第4章-活性污泥處理設(shè)施

1、第 4 章活性污泥處理設(shè)施Mogens Henze著建造活性污泥處理設(shè)施的目的是將污水中有機(jī)物去除，從而避免出現(xiàn)Joseph Heller在有朝一日一文中所描述的情景：“人們?cè)诤?、河流中將再也找不到魚兒，而只能在罐頭中才能看到。城市消亡，石油四溢，金錢萬能”?；钚晕勰嘣O(shè)施的原理是通過攪拌或曝氣使大量的活性污泥在水中運(yùn)動(dòng)。除有生命的生物群之外，懸浮固體還包含有機(jī)物和無機(jī)物，有些有機(jī)物經(jīng)水解作用被降解了，而有些則是不可降解的（惰性物質(zhì)）。在處理裝置中，懸浮固體數(shù)量的控制是通過懸浮固體的循環(huán)以及去除剩余污泥來實(shí)現(xiàn)的，有機(jī)物只有三個(gè)去處：二氧化碳、剩余污泥、出水。4.1質(zhì)量平衡 活性污泥設(shè)施通過從第

2、三章中導(dǎo)出的反應(yīng)公式所建立起的質(zhì)量平衡，我們現(xiàn)將公式中每一項(xiàng)都標(biāo)定了符號(hào)，假如該物質(zhì)被去除了，則符號(hào)為負(fù)。4.1.1無回流的“活性污泥”設(shè)施最簡(jiǎn)單的活性污泥設(shè)施。無回流的活性污泥反應(yīng)器如圖4.1 。這種類型的設(shè)施在實(shí)際中并不采用，但其它類型的裝置在作用上與其很相似（如曝氣池塘）。在此引用可對(duì)活性污泥工藝的原理進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。圖 4.1無回流的活性污泥池原理示意圖可以對(duì)此處理裝置建立起幾種不同的質(zhì)量平衡。水量平衡如下：Q1= Q3（4.1 ）總質(zhì)量平衡如下：QC -rv,sV =QC（4.2 ）1 123 3轉(zhuǎn)化項(xiàng) r v,s V2 也可以用另一種形式表達(dá)即池子體積V2 與活性污泥濃度 XB,2分

3、別表達(dá)， 即r v,s V2XB,2 。采用質(zhì)量平衡有三個(gè)目的（如表4.1 ），即為設(shè)計(jì)、函數(shù)的測(cè)定/ 分析、動(dòng)力學(xué)研究。從式（ 4.2 ）來看，每單個(gè)符號(hào)并沒有作出定義。C 是各種固體的濃度（COD， BOD， N，82 第 4 章 活性污泥處理設(shè)施TOC等）， r x,s 是反應(yīng)率，其單位必須與V2 及 X2（活性污泥濃度）同時(shí)定義。以活性污泥濃度X2 為例，它可以采用kg SS/m3， kg VSS/m3， kg COD(B)/m 3 幾種單位表示，每個(gè)單位所代表的含義應(yīng)由各具體情況而定。例如VSS可能是污泥中VSS的總含量，也可能是硝化細(xì)菌（以VSS計(jì)）、反硝化細(xì)菌含量等等。但假如X2

4、 用活性生物量（活性細(xì)菌）表示時(shí)，則平均反應(yīng)率r x,s 在分母中一定要用相同的單位。通過活性污泥裝置的質(zhì)量平衡所得到的計(jì)算（符號(hào)見圖4.1 ）表 4.1目的未知已知設(shè)計(jì)容積， V2Q1, C1 , X2 , C3 , Q3 , r x,s函數(shù)預(yù)測(cè)、分析流出液濃度， C3Q1, C1 , V2 , X2 , Q3 , r x,s動(dòng)態(tài)學(xué)研究反應(yīng)率 r x,sQ1, C1, V2, X2, Q3, C3質(zhì)量平衡式（4.2 ）是以最簡(jiǎn)單的方式建立的，所有的物質(zhì)轉(zhuǎn)換都集中于一項(xiàng)即r V,SV2之內(nèi)。其它各項(xiàng)都是傳輸，用來表達(dá)固體的輸入和輸出量。實(shí)際上，各種工藝對(duì)上述所考慮過的物質(zhì)常會(huì)有影響，使質(zhì)量平衡

5、更加復(fù)雜。表 4.2 是一張簡(jiǎn)化的無硝化處理的活性污泥裝置工藝矩陣表，可以設(shè)想三種過程對(duì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化（生物生長(zhǎng)、生物衰減、生物水解），反應(yīng)率在最右欄，各個(gè)系數(shù)為化學(xué)計(jì)量系數(shù)，通過此表可建立起質(zhì)量平衡方程式， 例如對(duì)于易降解有機(jī)物 SS在理想混合池中的質(zhì)量平衡，傳輸是顯而易見的，而兩個(gè)反應(yīng)項(xiàng)則可以通過表4.2 SS 欄中的化學(xué)計(jì)量系數(shù)與右邊欄中的反應(yīng)率相乘而得到。無硝化活性污泥裝置工藝矩陣表 4.2成份SsXsX1XB,HSO2反應(yīng)率， r V工藝好氧異養(yǎng)生長(zhǎng)1異養(yǎng)衰減1 fXB, X1fXB, X1-1水解1-1單位3kgCOD/m1Ymax, HSsSO 2X B,HYHmax,HK S,O2

