但当SS/BOD值差异很大时，MLVSS也相差很大，实际的生物环境就大不相同，处理效果也就明显不同了。 综上所述，污泥负荷法有待改进。因此，国际水质污染与控制协会(IAWQ)组织各国专家，于1986年首次推出活性污泥一号模型(简称ASM1)［3］，1995年又推出了活性污泥二号模型(简称ASM2)［4、5］。 2数学模型法
氧的传递与转移 一、双膜理论与氧总转移系数 （1）气、液两相接触的界面两侧存在着处于层流状态的气膜和液膜，在其外侧则分别为处于紊流状态的气相主体和液相主体。气体分子以分子扩散方式从气相主体通过气膜和液膜而进入液相主体。（2）气、液两相主体的物质浓度基本上是均匀的，不存在浓度差，也不存在传质阻力，气体向液相主体的传递，阻力仅存在于气、液两层膜中。（3）在气膜中存在氧的分压梯度，在液膜中存在氧的浓度梯度，它们是氧转移的推动力。（4）氧难溶于水，氧转移决定性的阻力集中在液膜上，因此，氧分子通过液膜是氧转移过程的控制步骤。 V A X D K f L a L =()C C K dt dC s La -= KLa 小，则氧转移过程中阻力大；KLa 大，则氧转移过程中阻力小。1/KLa 的单位为h ，表示曝气池中溶解氧浓度从C 提高到Cs 所需要的时间。KLa ——氧总转移系数是评价空气扩散装置的重要参数。 二、提高氧转移效率的方法： （1）提高KLa 值。要加强液相主体的紊流程度，降低液膜厚度，加速气、液面的更新，增大气、液接触面积等（气泡细小）。 什么是液膜呢?你一定知道肥皂泡沫吧，它就是最常见的液膜，它的分子一端亲水，一端亲油，在水中遇到油，亲油的一端向油，亲水的一端向外，就成为包围着油的泡沫。这种液膜不稳定，一吹就破。 （2）提高Cs 值。可提高气相中的氧分压，如采用纯氧曝气或高压下曝气如深井曝气等。 三、影响氧转移的因素 （1）污水性质 污水中存在着溶解性有机物，特别是表面活性物质，如短链脂肪酸和乙醇，是一种两亲分子，极性端亲水羧基COOH －或羟基－OH －插入液相，而非极性端疏水的碳基链则伸入气相中。由于两亲分子聚集在气液界面上，阻碍氧分子的扩散转移，增加了氧转移过程的阻力→KLa ↓，引入一个小于1的因子α来修正表面活性物质对KLa 的影响 α=KLa ’(污水）/KLa(清水） KLa ’(污水）=α*KLa(清水） （2）污水中含有盐类，因此，氧在水中的饱和度也受水质的影响。引入小于1的系数β因子来修正。 β=Cs ’(污水）/Cs(清水） Cs ’(污水）=β*Cs(清水） （3）水温 水温降低有利于氧的转移。30-35℃的盛夏情况不利。 KLa （T)=KLa （20）*1.024（T-20） （3）氧分压 Cs 值受氧分压或气压的影响。气压降低 ，Cs 降低，反之则提高。在当地气压不是一个标准大气压时，C 值应乘以如下修正系数： ρ=所在地区实际压力（Pa)/101325(Pa) 主要影响因素：气相中氧分压梯度、液相中氧浓度梯度、气液之间的接触面积（气泡大小）和接触时间、水温、污水性质、水流的紊流程度。
好氧区实际需氧量的计算 yeren83382 发表于: 2008-1-04 16:55 来源: 水网博客——水业思想的集散地！ 很想了解实际需氧量到底是怎么计算的？在网上也没有最后搞清楚，因 为版本说的好像都不太一样。 1、-2.86NO3 a'为0.5，第一项为平均转化1kgBOD的需氧量kgO2/kgBOD， b'为0.1左右，微生物自身氧化物的需氧量kgO2/kgvssd， 第三项项为被转化的NH3—N量kg/d 有的还要减最后一项NO3，而有的公式又没有这一项，而且这个NO3就是进出水的NO3浓度差与水量的乘积？ 2、有的为 R0=1.47QS-1.42V*mlvss/泥龄 +4.57Q*NH4-2.86NO3 还有的直接用公式1的前两项，现在要算需要鼓风机的气量最近老在想用第一个，理论需氧量。 第二个用来校核一下污泥浓度是否合理
