活性污泥法过程设计计算.ppt

12-5 活性污泥法过程设计,一、曝气池容积设计计算 二、剩余污泥量计算 三、需氧量设计计算,12-5 活性污泥法过程设计,过程设计计算 对象：曝气池、二沉池、曝气设备、回流设备等及污泥处理处置。 设计主要依据：水质水量资料 生活污水或生活污水为主的城市污水：成熟设计经验 工业废水：试验研究设计参数 主要设计内容： 1. 工艺流程选择 2. 曝气池容积和构筑物尺寸的确定 3. 二沉池澄清区、污泥区的工艺设计 4. 供氧系统设计 5. 污泥回流设备设计,12-5 活性污泥法过程设计,一、曝气池容积设计计算 1.工艺流程的选择 工艺流程的选择是设计关键问题, 详细调查基础上进行技术、经济比较，得到合理流程。 主要调查研究和收集的基础资料： 污水水量水质条件:水量-处理规模，注意收集率和地下水渗入量;水质决定流程和处理程度。 接纳污水的对象资料 气象水文资料 污水处理厂厂址资料:厂址地形资料；厂址地质资料 剩余污泥出路,12-5 活性污泥法过程设计,一、曝气池容积设计计算 2.池型的选择 推流理论上优于完全混合，由于充氧设备能力限制及纵向混合的存在，实际上推流和完全混合处理效果相近。若能克服上述缺点，则推流比完全混合好。 完全混合抗冲击负荷的能力强。 根据进水负荷变化情况、曝气设备的选择、场地布置、设计者的经验综合确定。 在可能条件下，曝气池的设计要既能按推流方式运行，也能按完全混合方式运行，或者两种运行方式结合，增加运行灵活性。,12-5 活性污泥法过程设计,一、曝气池容积设计计算 3. 池容积设计计算 (1)有机负荷法 活性污泥负荷法 活性污泥负荷率(Ls)： 反应池体积为： 室外排水设计规范体积公式： Q与曝气时间相当的平均进水流量 S0曝气池进水的平均BOD5值,12-5 活性污泥法过程设计,一、曝气池容积设计计算 3. 池容积设计计算 容积负荷法 容积负荷：单位容积曝气区单位时间内所能承受的BOD5量，即： 曝气池容积： Q、LV 已知，X、LS、LV 参考规范,12-5 活性污泥法过程设计,一、曝气池容积设计计算 3. 池容积设计计算 (2)污泥龄法,12-5活性污泥法过程设计,二、剩余污泥量计算 1.按污泥龄计算 X-每天排出的总固体量，g(vss)/d;,12-5 活性污泥法过程设计,二、剩余污泥量计算 2.根据污泥产率系数或表观产率系数计算 XV-每日增长的挥发性活性污泥量, kg/d,12-5 活性污泥法过程设计,三、需氧量设计计算 1. 根据有机物降解需氧率和内源代谢需氧率计算 a-分解有机物过程的需氧率kg(O2)/kg(BOD5) Sr-被降解有机物量(S0-Se) b -内源代谢需氧率，kg(O2)/kg(MLSS)d 生活污水a为0.42-0.53， b为0.19-0.11,12-5 活性污泥法过程设计,三、需氧量设计计算 1.根据有机物降解需氧率和内源代谢需氧率计算 高BOD5负荷下，泥龄较短，降解单位质量的BOD5需氧量就低。因为一部分被吸附而未被摄入体内的有机物随剩余污泥排出；同时，微生物内源代谢弱，需氧也较低。 低BOD5负荷时，泥龄较长，有机物降解较彻底，内源代谢作用时间长，降解单位质量BOD5需氧量就高。,12-5 活性污泥法过程设计,三、需氧量设计计算 2.微生物对有机物的氧化分解需氧量 bCOD-污水的可生物降解基质浓度; 1.42-污泥的氧当量系数， 假定细胞组成C5H7NO2, 氧化单位质量微生物需氧量：,进水总COD分为活性生物体COD和有机基质COD。活性生物体包括自养菌、异养菌和聚磷菌。有机基质依据其生物可降解性分为可生物降解BCOD和不可生物降解UBCOD。UBCOD进一步划分为溶解性惰性组分S1和颗粒性惰性组分X1。S1在活性污泥系统中不发生变化，直接流出系统，X1能够被污泥捕集，通过剩余污泥排放去除。BCOD分为快速易降解RBCOD（SS）和慢速降解SBCOD（XS）。速率相差约1个数量级。这种划分对设计方案脱氮除磷功能的预测和控制策略开发非常重要。XS由细小颗粒物、胶体和溶解性有机大分子组成，生活污水主要是前两者。由于胶体物质能够被活性污泥很快吸附而从液相中去除，其归宿与颗粒物相联系，因此模拟生物反应器可以把所有的胶体和颗粒性可降解COD归为XS。,12-5 活性污泥法过程设计,三、需氧量设计计算 2.