6、,H SO 2max,Ss KsbHX B,HKhX s易降解有機(jī)物難降解有機(jī)物惰性懸浮有機(jī)物異養(yǎng)生物量氧輸入水解生長(zhǎng)Q1 SS,11SS,2SO2,21 kh X S,2 V2max,HSS,2 KSX B,H,2 V2 Q3 S3Ymax,HK S,O2,H SO2,2（4.3 ）表 4.2 還表明好氧生物的增長(zhǎng)對(duì) SS、 XB,H,2 、 SO2三種成份的影響。使用質(zhì)量平衡矩陣要用統(tǒng)一單位（此處用 COD）。因此，當(dāng)氧表示為“ -COD”好象鼓入一定量氧氣，而并沒有精品文檔氧的需求，但這一定量的氧卻能去除等量的COD！對(duì)無回流的活性污泥裝置，如果所測(cè)表現(xiàn)生長(zhǎng)常數(shù)Yobs 是已知的，則活性

7、污泥濃度XB,2即可求出。應(yīng)用如下：XB,2=Yobs ( C1- C3)（ 4.4 ）式中生長(zhǎng)常數(shù) Yobs 是以離開處理裝置的污泥質(zhì)量為基礎(chǔ)估算的即時(shí)值。根據(jù)這一定義進(jìn)水中無論有無污泥（懸浮固體）都是無關(guān)緊要的?！纠?4.1 】已知一個(gè)無回流活性污泥裝置的污泥濃度為XB,2，進(jìn)水、出水的濃度分別為33500gCOD(S)/m 和 80gCOD(S)/m 。所觀測(cè)到的生長(zhǎng)常數(shù)分別為0.35kgCOD(B)/kgCOD(S) ，或 0.25kgVSS/kgCOD(S)從式 4.4，得出：B,2= obs(1- 3)=(0.35kgCOD(B)/kgCOD(S) (0.5kgCOD(S)/m3-

8、0.08kgCOD(S)/m 3)XYC C= 0.147kgCOD(B)/m3如果生長(zhǎng)常數(shù)以 VSS表示，那么 XB,2同樣可以用 kgVSS/m3 進(jìn)行計(jì)算。即 Yobs = 0.25kgVSS/kg COD。因此， X = 0.105kg VSS/m。B,23【例 4.2 】按照?qǐng)D 4.1 設(shè)計(jì)一套活性污泥處理裝置（求出必要的體積），已知下列數(shù)據(jù)：3進(jìn)水：Q1=1,000m /d3C1=500gCOD(S)/m3出水：Q3=1000m/d3C3=60gCOD(S)m( 管理部門要求)并已知：r x,s =3kgCOD(S)/(kgCOD(B) ?d)Yobs =0.3kgCOD(B)/k

9、gCOD(S)由式 4.2 可求曝氣池體積V2：V2 =(Q1 C1 - Q 3C3)/(rx,s XB,2 )唯一的未知量是XB,2 ，但按例4.1 用同樣方法即可求出：3XB,2 =YObs(C1 -C3)=0.3(0.5-0.06)=0.132kgCOD(B)/m將已知值代入公式：3V2 =(1000 × 500-1000 × 60)/(3 × 0.132)=1,111,111m最好連單位一起代入，而不是僅代入數(shù)值，這樣不僅可以檢查是否替換了相應(yīng)的值，還可以檢查表達(dá)式對(duì)于設(shè)計(jì)內(nèi)容而言是否正確。將各個(gè)值代入公式后：23333V =(1,000m /d 

10、3;500gCOD(S)/m1,000m /d ·60gCOD(S)/m )/(3kgCOD(S)/(kgCOD(B) ·d)· 0.132kgCOD(B)/m33)=1,111,111m ·gCOD(S)/kgCOD(S)但是這里好像有什么地方不對(duì)，我們可以將C1 和 C3 的單位換成kgCOD(S)/m3 也可以把83歡。迎下載84 第 4 章 活性污泥處理設(shè)施結(jié)果乘以生長(zhǎng)常數(shù)1,000gCOD(S)/kgCOD(S) ，上式就對(duì)了。V2 =1,111,111m 3· gCOD(S)/(1,000gCOD(S)/kgCOD(S)kgCOD(

