12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),一、曝氣池容積設(shè)計(jì)計(jì)算 二、剩余污泥量計(jì)算 三、需氧量設(shè)計(jì)計(jì)算,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),過程設(shè)計(jì)計(jì)算 對象：曝氣池、二沉池、曝氣設(shè)備、回流設(shè)備等及污泥處理處置。 設(shè)計(jì)主要依據(jù)：水質(zhì)水量資料 生活污水或生活污水為主的城市污水：成熟設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 工業(yè)廢水：試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)參數(shù) 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1. 工藝流程選擇 2. 曝氣池容積和構(gòu)筑物尺寸的確定 3. 二沉池澄清區(qū)、污泥區(qū)的工藝設(shè)計(jì) 4. 供氧系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5. 污泥回流設(shè)備設(shè)計(jì),12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),一、曝氣池容積設(shè)計(jì)計(jì)算 1.工藝流程的選擇 工藝流程的選擇是設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題, 詳細(xì)調(diào)查基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，得到合理流程。 主要調(diào)查研究和收集的基礎(chǔ)資料： 污水水量水質(zhì)條件:水量-處理規(guī)模，注意收集率和地下水滲入量;水質(zhì)決定流程和處理程度。 接納污水的對象資料 氣象水文資料 污水處理廠廠址資料:廠址地形資料；廠址地質(zhì)資料 剩余污泥出路,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),一、曝氣池容積設(shè)計(jì)計(jì)算 2.池型的選擇 推流理論上優(yōu)于完全混合，由于充氧設(shè)備能力限制及縱向混合的存在，實(shí)際上推流和完全混合處理效果相近。若能克服上述缺點(diǎn)，則推流比完全混合好。 完全混合抗沖擊負(fù)荷的能力強(qiáng)。 根據(jù)進(jìn)水負(fù)荷變化情況、曝氣設(shè)備的選擇、場地布置、設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)綜合確定。 在可能條件下，曝氣池的設(shè)計(jì)要既能按推流方式運(yùn)行，也能按完全混合方式運(yùn)行，或者兩種運(yùn)行方式結(jié)合，增加運(yùn)行靈活性。,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),一、曝氣池容積設(shè)計(jì)計(jì)算 3. 池容積設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)有機(jī)負(fù)荷法 活性污泥負(fù)荷法 活性污泥負(fù)荷率(Ls)： 反應(yīng)池體積為： 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范體積公式： Q與曝氣時(shí)間相當(dāng)?shù)钠骄M(jìn)水流量 S0曝氣池進(jìn)水的平均BOD5值,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),一、曝氣池容積設(shè)計(jì)計(jì)算 3. 池容積設(shè)計(jì)計(jì)算 容積負(fù)荷法 容積負(fù)荷：單位容積曝氣區(qū)單位時(shí)間內(nèi)所能承受的BOD5量，即： 曝氣池容積： Q、LV 已知，X、LS、LV 參考規(guī)范,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),一、曝氣池容積設(shè)計(jì)計(jì)算 3. 池容積設(shè)計(jì)計(jì)算 (2)污泥齡法,12-5活性污泥法過程設(shè)計(jì),二、剩余污泥量計(jì)算 1.