摘要：生物处理技术是目前十分普遍的一种水处理方法，目前我们应用的生物方法包括：活性污泥法、生物膜法、生物塘法、厌氧生物法等，其中活性污泥法最主要的生物处理方法，大多数的活性污泥法中都要有曝气这个环节，因此曝气池的建设就显的十分重要。现实设计中，曝气池的设计需要注意许多的问题，并且要根据有关公式和实际污水处理的要求以及水质条件来确定和计算。 关键词：曝气池设计计算活性污泥法设备选择 20世纪后期，我国许多城市饱尝了供水不足和水质污染的双重苦果；21世纪初期，更多的城市将面临水危机的严峻挑战。为此，各界人士纷纷建言献策，以寻找化解水危机的“灵丹妙药”，这显然是个跨世纪的难题，因为导致水危机的原因及过程非常复杂，化解水危机便成了一项更加复杂的系统工程。目前我们主要从两个方面着手处理水污染和供水不足的问题：一是加强保护现有的淡水资源，进行节水工程改建项目，将使用水的量控制在最小化，大力发展中水回用技术；二是加强污水处理力度，维持越来越紧缺的水资源，这就需要坚强污水处理工艺的设计和研究，强化处理效果。由于一般的物理处理或者化学出理，对于污染物质的降解效果十分有限，并且还经常带来二次污染，因此生化处理方式将是污水处理方式发展的方向，并且由于基本没有二次污染因此值得大力推广。 生化处理中一般采用活性污泥法，其主要的工艺流程包括：预处理——初次沉淀——混合——曝气——二次沉淀，曝气是活性污泥法处理废水的重要环节，曝气在曝气池中完成。因此曝气池的设计在整个生化处理工艺设计中也就占到十分重要的地位。 按照曝气的方式不同，曝气池的分类也各不相同，一般情况下，我们可以分为推流式曝气池和完全混合型曝气池两种，各种不同的曝气方式设计的参数也是不相同的，这主要是根据实际条件来进行相应的调整。曝气设备的选择则是经济效益和运行成本控制的关键。 曝气池的设计计算主要包括：①曝气池容积的计算；②池体设计；③需氧量和供氧量的计算。 （一）曝气池容积的计算 计算曝气区容积，常用的是有机负荷计算法。负荷有两种表示方法，即污泥负荷和容积负荷。一般采用污泥负荷，计算过程如下： （1）确定污泥负荷 污泥负荷一般根据经验值确定，可以参照有关成熟经验中的数值。 表1：部分活性污泥工艺参数和特点
2、活性污泥法运算指标 活性污泥法处理污水的关键是要有充足的供氧（曝气）及性能良好的活性污泥，活性污泥的性能应具有良好的聚凝结构和分解有机物能力，以及在（）时与水迅速分离，活性污泥性能可用下面几项指标来表示： （1）污泥沉降比（SV ） 污泥沉降比是指一定量的曝气池混合液，静置沉淀30min 后，沉淀物与原混合物与原混合液的体积比（以百分数表示）即 污泥沉淀比（％）=混合液体积 静置沉淀后污泥体积混合液经min 30 由于，污泥经沉淀30min 后，沉淀污泥可接近最大密度，因此以30min 为依据，沉淀比的大小与污泥凝聚与沉降性有关。若凝聚性差时，上清液混浊，污泥难以下沉。在通常情况下曝气池混合液宜保持沉淀比在20％--50％范围内。（一般表曝SV 高，射流曝气SV 低些）。 （2）污泥浓度（MLSS ） 污泥浓度是为IL 曝气池混合液所含悬浮固体（MLSS ）的重量，单位为g/L 或mg/L 。MLSS 值得大小，间接地反映出曝气池混合液中所含微生物的重量。保证适宜MLSS 的对处理效率有十分重要的影响。通常MLSS 控制在2-4g/L 为宜。 （3）污泥容积指数（SVI ） 是指曝气池混合液经30min 静置沉淀后，1g 干污泥所占沉淀污泥容积毫升数，其单位为mg/L ，其计算公式 g 1000污泥浓度（污泥沉降比（）?=SVI SVI 值能反映活性污泥凝聚性和沉降性。若 SVI 值过高，证明污泥颗粒松散，不是沉淀，将发生污泥膨胀或已经发生了污泥膨胀。如 SVI 值过低，证明污泥颗粒紧密、细小和吸附性也差。在正常情况下， SVI 值一般在50-100之间为宜。 