11、S)=1,111m3這就是正確的答案。4.1.2有回流的活性污泥裝置回流式活性污泥裝置的設(shè)計(jì)如圖4.2 所示。回流的目的是增加增加曝氣池的污泥濃度。由于泥齡與水力停留時(shí)間是分開的，回流的結(jié)果使泥齡增長(zhǎng)，用此方法使得積累既包含快速生長(zhǎng)又包含慢速生長(zhǎng)的生物群落成為可能。這對(duì)于污泥的沉淀和絮凝的特性都是很重要的。圖 4.3 顯示出活性污泥的污泥絮凝體結(jié)構(gòu)。通常污泥在回流入曝氣池之前都要在沉淀池中進(jìn)行濃縮，有時(shí)還要對(duì)污泥進(jìn)行浮選和離心分離。從工藝上看，圖4.1 和 4.2 兩種污泥處理裝置沒什么差別，由于回流式污泥處理設(shè)施的污泥濃度XB,.2 較高而去除率也較大一些，這就意味著容積V2 可以減小。在圖

12、 4.2 所示的更為復(fù)雜的裝置中有可能建立起更復(fù)雜的質(zhì)量平衡，如果包括整個(gè)處理設(shè)施為對(duì)象建立質(zhì)量平衡，那就與公式4.1 、 4.2 的質(zhì)量平衡很類似了。質(zhì)量平衡也可以在圖4.2 的 a、 b 兩點(diǎn)建立。對(duì)于污泥在a 點(diǎn)建立質(zhì)量平衡，可被用于計(jì)算入流污泥濃度（進(jìn)入曝氣池）X2.1 .Q1XB,1Q4XB,4= (Q1Q4) XB,2.1（4.5 ）如果從沉淀池出流和底流污泥濃度（XB,3 和 XB,4 ），以及曝氣池出流的污泥濃度已知的，那么就能夠用b 點(diǎn)相似的質(zhì)量平衡來計(jì)算回流污泥Q4 的流量。XB,2.2是圖 4.2回流式活性污泥裝置QQX=QXQX( 1 +4)B,2.23B,34 B,4

13、Q4 =(Q1XB2.2Q3XB,3 ) / (XB,4XB,2.2 )當(dāng)污泥流過曝氣池時(shí)，污泥濃度增加了，圍繞曝氣池的污泥物質(zhì)平衡可用來計(jì)算出流污泥的濃度 X（參見圖4.2 ）。B,2.2(Q1Q4) XB,2.1+(Q1+Q4)( C2.1 - C2.2 ) Yobs = (Q1 Q4) XB,2.2或X= X+( C-C )Y（4.6 ）B,2.2B,2.12.12.2obs精品文檔圖 4.3顯示放大了200 倍的活性污泥絮體，絮凝體包括微生物、有機(jī)微粒、無機(jī)微粒，它們被細(xì)菌產(chǎn)生的聚合物膠接在一起，絮體與原生動(dòng)物有規(guī)則的密集在一起，說明生物活性很好。當(dāng)生物的生長(zhǎng)受抑制或處理不妥，原生動(dòng)物

14、將與絮體的解聚同時(shí)死亡，絲狀菌（此片中看不到）降低了絮體沉降和濃縮的能力。例 4.3 說明了如何計(jì)算從曝氣池的出流污泥濃度。曝氣池內(nèi)污泥濃度依池內(nèi)水力情況而定，若池內(nèi)的混合情況比較理想則XB,2 =XB,2.2如果曝氣池是推流系統(tǒng)，那么污泥的濃度從進(jìn)水的XB,2.1 到出水的XB,2.2 貫穿池子進(jìn)行變化。對(duì)于有回流的活性污泥裝置，經(jīng)常會(huì)利用X2.1 X2.2 ，而無回流活性污泥裝置則不用?！纠?4.3】計(jì)算一個(gè)活性污泥裝置中曝氣池內(nèi)活性污泥的排出濃度XB,2.2 ，下例各數(shù)是已知的（符號(hào)見圖4.2 ）：X3= 4.5kg SS/mB,2.1C1= 0.4kg BOD/m 333C = 0.0

15、15kg BOD/m(15mg BOD/1)Y= 0.9kg SS/kgBODobsQ1= 2,500m3/dQ4= 2,000m3/dXB,2.2可以從公式4.6 得出XB,2.2 = X B,2.1 (C 2.1 C 2.2 ) · Yobs（4.6 ）C2.1和 C2.2是未知的C和 C不是總 BOD濃度，可假設(shè)代表原污水BOD含量（在處理裝置中原污水帶著很2.12.285歡。迎下載86 第 4 章 活性污泥處理設(shè)施高的 BOD濃度被混合到活性污泥中）。通常假定沉淀池里不發(fā)生反應(yīng)，即C2.2 =C3。借助圖 4.2中 a 點(diǎn) BOD的質(zhì)量平衡可以得出：Q·C +Q &

16、#183;C =(Q1+Q )·C114442.1假定只在曝氣池內(nèi)進(jìn)行去除，C4 =C3=C2.2 ，代入上式：C2.1= (Q 1· C1 Q4· C3)/(Q1Q4)用所給值代入：C2.1=(2,500·0.4 2,000· 0.015)/(2,500 2,000)=0.229kgBOD/m 3用所給值替換代入式4.6得出：X= 4.5 (0.229 0.015)× 0.9 = 4.69kg SS/m3B,2.2例 4.3說明變量范圍從曝氣進(jìn)水的流入到出水的排出，在此情況下污泥濃度僅增加了45%，考慮到進(jìn)入量測(cè)試數(shù)值不穩(wěn)定，對(duì)變量