按污泥齡計(jì)算 X-每天排出的總固體量，g(vss)/d;,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),二、剩余污泥量計(jì)算 2.根據(jù)污泥產(chǎn)率系數(shù)或表觀產(chǎn)率系數(shù)計(jì)算 XV-每日增長的揮發(fā)性活性污泥量, kg/d,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),三、需氧量設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 根據(jù)有機(jī)物降解需氧率和內(nèi)源代謝需氧率計(jì)算 a-分解有機(jī)物過程的需氧率kg(O2)/kg(BOD5) Sr-被降解有機(jī)物量(S0-Se) b -內(nèi)源代謝需氧率，kg(O2)/kg(MLSS)d 生活污水a(chǎn)為0.42-0.53， b為0.19-0.11,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),三、需氧量設(shè)計(jì)計(jì)算 1.根據(jù)有機(jī)物降解需氧率和內(nèi)源代謝需氧率計(jì)算 高BOD5負(fù)荷下，泥齡較短，降解單位質(zhì)量的BOD5需氧量就低。因?yàn)橐徊糠直晃蕉幢粩z入體內(nèi)的有機(jī)物隨剩余污泥排出；同時(shí)，微生物內(nèi)源代謝弱，需氧也較低。 低BOD5負(fù)荷時(shí)，泥齡較長，有機(jī)物降解較徹底，內(nèi)源代謝作用時(shí)間長，降解單位質(zhì)量BOD5需氧量就高。,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),三、需氧量設(shè)計(jì)計(jì)算 2.微生物對有機(jī)物的氧化分解需氧量 bCOD-污水的可生物降解基質(zhì)濃度; 1.42-污泥的氧當(dāng)量系數(shù)， 假定細(xì)胞組成C5H7NO2, 氧化單位質(zhì)量微生物需氧量：,進(jìn)水總COD分為活性生物體COD和有機(jī)基質(zhì)COD?；钚陨矬w包括自養(yǎng)菌、異養(yǎng)菌和聚磷菌。有機(jī)基質(zhì)依據(jù)其生物可降解性分為可生物降解BCOD和不可生物降解UBCOD。UBCOD進(jìn)一步劃分為溶解性惰性組分S1和顆粒性惰性組分X1。S1在活性污泥系統(tǒng)中不發(fā)生變化，直接流出系統(tǒng)，X1能夠被污泥捕集，通過剩余污泥排放去除。BCOD分為快速易降解RBCOD（SS）和慢速降解SBCOD（XS）。速率相差約1個(gè)數(shù)量級。這種劃分對設(shè)計(jì)方案脫氮除磷功能的預(yù)測和控制策略開發(fā)非常重要。XS由細(xì)小顆粒物、膠體和溶解性有機(jī)大分子組成，生活污水主要是前兩者。由于膠體物質(zhì)能夠被活性污泥很快吸附而從液相中去除，其歸宿與顆粒物相聯(lián)系，因此模擬生物反應(yīng)器可以把所有的膠體和顆粒性可降解COD歸為XS。,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),三、需氧量設(shè)計(jì)計(jì)算 2.微生物對有機(jī)物的氧化分解需氧量 污水中可生物降解的有機(jī)物量常以BOD5表示，如近似以BODL代替bCOD，折算為有機(jī)物完全氧化的需氧量BODL，耗氧系數(shù)為0.1時(shí), BOD50.68BODL,(BOD5約占總BOD的70%) 則：,BODL與BOD5,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),三、需氧量設(shè)計(jì)計(jì)算 2.微生物對有機(jī)物的氧化分解需氧量 空氣中氧含量23.2%，氧密度1.201kg/m3。將氧量除以氧密度和空氣中氧含量，既為所需空氣量。 目前推流式和完全混合式曝氣池實(shí)際效果差不多，完全混合的計(jì)算模式也可用于推流曝氣池的計(jì)算。,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),例12-1 處理污水量為21 600m3/d，初沉后BOD5為200mg/L，希望經(jīng)生物處理后出水BOD5小于20mg/L。該地區(qū)大氣壓為標(biāo)準(zhǔn)壓力，確定曝氣池體積，剩余污泥量和需氧量。相關(guān)參數(shù)按下列條件: 曝氣池污水溫度為20； 曝氣池中MVLSS同MLSS之比為0.8。 回流污泥SS濃度為10 000mg/L； 曝氣池中的MLSS為3 000mg/L； 設(shè)計(jì)的c為10天； 出水中含有12mg/L的TSS，其中VSS(可生化)占65%。 