活性污泥法的设计计算

普通活性污泥法设计计算普通活性污泥法是一种常见的生物处理工艺，用于处理有机废水。

下面是普通活性污泥法的设计计算步骤：1. 确定处理规模：首先确定需要处理的废水流量，通常以每天处理的废水量来计算。

根据废水的性质和排放标准，确定出水水质要求。

2. 确定污泥负荷：根据废水中的有机物质浓度，计算出单位时间内有机物质的负荷，通常以化学需氧量（COD）或生化需氧量（BOD）来表示。

污泥负荷是指单位时间内进入活性污泥系统的有机物质质量。

3. 确定活性污泥容积：根据污泥负荷和废水流量，计算出活性污泥系统所需的容积。

活性污泥容积通常以单位时间内进入的有机物质质量与污泥浓度之比来计算。

4. 确定曝气量：曝气是活性污泥法中的关键步骤，通过曝气提供氧气供给污泥中的微生物进行有机物降解。

曝气量的大小取决于废水中有机物负荷、废水中氮、磷等元素的含量以及污泥的浓度。

通常可以通过试验或经验确定曝气量。

5. 确定污泥回流比例：污泥回流是指将部分处理后的污泥回流到污泥系统中，以增加微生物的浓度和活性。

污泥回流比例的大小取决于废水中的有机物负荷、废水中氮、磷等元素的含量以及污泥的浓度。

通常可以通过试验或经验确定污泥回流比例。

6. 设计污泥处理设施：根据污泥产生量和处理要求，设计污泥处理设施，包括污泥浓缩、脱水和处置等步骤。

7. 设计系统运行参数：根据污泥负荷、曝气量、污泥回流比例等参数，设计系统的运行参数，包括曝气池和沉淀池的尺寸、曝气池和沉淀池的深度、曝气设备的数量和功率等。

8. 设计系统控制参数：根据废水水质要求，设计系统的控制参数，包括进水流量、出水流量、污泥回流流量、曝气量等。

以上是普通活性污泥法的设计计算步骤，具体的计算方法和参数选择需要根据实际情况进行调整和确定。

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，使曝气也内的微生物量平衡。

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）特点：细菌总量不变，但有质的变化2．对数增殖期增殖旺盛期或等速增殖期）细菌总数迅速增加，增殖表速率最大，增殖速率大于衰亡速率。

3．减速增殖期（稳定期或平衡期）细菌总数达最大，增殖速率等于衰亡速率。

活性污泥法剩余污泥量的计算随着氮磷去除要求的不断提高，污泥泥龄已成为活性污泥法设计和运行的关键参数，而如何计算剩余污泥量是计算污泥泥龄的关键。

国内的计算方法，无论是动力学法还是经验法，都只考虑由降解有机物BOD5所产生的污泥增殖，没有考虑进水中惰性固体对剩余污泥量的影响，计算所得剩余污泥量往往偏小。

本文介绍德国废水工程学会(ATV)和美国Eckenfelder等人提出的剩余污泥量计算方法。

1　国外剩余污泥量计算方法1.1 德国排水工程学会的剩余污泥计算模式 德国排水工程学会颁布的活性污泥法设计规范(1991)将剩余污泥分为： ①由降解有机物而引起的异养性微生物的污泥增殖量(不计自养性微生物的增殖)； ②活性污泥代谢过程惰性残余物(约占污泥代谢量的10%左右)； ③曝气池进水中不能水解/降解的惰性悬浮固体，其量约占悬浮固体浓度的60%左右。

因此，剩余污泥量可表达为： 式中 X=(Y H·Q·BOD5,i-b H·X·MLSS·V·f T,H)/SP (2) 由于　SP=MLSSV/Θc (3) 联立式(1)、(2)、(3)即可求得剩余污泥量： SP=Y H·Q·BOD5,i+0.6·Q·SS-0.9·b H·Y H·Q·BOD5·f T,H/[1/Θc+b H·f T,H] (4) 折算到每去除1kgBOD5的污泥产量SP t为： SP t=Y H-0.9·b H·Y H·f T,H/[1/Θc+b H·f T,H]+0.6·SS i/BOD5 (5) 式中　Q——进水流量，m3/d X——异养性微生物在活性污泥中所占的比例 V——曝气池容积，m3 Θc——污泥泥龄，d YH——异养性微生物的增殖率，kgDS/kgBOD5,Y H=0.6 bH——异养性微生物的内源呼吸速率（自身氧化率），bH=0.08L/d fT,H——异养性微生物生长温度修正系数，fT,H=1.072(T-15）（T为温度，℃） SSi——瀑气池进水悬浮SS浓度，kg/m3 BOD5，i——进水BOD5浓度，kg/m3 MLSS——污泥浓度，kg/m3 通常YH=0.6、hH=0.08L/d，公式可写成： 从式(6)可以看出，剩余污泥产率(每去除1kgBOD5产生的剩余污泥量)取决于曝气池进水SS/BOD5值、水温、污泥泥龄等因素。