17、常常忽略不計(jì)，而整個(gè)曝氣池的污泥濃度就假定為是恒定值。注意：當(dāng)計(jì)算污泥產(chǎn)率時(shí)必須計(jì)算此變化（詳見4.2 章）。4.2活性污泥工藝的概念及定義有關(guān)活性污泥裝置的原理及定義有好幾種，其中有些概念和定義并不適用，不合乎邏輯，但有必要了解一下這些定義適用于何處，簡(jiǎn)要介紹如下：處理率我們通常用“處理率”來描述包括活性污泥池及沉淀池在內(nèi)的處理工藝整體效率。因此處理效率定義為：C1 C3（4.7 ）EC3處理率也可以用來描述整個(gè)處理裝置內(nèi)某單獨(dú)一個(gè)處理過程或一個(gè)池子內(nèi)所發(fā)生的變化。此外，“處理率”還能以無量綱形式用于不同活性污泥工藝的數(shù)學(xué)描述中?；亓鞅仁腔亓魑勰嗔颗c原污水量的比值（見圖4.2 ）。R=Q4/

18、 Q1（4.8 ）典型值已在見表 4.3中給出?；钚晕勰嘌b置的容積負(fù)荷定義如下BV = Q1C1/ V2（4.9 ）容積負(fù)荷可以用不同的單位給出，通常用3kg/BOD/(m ?d) 表示，“容積負(fù)荷”常用于活性污泥裝置的初步設(shè)計(jì)。污泥濃度（生物體濃度）X：曝氣池污水中或循環(huán)污泥水流中的污泥濃度常常用懸浮固體SS，或揮發(fā)性固體VSS 或化學(xué)需氧量COD幾種單位來表示?；钚晕勰喙に嚨挠?jì)算可根XXX據(jù)任何所需單位進(jìn)行計(jì)算。例如：若單位采用SS，那麼所有的計(jì)算都要按照SS 的單位來進(jìn)行，即生長(zhǎng)常數(shù)、污泥量、產(chǎn)泥量、去除速率等等都。需要注意的是只有部分污泥濃度的測(cè)得如以 COD計(jì)是表示活性生物量（活性菌

19、）即：精品文檔XCOD > XB,H XB,A式中 XB,H 是異養(yǎng)菌濃度，XB,A 是自養(yǎng)菌（硝化菌）濃度。城市污水 / 普通活性污泥設(shè)施的各種參數(shù)表 4.3符號(hào)單位值BOD、 COD、SS 處理率E%85-95回流比R%50-100污泥指數(shù)SVIml/g50-15020 C時(shí)氧呼吸率（活性污泥）r X,02gO2/(kgVSSh)5-40污泥百分比-%50-80污水、活性污泥的最低溫度TC6-10污水、活性污泥的最高溫度TC18-22* 熔雪期的最低溫度為 12 C污泥量（ MX）：在活性污泥裝置中，污泥量MX 由設(shè)施中所有污泥構(gòu)成，包括那些在活性污泥池中得不到普遍曝氣的污泥。有時(shí)大

20、量污泥可能在二沉池中積存，污泥量的表達(dá)式為：?（ 4.10 ）X =MV X水解作用在所有污泥中進(jìn)行，與污泥位置無關(guān)，但各自的速率取決于池中各自不同的條件。污泥負(fù)荷：污泥負(fù)荷表示每日施加于污泥的有機(jī)物總量。BX =Q1C1/( V2X2）（ 4.11 ）污泥濃度的單位常以33kgSS/m 表示，而有機(jī)物濃度C1 以 kgBOD/m表示，所以合起來的單位就是 kgBOD/(kgSS?d) 。污泥負(fù)荷經(jīng)常作為設(shè)計(jì)參數(shù)。當(dāng)用SS 作單位時(shí)，就要注意污水的條件（如大量的無機(jī)懸浮固體）或處理設(shè)施的操作狀況（如沉淀劑的投放），它可以改變活性污泥中VSS 與 SS 之間比率，對(duì)于 設(shè)計(jì)而言，更可靠的污泥負(fù)荷

21、單位是kgBOD/(kgVSS?d) 。產(chǎn)泥量（SP）：表示每時(shí)間單位內(nèi)離開處理系統(tǒng)的污泥量。圖4.4表明FFSP =Q3X3+Q5X5（ 4.12 ）圖 4.4有污泥回流及排放剩余污泥（Q5X5）的活性污泥裝置進(jìn)水（ Q1X1）所帶污泥包括在產(chǎn)泥量中，因此不能從公式（4.12 ）中推導(dǎo)出來。產(chǎn)泥量能夠用許多種方法測(cè)得，因此就可以有多種不同的表示方法，如kgSS/d ，87歡。迎下載88 第 4 章 活性污泥處理設(shè)施kgVSS/d， kgCOD/d。表 4.4 所示以不同方法測(cè)得污泥及產(chǎn)泥量的各種成份。產(chǎn)泥量成份產(chǎn)泥量單位污泥與產(chǎn)泥量以及污泥成份的測(cè)量方法表 4.4原污水中無機(jī)原污水中有機(jī)曝氣