微生物对有机物的氧化分解需氧量 污水中可生物降解的有机物量常以BOD5表示，如近似以BODL代替bCOD，折算为有机物完全氧化的需氧量BODL，耗氧系数为0.1时, BOD50.68BODL,(BOD5约占总BOD的70%) 则：,BODL与BOD5,12-5 活性污泥法过程设计,三、需氧量设计计算 2.微生物对有机物的氧化分解需氧量 空气中氧含量23.2%，氧密度1.201kg/m3。将氧量除以氧密度和空气中氧含量，既为所需空气量。 目前推流式和完全混合式曝气池实际效果差不多，完全混合的计算模式也可用于推流曝气池的计算。,12-5 活性污泥法过程设计,例12-1 处理污水量为21 600m3/d，初沉后BOD5为200mg/L，希望经生物处理后出水BOD5小于20mg/L。该地区大气压为标准压力，确定曝气池体积，剩余污泥量和需氧量。相关参数按下列条件: 曝气池污水温度为20； 曝气池中MVLSS同MLSS之比为0.8。 回流污泥SS浓度为10 000mg/L； 曝气池中的MLSS为3 000mg/L； 设计的c为10天； 出水中含有12mg/L的TSS，其中VSS(可生化)占65%。 污水中含有足够的生化反应所需的氮、磷和其它微量元素；,12-5 活性污泥法过程设计,例12-1 解： (1) 估计出水中溶解性BOD5浓度 出水中总BOD5=出水中溶解性BOD5 + 出水中悬浮固体中BOD5 悬浮固体中可生化部分: 0.6512=7.8(mg/L) 可生化悬浮固体的最终 BODL=120.651.4211(mg/L) 可生化悬浮固体的BODL化为 BOD50.68117.5(mg/L) 确定生物处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 活性污泥法过程设计,例12-1 (2)计算曝气池的体积 按污泥负荷计算 参考表12-1(p118)，污泥负荷取0.25kg(BOD5)/kg(MLSS)d,按平均流量计算：,12-5活性污泥法过程设计,例12-1 (2) 计算曝气池的体积 按污泥龄计算： 取Y=0.6kg(MLVSS)/kg(BOD5), Kd=0.08d-1,表12-2，p125。公式12-62，其中X为挥发性悬浮固体浓度： 曝气池容积可以取5700m3,12-5活性污泥法过程设计,例12-1 (3)计算曝气池水力停留时间 停留时间：,12-5 活性污泥法过程设计,例12-1 (4) 计算每天排除的剩余活性污泥量 按表观污泥产率计算,12-18式： 系统排除的以挥发性悬浮固体计的干污泥量(12-67式) 计算总排泥量MLVSS/MLSS=80%：,12-5 活性污泥法过程设计,例12-1 (4) 计算每天排除的剩余活性污泥量 按污泥泥龄计算(12-63式) 排放湿污泥量计算： 剩余污泥含水率按99%计算，每天排放湿泥量(水比重1000kg/m3)：Vc=1710，1000V(1-99%)=1710,12-5活性污泥法过程设计,例12-1 (5) 计算回流污泥比 假定从二沉池出水所挟带的活性污泥量、剩余污泥排放量及污泥增长量都可以忽略不计, 在稳态下，单位时间进入二沉池的污泥量将等于二沉池的底流排泥量.,12-5 活性污泥法过程设计,例 12-1 (6) 计算曝气池需氧量 根据12-73式：,12-5 活性污泥法过程设计,例12-1 (7) 空气量计算 鼓风曝气池有效水深最小为3m, 最大为9m ，取6.0m，扩散器装于距池底0.2m，则扩散器上静水压5.8m。取0.7, 取0.95, =1(p132), 设曝气设备堵塞系数F取0.8 (p132),采用微孔扩散设备，EA=18%，扩散压力损失4kPa(p133),20水中溶解氧饱和浓度9.17mg/L。 扩散器出口绝对压力(p133)：,12-5 活性污泥法过程设计,例12-1 (7)空气量计算 空气离开曝气池面时，气泡含氧体积分数(p132): 20时曝气池中平均氧饱和度(p131):,12-5 活性污泥法过程设计,例12-1 (7)空气量计算 将需氧量换算为标准条件下(20，脱氧清水)充氧量(p132)： 曝气池供气量(p133): 如选用三台风机，两用一备，则单机风量：3214m3/h(54m3/min).,12-5 活性污泥法过程设计,例12-1 (8)鼓风机出口风压计算： 选择一条最不利空气管路计算空气管的沿程和局部压力损失，如果管路压力损失5.5kPa，扩散器压力损失4kPa，则出口风压p(p133):,