活性污泥法设计计算

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，已广泛应用于城市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]。

当选择器处于厌氧环境时，磷得以有效地释放，为生物除磷做准备。

学委：重点掌握：P139 活性污泥法设计1.曝气池容积计算：（1）有机物负荷法 活性污泥负荷——Ls与曝气时间相当的平均进水量——Q曝气池进水BOD 值——So曝气池混合液污泥浓度——X曝气池容积——V V X S Q L S **0= X L S Q V S ··0=（2）泥龄法 活性污泥的产率系数——Y污泥泥龄——C θ内源代谢系数——Kd )1()(0c d Ce K X S S YQ V θθ+-=2.剩余污泥计算：（1）泥龄法 每天排出总固体量——X ∆ C VXX θ=∆（2）污泥产率系数法 每日增长的污泥量——X ∆产率系数——Y曝气池内挥发性悬浮固体总量——V VXV d e VX K Q S S Y X--=∆)(0 3.需氧量设计计算：（1）有机物降解需氧率和内源代谢需氧率 混合液需氧量——2O微生物氧化分解有机物需氧率——a`微生物内源代谢需氧率——b`XV b QS a O ``2+=（2）微生物对有机物的氧化需氧量 进水可生物降解COD ——bCODo出水可生物降解COD ——bCODe污泥氧当量系数——1.42()X bCOD bCOD Q O e ∆--=42.102P228 生物接触氧化法的工作原理和设计计算工作原理：池内设置填料，填料淹没在污水中，填料表面长满生物膜，污水与生物膜接触时，水中有机物被生物膜吸附，氧化分解，并转化为新的生物膜。

脱落的生物膜到了二沉池被去除。

空气通过在池底的布气设备进入水体随着气泡上升为微生物提供氧气。

设计计算：1.生物接触氧化池容积：()Ve L S S Q V -=0 填料容积负荷——Lv2.生物接触氧化池总面积和水池数0h VA = 1A A N =填料高度——h0 一般采用3.0米每座池子的面积——A1 小于等于25平方米3.水池深度3210h h h h h +++=超高——h1，0.5~0.6米填料上层水深——h2，0.4~0.5米填料到池底的高度——h3，0.5米4.有效停留时间QV t = 5.供气量和空气管道系统计算Q D D 0=每立方米污水需气量——D0，一般取15~20掌握：P1 污水性质与指标BOD ：生化需氧量，水中有机物被好氧微生物分解时所需要的氧量COD ：化学需氧量，用化学氧化剂氧化水中有机污染物消耗的氧化剂量固体物质：水中所有残渣的总和成为总固体（TS ），可分为溶解性固体（DS ）和悬浮固体（SS ） 重金属：汞 镉 铅 铬 镍 等生物毒性显著的金属 以及一定毒害性的 锌 铜 钴 锡无机非金属有毒有害物：总砷 含硫化合物 氰化物P34 沉砂池的分类特点分类：1.平流式沉砂池 2.曝气沉砂池 3.旋流式沉砂池特点：①平流式沉砂池：截留无机颗粒效果较好，构造简单，流速不易控制，沉沙中有机物含量高，排沙需要洗砂处理。

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。

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]。

污水处理基本计算公式污水处理是现代社会中非常重要的环境保护工作之一。

为了有效地处理污水，我们需要掌握一些基本的计算公式。

本文将介绍污水处理中常用的几个基本计算公式，并深入探讨它们的原理和应用。

一、污水流量计算公式污水处理的第一步是确定污水流量。

正确计算流量是建立适当的处理设备和工艺的关键步骤。

污水流量的计算需要考虑一些因素，如人口数量、日均用水量、水的循环次数等。

1. 斯奈德公式斯奈德公式是一种常用的污水流量计算方法，公式如下:Q = K × A × P其中，Q表示污水流量 (m³/h)，K是经验系数，通常取1.33 ~ 1.5，A是污水产生面积 (ha)，P是单位面积日排放污染负荷 (kg/(ha·d))。

斯奈德公式适用于城市污水的估算，但在实际应用中还需要结合其他因素进行修正。

二、污水污染物浓度计算公式污水的污染物浓度是评估污水处理效果的重要指标。

下面是计算污水污染物浓度的两个常用公式:1. 平均浓度计算公式污水的平均浓度可以通过以下公式计算:C_avg = Q × C_in ÷ (Q + Q_w)其中，C_avg表示平均浓度 (mg/L)，Q表示流入污水的流量 (m³/h)，C_in表示进水污染物浓度 (mg/L)，Q_w表示流出污水的流量 (m³/h)。

这个公式可以帮助我们了解进出水污染物浓度的变化情况，进而对处理效果进行评估。

2. 单位流量浓度计算公式单位流量浓度是指单位时间内流入或流出污水的污染物浓度。

单位流量浓度的计算公式如下:C_u = C × Q其中，C_u表示单位流量浓度 (mg/(L·h))，C表示污染物浓度 (mg/L)，Q表示流量 (m³/h)。

这个公式可以用于计算污染物在不同流量条件下的浓度变化。

三、污水处理工艺计算公式污水处理涉及到多个环节和工艺，不同的工艺有不同的计算公式。

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。