22、池化學(xué)沉淀劑懸浮固體懸浮固體生物生長(zhǎng)量kgSS/dkgVSS/d（）kgCOD/d根據(jù)應(yīng)用目的，需對(duì)產(chǎn)泥量采用不同的單位。對(duì)于污泥脫水的單位可采用kgSS/d對(duì)于厭氧污泥和好氧污泥穩(wěn)定采用kgVSS/d 或 kgCOD(B)/d 。產(chǎn)泥量的體積即取決于處理裝置的進(jìn)水，同樣也取決于處理裝置所采用的工藝。產(chǎn)泥量也可以用現(xiàn)有處理裝置測(cè)得，并用式（4.12）計(jì)算出來。產(chǎn)泥量還可以在作設(shè)計(jì)時(shí)用式（4.13 ）估算出來：FSP = Yobs( C1- C3）Q1（ 4.13）為了能用式（ 4.13）來計(jì)算污泥量，必須要先估算生長(zhǎng)常數(shù)（obs ），該常數(shù)依活性污Y泥裝置的負(fù)荷等的不同而變，見圖3.5 。【例

23、 4.4 】計(jì)算一個(gè)處理城市污水的活性污泥裝置污泥負(fù)荷及產(chǎn)泥量。已知：Q1 = 11,000m 3/dC1 = 0.4kg BOD/m3C3 = 0.04kg BOD/m3設(shè)曝氣池的活性污泥濃度為323。5.2kg SS/m ，則曝氣池的體積V 為 5.600m代入式（ 4.11 ），則污泥負(fù)荷為：BX = Q 1·C1/(V 2· X2）將已知數(shù)代入到公式中：B = 11,000· 0.4/5,600 · 5.2 = 0.15kg BOD/(kg SS· d)X由式（ 4.13）計(jì)算產(chǎn)泥量：FSP = Y obs(C1 C3）· Q

24、1（ 4.13 ）以圖 3.5 為例 Yobs 估計(jì) SS/kg BOD。代入已知數(shù)：FSP = 0.8(0.4 0.04 ）· 11， 000 = 3.170kg SS/d（注意：在分母中，生長(zhǎng)常數(shù)Yobs 必須與濃度C（此處為 BOD）單位保持一致，分子則可以采用任何一種單位（SS,VSS,COD,TN,TP 等）。經(jīng)活性污泥裝置的污泥處理部分作進(jìn)一步處理的產(chǎn)泥量不是所有產(chǎn)泥量，尚有一部分污泥與處理過的水一起離開處理裝置，這種情況與圖4.4 的產(chǎn)泥量Q3X3 是一致的。精品文檔剩余污泥量（ FESP）：剩余污泥量其實(shí)就是產(chǎn)泥量的一部分，也就是仍帶有活性而被排出并在污泥處理設(shè)施進(jìn)一

25、步處理的那部分污泥，圖4.4 用 Q5X5 表示剩余產(chǎn)泥量。（如有機(jī)械處理裝置的話）剩余產(chǎn)泥量會(huì)如圖4.4 從回流里排出來，而后又與初沉污泥一起匯入污泥處理裝置的進(jìn)水。如果需要控制泥齡，則從曝氣池直接排出剩余污泥為最好的控制方法，見圖4.5 。泥齡：就是污泥（生物量） 在處理裝置里的細(xì)胞平均停留時(shí)間，泥齡可以通過式 （ 4.14 ）在對(duì)現(xiàn)有裝置測(cè)量的基礎(chǔ)上估算出來。QX =MX/ FSP（ 4.14）對(duì)于圖4.1 所示裝置：X22M=VXFSP =Q3 X3X2 =X3（理想混合狀態(tài)）=VX/QX = V/Q=（ 4.15）X223323式中 X 為泥齡為水力停留時(shí)間在圖 4.1簡(jiǎn)單處理裝置中

26、，生物量和水的平均停留時(shí)間是相等的，對(duì)于有回流的活性污泥裝置情況并不是這樣，回流的初衷就是就是增加泥齡使之超過水力停留時(shí)間。對(duì)圖 4.4這套裝置來說X =2·2MVX（沉淀池中的污泥生物量設(shè)為0 不太準(zhǔn)確）F = QXQX =Y ( CC）QSP3355obs131代入式 4.14則：X =V2 X2/( Yobs( C1 C3) Q1) =X2/( Yobs( C1C3)（ 4.16）式（4.16）適用于一般情況， 也適用于無回流活性污泥裝置，式中2 = obs (1 3) （式X YC C4.4 ）。【例 4.5 】計(jì)算下圖中所示曝氣池（理想混合狀態(tài)）的水力停留時(shí)間及泥齡：已知：

