活性污泥法的设计计算要点课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,9.4,活性污泥法的设计计算,曝气池的设计计算,主要是根据进水情况和出水的要求，选择曝气池的类型，所需的供氧量和排除的剩余活性污泥量等。,一、有机物负荷率法,（,1,）污泥负荷 指单位重量活性污泥在单位时间内所能承受的,BOD,5,量,去除负荷 指单位重量活性污泥在单位时间内所去除的,BOD,5,量,（,2,）容积负荷,是指单位容积曝气区在单位时间内所能承受的,BOD,5,量,L,V,=QS,0,/V L,V,r,=Q(S,0,-S,e,)/V,曝气池体积的计算,V=QS,0,/V=Q(S,0,-S,e,)/L,V,r,一、有机物负荷率法,污泥生成量的计算,Y,微生物增长常数，即每消耗单位底物所形成的微生物量，一般为,0.350.8 mgMLVSS/mgBOD,5,;,k,d,微生物自身氧化率，一般为,0.050.1d,-,1,x=aL,r,Vx-bVx,x,每天污泥增加量，,kg/d,；,a,污泥合成系数，一般,a=0.300.72,，平均为,0.52,；,b,污泥自身氧化系数，,d,-,1,，,一般,b=0.020.18,，平均为,0.07,一、有机物负荷率法,污泥需氧量的计算,一般,a=0.250.76,，,平均为,0.47,；,b= 0.100.37,，,平均为,0.17,污泥负荷与处理效率的关系,在底物浓度较低时，比底物降解速率为,-ds/(x,v,dt)=Q(S,0,-S,e,)/(x,V,V)=KS,e,一、有机物负荷率法,污泥负荷对活性污泥特性的影响,一、有机物负荷率法,高负荷,：,1.52.0kgBOD/kgMLSS,d,中负荷,：,0.20.4kgBOD/kgMLSS,d,低负荷,：,0.030.05kgBOD/kgMLSS,d,水温对污泥负荷的影响,在一定的水温范围内，提高水温，可以提高,BOD,的去除速度和能力，有利于活性污泥絮体的形成和沉淀。,水温较高时，可降低回流比，减小污泥浓度，从而相对提高了污泥负荷。,污泥负荷对营养比的影响,一般负荷：,BOD:N:P=100:5:1,延时曝气法：,BOD:N:P=100:1:0.5,二、劳伦斯和麦卡蒂（,Lawrence -McCarty,）法,一、细胞平均停留时间,细胞平均停留时间,c,也称泥龄，表示微生物在曝气池中的平均培养时间，也即曝气池内活性污泥平均更新一遍所需的时间。,细胞平均停留时间时比生长速度的倒数。,c,= 1/,= x,(dx/dt),c, V/Q,w,二、劳伦斯,-,麦卡蒂（,Lawrence -McCarty,）法,细胞平均停留时间,二、劳伦斯,-,麦卡蒂法,1,、,劳伦斯和麦卡蒂根据莫诺特方程提出了,曝气池中基质去除速率和微生物浓度的关系方程：,dS/dt = KSx / (K,s,+S),2,、微生物的增长和基质的去除关系方程：,dx/dt = y,(,dS/dt) - K,d,x,或,dx/dt = y,obs,(,dS/dt),二、劳伦斯,-,麦卡蒂（,Lawrence -McCarty,）法,劳伦斯,-,麦卡蒂法,稳态时，,dx/dt = 0,，并假定,x,0,= 0,，则,因此，曝气池内污泥浓度,曝气池体积,V=,c,YQ(S,0,-S,e,)/x(1+k,d,c,),对系统进行微生物量衡算，,二、劳伦斯,-,麦卡蒂（,Lawrence -McCarty,）法,劳伦斯,-,麦卡蒂法,对系统进行底物衡算，,稳态时，,ds/dt = 0,，而且,代入,则,得,二、劳伦斯,-,麦卡蒂（,Lawrence -McCarty,）法,排除的剩余活性污泥量计算,dx/dt = y,obs,(,dS/dt),1/,c,= Yds/dt - k,d,所以,剩余活性污泥量（以挥发性悬浮固体表示）,x =Y,obs,Q(S,0,-S,e,),所需的空气量计算,理论耗氧量,=,有机物氧化的耗氧量,-,转化为剩余污泥的有机体的有机物耗氧量,有机物氧化的耗氧量,=,有机物完全氧化的需氧量,BOD,u,=Q(S,0,-S,e,)10,-3,/0.68,（,kg/d,）,转化为剩余污泥的有机体的有机物耗氧量,=,1.42 x,（,kg/d,）,其中，,BOD,5,=0.68BOD,u,氧化,1kg,微生物所需的氧量为,1.42kg,则系统每天的需氧量为,O,2,= Q(S,0,-S,e,)10,-3,/0.68 - 1.42 x,二、劳伦斯,-,麦卡蒂（,Lawrence -McCarty,）法,二、劳伦斯,-,麦卡蒂（,Lawrence -McCarty,）法,c,对活性污泥系统运行的影响,二、劳伦斯,-,麦卡蒂（,Lawrence -McCarty,）法,二、劳伦斯,-,麦卡蒂（,Lawrence -McCarty,）法,回流比,R = Qr/Q = 0.78,9.5,活性污泥法的发展和演变,一、普通曝气法,全池呈推流型，停留时间为,48h,，污泥回流比,2050%,，池内污泥浓度,23g/L,，剩余污泥量为总污泥量的,10%,左右。