一、工艺流程活性污泥法二沉池下游工艺二、基本数据2.1 设计流量日平均流量Q av ：1500m³/d变化系数：1实设流量Qs：1500数量N：1座单座处理量Q：1500m³/d 4.1 沉淀池尺寸计算（按单座计算）4.1.1 沉淀池中心进水筒计算设计参考依据：（1） 《室外排水设计规范》（GB50014-2006）(2016年版)（2）活性污泥法后竖流式二沉池（圆形）设计计算书式中：=1500=0.5=0.03经计算,得：A 0=0.87m2则中心筒直径d 0= 1.05m 取d0= 1.1m 实际中心筒面积A 0=0.95m2式中：=0.017=0.5=1.485=0.02经计算,得：h3=0.28m=1500=1经计算,得：A=62.50m2式中：=62.50=0.95经计算,得：D=8.99m式中：=3=1经计算,得：h2= 3.00m径深比B/h2= 3.00<=3满足要求4.1.6 污泥部分所需容积A——沉淀池有效断面面积，m2；A 0——沉淀池中心进水管面积，m2；4.1.4 沉淀池有效水深按式： h2——沉淀池有效水深，m；t——沉淀时间，h；q——表面负荷，m3/(m2*h)；4.1.5 校核边长与深度比v1——间隙流速，m/s；A——沉淀池有效断面面积，m2；Q——设计流量，m3/d；q——表面负荷，m3/(m2*h)；4.1.3 沉淀池直径按式：D——沉淀池直径，m；Q——设计流量，m3/d；R——污泥回流比，无量纲；v 0——中心筒流速，m/s；按式： h3——间隙高度，m；Q——设计流量，m3/s；R——污泥回流比，无量纲；d 1——喇叭口直径，d 1=1.35d 0，m；A 0——沉淀池中心进水管面积，m2；tq h *2=式中：=1500=3300.00=9900.00Vss——污泥区所需容积，m3；Q——设计流量，m3/d；X v ——曝气池MLSS，mg/L；X r ——回流污泥MLSS，mg/L；=0.5=2经计算,得：V=93.75m3设：PAC的加药浓度y1=20mg/L PAM的加药浓度y2=0.5mg/L 式中：=1500=1=2=0.995经计算,得：Vy=0.51m3所需污泥的总容积V=94.26m3 设污泥斗下边长b=0.5m 污泥斗上边长B=8.99m 污泥斗角度θ=15度则污泥斗高度h 51=1.14m 经计算,得：V2= 6.33m3相差污泥容积V3=87.94m3这部分污泥区高度h 52=1.39m 式中：=0.50=3.00=0.28=0.502.52经计算,得：H=6.80m 式中：=0.02=0.4经计算,得：S=0.04m2设过水渠水效水深0.20m 则渠宽为0.22m 设出水渠超高为0.15m ， 则出水渠总高为0.35m S——出水渠过水面积，m2；Q——设计流量，m3/s；v 2——出水渠流速，m/s；按式： H——沉淀池总高度，m；h1——沉淀池超高，m；h2——沉淀池有效水深，m；h3——沉淀池间隙高度，m；h4——沉淀池缓冲层高度，m；h5——沉淀池污泥区高度，h 51+h 52, m；4.1.8 沉淀池出水渠设计Vy——沉淀池加药所需污泥容积，m3；Q——设计流量，m3/d；r——污泥容重，t/m3；T——污泥停留时间，h；p 0——污泥含水率，无量纲；4.1.6 污泥斗设计4.1.7 沉淀池总高度R——污泥回流比，无量纲；T——污泥停留时间，h；加药产生的所需容积：54321h h h h h H ++++=设渠墙厚为0.15m, 则过水堰长为34.48m 则堰负荷为0.50L/(s*m)< 1.7满足污泥回流泵流量按最大回流比100%进行配置污泥泵流量q1=62.5m3/h注：扬程具体计算需要根据管路，这里省略，可根据泵的画册选择此处选择厂家为：型号为：台数=1台具体参数为：流量=m3/h扬程=m功率=KW产生的剩余污泥量ΔX=300kg/d剩余污泥含水率为0.995时密度为1000.00kg/m3设污泥泵每6h 运行1h 污泥泵流量q2=15.00m3/h注：扬程具体计算需要根据管路，这里省略，可根据泵的画册选择此处选择厂家为：型号为：台数=1台具体参数为：流量=m3/h扬程=m功率=KW根据沉淀池的宽度，结合具体厂家画册选择此处选择厂家为：型号为：台数=1台具体参数为：5.1座数N=1座中心筒直径d0= 1.10m沉池池直径D=8.99m沉淀池总高H= 6.80m5.2回流污泥泵N=2台，其中1用剩余污泥泵N=2台，其中1用刮泥机N=1台设备选型4.2 沉淀池设备选型（按单座计算）4.2.1 沉淀池污泥回流泵选型4.2.2 沉淀池剩余污泥泵选型4.2.3 沉淀池刮泥机选型五、绪论沉淀池尺寸。