SVI<100 沉淀性能好 SVI=100 沉淀性能一般 SVI>100 沉淀性能差 由于工业污水中成分各异，SVI 正常值也略有不同，若污水溶解性有机物含量大时，正常的SVI 值可能偏高。若污水中无机物含量大时，正常的SVI 值可能偏低。 3、活性污泥中的微生物及其变化规律 活性污泥是由细菌、真菌、原生动物和后生动物等不同种属的微生物组成的。在净化废水时，它们与废水中的有机营养物形成了极为复杂的食物链。最初担当净化任务的是异养型细菌和腐蚀性真菌。如在高糖、低pH 值、低磷以及某些特殊的有机物多时，会促使真菌的生长繁殖。大部分细菌形成菌胶团。原生动物吞食活的细菌，是细菌的一次捕食者。活性污泥中最常见的原生动物有鞭毛虫类、肉足虫类、纤毛虫类和吸管虫类。但这些原生动物并非同时出现，而是随条件及水质的变化而变化。一般在曝气的初期，肉足虫和鞭毛虫占优势；接着是自由游动性的纤毛虫（如豆形虫草履虫）占优势；随着活性污泥的逐渐成熟，固着型的纤毛虫（如纤维虫、盖纤虫、等枝虫、钟虫等）又相继占优势，特别是钟虫出现且数量较多时，则说明污泥成熟，所以原生动物的演替变化，可以用来评估活性污泥的质量及废水处理的情况。后生动物是细菌的二次捕食者。活性污泥中的后生动物像轮虫、线虫等，只能在氧气很充足的条件下才出现，所以后生动物的出现是水质处理相当好的标志。
传统活性污泥法系统在工艺设计 已知：流量Q=7000m 3/h 即日污水排放量为：168000m 3/d k=1.17 进水水质为：BOD 5=180mg/L 设计要求：出水水质BOD 5≤30mg/L （1）负荷设计方法 ①工艺流程的选择 进水 曝气池 二沉池 出水 回流污泥 剩余污泥 a. 废水的处理程度 % 83180 30180=-= -= So Se So E b. 活性污泥法的运行方式 根据提供的条件，采用传统曝气法，即曝气池为廊道式，二次沉淀池为辐流式沉淀池，采用螺旋泵回流污泥。 ②曝气池及曝气系统的计算与设计 a. 曝气池的计算与设计 （a) 污泥负荷率的确定 本曝气池采用的污泥负荷率Ns 为0.3kg ·BOD 5/(kgMLSS ·d) (b) 污泥浓度的测定 根据Ns 值，SVI 值在80－150之间，取SVI=120，另取r=1.2，R=50%，则曝气池的污泥浓度（X)为 L mg SVI R Rr X /3333120 )5.01(10 2.15.0)1(10 6 6 =?+??= +?=
(c) 曝气池容积的确定 )(252033 .03333150168000) (3 0m XN S S Q V s e ≈??= -= (d) 曝气池主要尺寸的确定 曝气池面积：设两座曝气池（n=2），池深(H)取5m ，则每座曝气池的面积（1 F ）为： ) (3.25205 2252032 1m H h V F =?= ?= 曝气池宽度：设池宽（B ）为8m,B/H=8/5=1.6,在1-2间符合要求 曝气池长度：曝气池长度 5 .398/316/),(3168/3.2520/1==≈==B L m B F L （大于10）， 符合要求 曝气池的平面形式：设曝气池为五廊道式，则每廊道长 ) (2.635/3165// m L L === 长宽比较核：9.78/2.63/1==B L ,在5-10之间，符合设计规范要求 取超高为0.5m ，则池总高度) (5.55.00.5/ m H =+=， 曝气时间：曝气时间（ m t ）为) (6.3168000 242520324h Q V t m ≈?= ?= b 、曝气系统的计算与设计 （a ） 日平均需氧量 f V b S S Q a Q e ?+-=/ 0' 2)( []1000 /75.033332520315.0)30180(168000 5.0???+-??= h kg d kg /8.918)/(2.2205==