27、V2 = 15,000m 3X2 = 4.0kg COD/m 3Q1 = 1,500m 3/h89歡。迎下載90 第 4 章 活性污泥處理設(shè)施Q43= 750m /d5= 100m 3/dQ63Q= 1000m /dX33= 0.05kg COD/mX5= 11.0kg COD/m 3Yobs = 0.4kg COD(B)/kg COD(S)水力停留時(shí)間為：=V / Q = 15,000/1,500 = 10h21水力停留時(shí)間不為：=V2/(Q1 Q4） =15,000 / (1,500 750) = 6.7h因?yàn)樗νＡ魰r(shí)間為通過時(shí)間（相當(dāng)于一個(gè)水質(zhì)點(diǎn)的一個(gè)循環(huán)）泥齡 QX = MX/ FS

28、P（ 4.14 ）M =V X （沉淀池體積開始 =0，所以無污泥）X22FQX QX QXSP =335566代入各個(gè)值后得出：QX = V2X2 / ( Q3X3 Q5X5 Q6X6）在此除 X 和 Q 之外，所有的值都是已知的，當(dāng)Q水流從曝氣池排出時(shí)，X=X依照63662此裝置的水量平衡即可得出Q3。1=3 5 6QQQQ3=156× 24 100 1000 = 34900m3/dQQQQ = 1,500代入 Q 、 X 及其它已知值得出：36X = 15,000× 4.0/(34,900 × 0.05 100× 11.0 1,000 ×

29、 4.0 ）X = 8.8d注意：這個(gè)例子給出了比提供一個(gè)恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方法還多的信息，許多工程師經(jīng)常因信息不足而出問題，因而，此系統(tǒng)更像是工程估算。好氧污泥齡：好氧污泥齡對(duì)硝化工藝以及局部降解慢且環(huán)境外來物質(zhì)必須被生物去除的工藝來說是至關(guān)重要的，好氧污泥齡是指好氧條件下，一個(gè)污泥粒子（如硝化細(xì)菌）在處理裝置里停留的時(shí)間。好氧污泥齡通常比污泥齡（總污泥齡）要短， 此定義與泥齡類似：QX,好氧 = MX,好氧 / FSP（ 4.17 ）在一個(gè)池子里，好氧條件為一半時(shí)間（缺氧條件占另一半）好氧污泥量占總污泥量的50%，即 0.5 VX。4.3活性污泥設(shè)施的類型活性污泥裝置的設(shè)計(jì)實(shí)際上是多種多樣的，人們

30、可采用許多種不同的設(shè)計(jì)方案及深度。通常來講，設(shè)計(jì)方案是由經(jīng)濟(jì)條件所決定的，但不管一個(gè)處理廠采用哪一種設(shè)計(jì)方案都必須具備以下兩個(gè)要素：曝氣池應(yīng)具有一定的容積（V2）和一定的的污泥濃度（X2），精品文檔經(jīng)沉淀池處理的廢水從頂部排出（濃度 C3，X3），同時(shí)濃縮后的回流污泥經(jīng)其底部排出（濃度 C4， X4）。實(shí)際上在某些設(shè)計(jì)中， 上述兩個(gè)因素已被歸并為具有兩種功能的一個(gè)要素，詳見 4.2.3節(jié)中有關(guān)氧化溝的介紹。4.3.1有回流活性污泥設(shè)施圖 4.5 向人們介紹了幾種設(shè)有單獨(dú)沉淀池的活性污泥處理裝置的具體實(shí)例，我們可以把 a 型曝氣池設(shè)計(jì)成一個(gè)長(zhǎng)方形或正方形的容器，也可以是氧化溝或氧化池（用塑料作襯

31、墊或直接在土地中做成土池子。B 型池呈狹長(zhǎng)的推流式。而C 型曝氣池是理想化完全混合池，這種曝氣池通常為長(zhǎng)方形。分段進(jìn)水式處理裝置（ D 型）通常為長(zhǎng)方形推流式曝氣池（類似一個(gè)接觸穩(wěn)定裝置，詳細(xì)說明參見接觸穩(wěn)定裝置介紹），而選擇器系統(tǒng)（E 型）包括 1-3 個(gè)小型理想化完全混合池，后面跟著一個(gè)大的理想化的混合池，這個(gè)大曝氣池可以是長(zhǎng)方形的，正方形的，也可以是一個(gè)氧化溝或一個(gè)氧化池。不論采用何種設(shè)計(jì)方案，都要求其具備充分的攪動(dòng)或紊動(dòng)以使污泥保持懸浮狀態(tài)，從而與入流污水充分接觸。通常經(jīng)曝氣來達(dá)到此目的，但有時(shí)這種對(duì)空氣的需求（需氧量）很小，從而導(dǎo)致空氣的供給不能滿足混合要求，或者曝氣系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上不能