CAST工艺设计计算CAST的工作原理与设计计算循环式活性污泥法(Cyclic Activated Sludge Technology，简称CAST)是由美国Goronszy 教授开发出来的，该工艺的核心为间歇式反应器，在此反应器中按曝气与不曝气交替运行，将生物反应过程与泥水分离过程集中在一个池子中完成，属于SBR工艺的一种变型。

该工艺投资和运行费用低、处理性能高，尤其是优异的脱氮除磷效果，已广泛应用于市政污水和各种工业废水的处理中。

1 工作原理CAST反应池分为生物选择区、预反应区和主反应区，如图1所示，运行时按进水-曝气、沉淀、撇水、进水-闲置完成一个周期，CAST的成功运行可将废水中的含碳有机物和包括氮、磷的污染物去除，出水总氮浓度小于5mg/L。

1-生物选择器；2-预反应区；3-主反应区图1循环活性污泥技术、1)生物选择器设在池子首部，不设机械搅拌装置，反应条件在缺氧和厌氧之间变化。

生物选择区有三个功能：a．絮体结构内底物的物理团聚与动力学和代谢选择同步进行；b．选择器被隔开，保证初始高絮体负荷，以及酶快速去除溶解底物；c.通过选择器的设计，还可以创造一个有利于磷释放的环境，这样促进聚磷菌的生长[1]。

生物选择区的设置严格遵循活性污泥种群组成动力学的有关规律，创造合适的微生物生长条件，从而选择出絮凝性细菌。

活性污泥的絮体负荷S0/X0(即底物浓度和活性微生物浓度的比值)对系统中活性污泥的种群组成有较大的影响，较高的污泥絮体负荷有助于絮凝性细菌的生长和繁殖。

CAST工艺中活性污泥不断地在生物选择器中经历高絮体负荷阶段，这样有利于絮凝性细菌的生长，提高污泥活性，并通过酶反应快速去除废水中的溶解性易降解底物，从而抑制了丝状细菌的生长和繁殖，避免了污泥膨胀的发生。