污水中含有足夠的生化反應(yīng)所需的氮、磷和其它微量元素；,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),例12-1 解： (1) 估計(jì)出水中溶解性BOD5濃度 出水中總BOD5=出水中溶解性BOD5 + 出水中懸浮固體中BOD5 懸浮固體中可生化部分: 0.6512=7.8(mg/L) 可生化懸浮固體的最終 BODL=120.651.4211(mg/L) 可生化懸浮固體的BODL化為 BOD50.68117.5(mg/L) 確定生物處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 活性污泥法過程設(shè)計(jì),例12-1 (2)計(jì)算曝氣池的體積 按污泥負(fù)荷計(jì)算 參考表12-1(p118)，污泥負(fù)荷取0.25kg(BOD5)/kg(MLSS)d,按平均流量計(jì)算：,12-5活性污泥法過程設(shè)計(jì),例12-1 (2) 計(jì)算曝氣池的體積 按污泥齡計(jì)算： 取Y=0.6kg(MLVSS)/kg(BOD5), Kd=0.08d-1,表12-2，p125。公式12-62，其中X為揮發(fā)性懸浮固體濃度： 曝氣池容積可以取5700m3,12-5活性污泥法過程設(shè)計(jì),例12-1 (3)計(jì)算曝氣池水力停留時(shí)間 停留時(shí)間：,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),例12-1 (4) 計(jì)算每天排除的剩余活性污泥量 按表觀污泥產(chǎn)率計(jì)算,12-18式： 系統(tǒng)排除的以揮發(fā)性懸浮固體計(jì)的干污泥量(12-67式) 計(jì)算總排泥量MLVSS/MLSS=80%：,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),例12-1 (4) 計(jì)算每天排除的剩余活性污泥量 按污泥泥齡計(jì)算(12-63式) 排放濕污泥量計(jì)算： 剩余污泥含水率按99%計(jì)算，每天排放濕泥量(水比重1000kg/m3)：Vc=1710，1000V(1-99%)=1710,12-5活性污泥法過程設(shè)計(jì),例12-1 (5) 計(jì)算回流污泥比 假定從二沉池出水所挾帶的活性污泥量、剩余污泥排放量及污泥增長量都可以忽略不計(jì), 在穩(wěn)態(tài)下，單位時(shí)間進(jìn)入二沉池的污泥量將等于二沉池的底流排泥量.,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),例 12-1 (6) 計(jì)算曝氣池需氧量 根據(jù)12-73式：,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),例12-1 (7) 空氣量計(jì)算 鼓風(fēng)曝氣池有效水深最小為3m, 最大為9m ，取6.0m，擴(kuò)散器裝于距池底0.2m，則擴(kuò)散器上靜水壓5.8m。取0.7, 取0.95, =1(p132), 設(shè)曝氣設(shè)備堵塞系數(shù)F取0.8 (p132),采用微孔擴(kuò)散設(shè)備，EA=18%，擴(kuò)散壓力損失4kPa(p133),20水中溶解氧飽和濃度9.17mg/L。 擴(kuò)散器出口絕對壓力(p133)：,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),例12-1 (7)空氣量計(jì)算 空氣離開曝氣池面時(shí)，氣泡含氧體積分?jǐn)?shù)(p132): 20時(shí)曝氣池中平均氧飽和度(p131):,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),例12-1 (7)空氣量計(jì)算 將需氧量換算為標(biāo)準(zhǔn)條件下(20，脫氧清水)充氧量(p132)： 曝氣池供氣量(p133): 如選用三臺風(fēng)機(jī)，兩用一備，則單機(jī)風(fēng)量：3214m3/h(54m3/min).,12-5 活性污泥法過程設(shè)計(jì),例12-1 (8)鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓計(jì)算： 選擇一條最不利空氣管路計(jì)算空氣管的沿程和局部壓力損失，如果管路壓力損失5.5kPa，擴(kuò)散器壓力損失4kPa，則出口風(fēng)壓p(p133):,