32、保證良好的混合。圖 4.5種所示的處理裝置的基本布置就是圖4.6 中所示的帶有兩個(gè)單獨(dú)的池子和回流污泥排放（ Q）裝置的處理設(shè)施。4不論采用何種設(shè)計(jì)方案，必須向曝氣池不斷供氧。這樣便于維持一定的氧濃度以確保較高的去除率。適用于所有處理裝置的基質(zhì)去除速率rv,s 如下式：rv,smaxS2SO 2,2X B,2（ 4.18）Ymax S2K S SO2,2 K S,O2其中：max有機(jī)物（ S）去除的最大比增長(zhǎng)率Y 位有機(jī)物（ S）的最大生長(zhǎng)常數(shù)maxS2曝氣池中有機(jī)物的濃度（不在進(jìn)水中）SO2,2曝氣池中氧的濃度XB,2曝氣池中污泥（生物量）的濃度正如描述生物去除的其它表達(dá)方式一樣，式（4.1

33、8 ）已是簡(jiǎn)化了的一種。例如，在式（4.18 ）使用活性異養(yǎng)生物濃度（ XB,H）這一概念將更加準(zhǔn)確。 這也意味著其他生長(zhǎng)常數(shù)max和 Ymax 是必須采用的。對(duì)于一個(gè)活性污泥處理裝置而言，對(duì)溶解性有機(jī)物的質(zhì)量平衡式為：輸入量 +水解量 -去除量 =輸出量Q1S1 +r V,XSV2vX,S -r V,SV2 =Q3S3（ 4.19 ）91歡。迎下載92第 4 章 活性污泥處理設(shè)施圖 4.5設(shè)單獨(dú)沉淀池的活性污泥裝置圖 4.6按圖 4.5 各裝置的基本布置圖精品文檔VX,S 為化學(xué)計(jì)量系數(shù)，它表示去除懸浮固體（XS）和溶解性物質(zhì)（S）的相關(guān)系數(shù)。通過推流式曝氣池的活性污泥濃度（生物量）變化很小

34、，因此在計(jì)算中我們常視其為一個(gè)常量，對(duì)于溶解性有機(jī)物就不可能出現(xiàn)這一情況，溶解性有機(jī)物的濃度變化將相當(dāng)于從原水與回流污泥相混合時(shí)的數(shù)值變化至與出水相當(dāng)?shù)臄?shù)值。4.3.2單池活性污泥處理設(shè)施活性污泥設(shè)施可以由一個(gè)既作曝氣池又作沉淀池使用的復(fù)合池構(gòu)成。在某些處理裝置中，兩個(gè)池子結(jié)合起來，原則上將其視為具有多重功能的一個(gè)池子，圖 4.7 給我們展示了這些處理裝置的設(shè)計(jì)。但當(dāng)對(duì)這些處理裝置進(jìn)行工藝計(jì)算時(shí)，問題就出現(xiàn)了。那就是我們必須盡量將這一個(gè)池子視成兩部分，一部分為曝氣部分（V2），另一部分為沉淀部分（V2.3 ）來達(dá)到圖4.6 所示的使其成為一個(gè)基本設(shè)計(jì)的目的， 然而此時(shí)卻不存在循環(huán)流。 在這種類

35、型的處理裝置中，要對(duì)上述問題給予明確回答并確定回流污泥的濃度通常是不可能的。在一些處理裝置中，對(duì)這兩種作用進(jìn)行了某種有形分離從而允許容積的分離，如圖 4.7中 c、 d 型和部分 e 型。在一些如 a、 b 類型的處理裝置中，并不存在這種有形分離，但可以暫時(shí)地分成曝氣池和沉淀池，例如 a 類型的氧化溝，沉淀池需一半的時(shí)間，我們就可以假設(shè)：圖 4.7單池活性污泥裝置。各種工藝基本上不受各裝置幾何形狀的影響。93歡。迎下載94 第 4 章 活性污泥處理設(shè)施VTOT=V2.3+V22=TOT/2VV2.3=TOTVV/2上述假設(shè)同樣適用于序批式反應(yīng)器裝置，在這一裝置中，一部分時(shí)間并不曝氣而只作為沉淀

36、池。在所有的工藝計(jì)算中，都需使用計(jì)算曝氣池容積（ V2），如污泥負(fù)荷的計(jì)算、有機(jī)物去除的計(jì)算等。在圖 4.7 所示的 a、 b 兩種類型的處理裝置中，池中的水量是隨時(shí)間的變化而變化的，這就使計(jì)算復(fù)雜化了。圖 4.8 介紹了一個(gè)將曝氣池與沉淀池兩者結(jié)合起來的處理裝置。圖 4.8沉淀池不總分開。圖中曝氣池為結(jié)合式（BIOLAK-Wax處理裝置）。這是一套帶硝化- 反硝化低負(fù)荷活性污泥裝置。通過懸浮擴(kuò)散器的擴(kuò)散管曝氣?！纠?.6 】如圖 4.7a 所示的一個(gè)氧化溝，在經(jīng)沉淀的污水正好排放后，其總?cè)莘e為1,200m 3。該裝置的運(yùn)行周期為：曝氣 2.5 小時(shí)沉淀 0.5 小時(shí)沉淀污水排放1.0 小時(shí)3