同时当生物选择器处于缺氧环境时，回流污泥存在的少量硝酸盐氮(约为N3-N=20mg/L)可得到反硝化，反硝化量可达整个系统硝化量的20%[2]。

第一章 污水处理构筑物设计计算一、粗格栅1.设计流量Q=20000m 3/d ，选取流量系数K z =1.5则： 最大流量Q max ＝1.5×20000m 3/d=30000m 3/d ＝0.347m 3/s2.栅条的间隙数（n ）设:栅前水深h=0.4m,过栅流速v=0.9m/s,格栅条间隙宽度b=0.02m,格栅倾角α=60° 则：栅条间隙数85.449.04.002.060sin 347.0sin 21=⨯⨯︒==bhv Q n α(取n=45)3.栅槽宽度(B)设：栅条宽度s=0.01m则：B=s （n-1）+bn=0.01×（45-1）+0.02×45=1.34m 4.进水渠道渐宽部分长度设：进水渠宽B 1=0.90m,其渐宽部分展开角α1=20°（进水渠道前的流速为0.6m/s ） 则：m B B L 60.020tan 290.034.1tan 2111=︒-=-=α5.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(L 2)m L L 30.0260.0212===6.过格栅的水头损失（h 1）设：栅条断面为矩形断面，所以k 取3则：m g v k kh h 102.060sin 81.929.0)02.001.0(4.23sin 2234201=︒⨯⨯⨯⨯===αε其中ε=β（s/b ）4/3k —格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般为3 h 0--计算水头损失，mε--阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时形状系数β=2.4将β值代入β与ε关系式即可得到阻力系数ε的值7.栅后槽总高度(H)设：栅前渠道超高h 2=0.3m则：栅前槽总高度H 1=h+h 2=0.4+0.3=0.7m栅后槽总高度H=h+h 1+h 2=0.4+0.102+0.3=0.802m 8.格栅总长度(L)L=L 1+L 2+0.5+1.0+ H 1/tan α=0.6+0.3+0.5+1.0+0.7/tan60°=2.8 9. 每日栅渣量(W)设：单位栅渣量W 1=0.05m 3栅渣/103m 3污水则：W=Q W 1=05.0105.130000100031max ⨯⨯=⨯⨯-Z K W Q =1.0m 3/d 因为W>0.2 m 3/d,所以宜采用机械格栅清渣 10.计算草图：图1-1 粗格栅计算草图二、集水池设计集水池的有效水深为6m,根据设计规范，集水池的容积应大于污水泵5min 的出水量,即:V ＞0.347m 3/s ×5×60=104.1m 3,可将其设计为矩形，其尺寸为3m ×5m ，池高为7m ，则池容为105m 3。

间歇式活性污泥法一、设计概述间歇式活性污泥法也称序批式活性污泥法（简称SBR），是在一个反应器中周期性完成生物降解和泥水分离过程的污水处理工艺。

在典型的SBR反应器中，按照进水、曝气、沉淀、排水、闲置5个阶段顺序完成一个污水处理周期。

由于受自动化水平和设备制造工艺的限制，早期的SBR工艺操作烦琐，设备可靠性低，因此应用较少。

近年来随着自动化水平的提高和设备制造工艺的改进，SBR工艺克服了操作烦琐缺点，提高了设备可靠性，设计合理的SBR工艺具有良好的除磷脱氮效果，因而备受关注，成为污水处理工艺中应用最广泛的工艺之一。

SBR工艺的特点如下。

①运行灵活。

可根据水量水质的变化调整各时段的时间，或根据需要调整或增减处理工序，以保证出水水质符合要求。

②近似于静止沉淀的特点，使泥水分离不受干扰，出水SS较低且稳定。

③在处理周期开始和结束时，反应器内水质和污泥负荷由高到低变化，溶解氧则由低到高变化。

就此而言，SBR工艺在时间上具有推流反应器特征，因而不易发生污泥膨胀。

④在某一时刻，SBR反应器内各处水质均匀，具有完全混合的水力学特征，因而具有较好的抗冲击负荷能力。

⑤SBR一般不设初沉池，生物降解和泥水分离在一个反应器内完成，处理流程短，占地小。

＠因为运行灵活，运行管理成为处理效果的决定因素。

这要求管理人员具有较高的素质，不仅要有扎实的理论基础，还应有丰富的实践经验。

SBR工艺是目前发展变化最快的污水处理工艺。

SBR工艺的新变种有间歇式循环延时曝气活性污泥工艺（ICEAS）、间歇进水周期循环式活性污泥工艺（CAST）、连续进水周期循环曝气活性污泥工艺＜CASS）、连续进水分离式周期循环延时曝气工艺（IDEA）等。

在工程实践中，设计人员可根据进出水水质灵活组合处理工序和时段，灵活设置进水、曝气方式，灵活进行反应器内分区，并不局限上述定型工艺之中。

目前，SBR工艺的一些机理和设计方法还有待于进一步研究。

工程实践中，SBR工艺的设计借鉴活性污泥工艺的设计计算方法，考虑到周期运行的特点，设计中引人反应时间比（或排水比）的参数。

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%。