37、33濃度為 5.8kg SS/m。則“曝氣池”的設(shè)計(jì)容積為：精品文檔水的流量由3變化到 1,200 2.5h331,200m× 50m/h = 1,325m平均值為 V (1200 + 1325) / 2 = 1263 m3這里水的流量要多于我們的估計(jì)量，因?yàn)?，在沉淀污水排放之前的半小時(shí)內(nèi)，水的流量還會(huì)增加，但這與曝氣池的容積無關(guān)。每 4 小時(shí)曝氣池發(fā)生作用的時(shí)間為2.5 小時(shí)，則一天中曝氣作用所占比率為(2.5/4)× 100% =63%。因此，曝氣池的設(shè)計(jì)容積（V2）為： V2 = 1,263m 3× 0.63 = 796m 3污泥負(fù)荷為：BX用所給值代入為：

38、4.3.3接觸穩(wěn)定裝置Q1C1（ 4.11 ）V2X2BX1200m3 /d0.3kgBOD/m3330.078kgBOD /(kgSS d)796m5.8kgSS/m接觸穩(wěn)定裝置的原理就是在保持相同污泥量的情況下節(jié)省曝氣池容量。為此一個(gè)曝氣池設(shè)在回流污泥管線上，如圖 4.9 所示。圖 4.9 中， a、 b、c 三個(gè)裝置基本上是相同的， d 則是一種兼具接觸穩(wěn)定裝置與“普通”活性污泥裝置兩者特性之間的混合體。這一設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于污泥穩(wěn)定程度與池容較大的普通處理裝置的污泥量相同。曝氣池主流污水停留時(shí)間為 0.5-1 小時(shí)。當(dāng)硝化反應(yīng)效率顯著下降時(shí)，對(duì)有機(jī)物的處理也相應(yīng)降低（參見第 6 章）。圖

39、4.10 為接觸穩(wěn)定法示意圖。處理裝置中污泥量為： MX = V2X2 V6X6由于兩個(gè)池子要放到一起考慮，對(duì)接觸穩(wěn)定法來說質(zhì)量平衡變得更加復(fù)雜了。從水解到質(zhì)量平衡參見下例：kh XS,2 V2 khXS,6 V6有關(guān)接觸穩(wěn)定法的詳細(xì)計(jì)算只能通過計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型來實(shí)現(xiàn)。4.3.4生物吸附法處理設(shè)施這種裝置是一種很高負(fù)荷的活性污泥處理裝置，這種設(shè)備曝氣池中污水的水力停留時(shí)間為 0.2-0.5 小時(shí)，在這樣一個(gè)高負(fù)荷的處理設(shè)備中，大部分的懸浮有機(jī)物被去除，而對(duì)于溶解性的有機(jī)物只進(jìn)行了少量處理。生物吸附法處理裝置中的污泥的活性很高，其活性要比后面低負(fù)荷的活性污泥處理裝置中/3/ 的污泥大得多。污水的微

40、粒很快被活性污泥絮體所吸附（1-2分鐘），以致這種吸附的模型描述通常并不需要，這一過程的效率是由隨后沉降過程控制的。生物吸附法處理裝置的設(shè)計(jì)使其比一般的活性污泥法沉淀設(shè)備有較大量的懸浮固體被排放到出水中。原因是生物吸附法所作的只是對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理，這種裝置通常后面還接著一個(gè)活性污泥法處理裝置。在第二階段也常使用一種帶生物濾池的處理裝置。圖 4.11展示了生物吸附法處理裝置的實(shí)例。正如圖4.11a 中所示的那樣，在一個(gè)生物吸附法處理裝置中，污泥的產(chǎn)量要比在一個(gè)類似的單獨(dú)活性污泥法處理裝置中多。生物吸附使那些本來用于生成剩余污泥的氧化作用所消耗的能量節(jié)省下來，有生物吸附作用所產(chǎn)生的大量污泥可以用來增加沼氣的產(chǎn)量。我們甚至還可以預(yù)測(cè)，有生物吸附法作用所產(chǎn)95歡。迎下載96 第 4 章 活性污泥處理設(shè)施生的污泥可被用到水解過程中，而水解過程可以提供隨后生物脫氮除磷所需的易生物降解有機(jī)物。圖 4.9 接觸穩(wěn)定式活性污泥法圖 4.10 接觸穩(wěn)定法示意圖精品文檔圖 4.11帶活性污泥池或濃縮過濾池的生物吸附裝置4.3.5活性污泥工藝設(shè)計(jì)活性污泥法工藝的設(shè)計(jì)可以是很詳細(xì)的也可以很簡(jiǎn)單，其選取的標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)視設(shè)計(jì)的目的而定。其唯一的目的是粗略地估算一下該設(shè)施所需的費(fèi)用呢？還是使這一設(shè)計(jì)為某一具體計(jì)劃服務(wù)呢？關(guān)于活性污泥法處理裝置，我們接下來討論三種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（方法）1.水力