优点在于因曝气时间长而处理效率高，一般,BOD,去除率为,9095%,，特别适用于处理要求高而水质比较稳定的废水。,9.5,活性污泥法的发展和演变,二、渐减曝气,9.5,活性污泥法的发展和演变,三、阶段曝气法,9.5,活性污泥法的发展和演变,四、完全混合法,9.5,活性污泥法的发展和演变,五、延时曝气法,曝气时间长，约,2448h,，污泥负荷低，约,0.050.2kgBOD5/kg,VSS,d,，曝气池中污泥浓度高，约,36g/L,。微生物处于内源呼吸阶段，剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放。,BOD,去除率,7595%,。运行是对氮、磷的要求低，适应冲击的能力强。,六、氧化沟,当用转刷曝气时，水深不超过,2.5m,，沟中混合液流速,0.30.6m/s,。,9.5,活性污泥法的发展和演变,七、接触稳定（吸附再生）法,可提高池容积负荷，适应冲击负荷的能力强，最适于处理含悬浮和胶体物质较多的废水，如制革废水、焦化废水等。,八、纯氧曝气,在密闭的容器中，溶解氧饱和浓度可提高，氧溶解的推动力提高，氧传递速率增加，污泥的沉淀性能好。曝气时间短，约,1.53.0h,，,MLSS,较高，约,40008000mg/L,。,九、活性生物滤池（,ABF,）工艺,塔高,46m,，设计负荷率为,3.2kg/m3,d,，去除率,65%,，塔的出流含氧率达,68mg/L,，混合液需氧速率可达,30300mg/L,h,。,十、吸附,-,生物降解工艺（,AB,）,A,级以高负荷或超高负荷运行（污泥负荷大于,2.0kgBOD5/kgMLSS,d,），,B,级以低负荷运行（污泥符合一般为,0.10.3kgBOD5/kgMLSS,d,），,A,级曝气池停留时间短，,3060min,，,B,级停留,24h,。,十一、序批式活性污泥法（,SBR,法）,9.6,活性污泥法系统的运行管理,一、活性污泥的培养与驯化,(,一,),活性污泥的培养,(,二,),活性污泥的驯化,二、活性污泥运行中常见的问题,(,一,),污泥膨胀,广义地把活性污泥的凝聚性和沉降性恶化，以及处理水混浊的现象总称为,活性污泥的膨胀,。,描述污泥膨胀程度的指标有,30min,沉降比,、,污泥容积指数,。,污泥膨胀可大致区分为,丝状体膨胀,和,非丝状体膨胀,两种。,当丝状体过多，长出一般絮体的边界而伸入混合液时，其架桥作用妨碍了絮体间的密切接触，致使沉降较馒，密实性差和,SVI,高，这叫做丝状菌性膨胀污泥。,当发生非丝状菌性污泥膨胀时，同样,SVI,高，污泥在沉淀池内难以沉淀、压缩。此时的处理效率仍很高，上清液也清澈。,造成丝状菌性污泥膨胀的原因,(1),溶解氧浓度,丝状菌能在低溶解氧条件下生长良好，甚至能在厌氧条件下残存而不受影响。所以城市污水厂的曝气池溶解氧最低应保持在,2mg/L,左右。,(2),冲击负荷,如果曝气池内有机物超过正常负荷，污泥膨胀程度提高，使絮体内部溶解氧消耗提高，导致了内部丝状体的发展。,(3),进水营养条件的变化,一般细菌在,营养,为,BOD5,：,N,：,P,100,：,5,：,1,的条件下生长，但若磷含量不足，,C,N,升高，这种营养情况适宜丝状菌生活。,其二是,硫化物,的影响，过多的化粪池的腐化水及粪便废水进入活性污泥设备，会造成污泥膨胀。含硫化物的造纸废水，也会产生同样的问题。一般是加,5,10mL/L,氯加以控制或者用预曝气的方法将硫化物氧化成硫酸盐。,其三是碳水化合物过多会造成膨胀。,还有,pH,值和水温的影响，丝状菌易在高温下生长繁殖，而菌胶团则要求温度适中；丝状菌宜在酸性环境,(pH,值,=4.5,6.5),中生长，菌胶团宜在,pH,值,6,8,的环境中生长。,造成非丝状菌性污泥膨胀的原因,经研究，非丝状菌性膨胀污泥含有大量的表面附着水，细菌外面包有黏度极高的粘性物质，这种粘性物质是有葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖、脱氧核糖等形成的多糖类。,非丝状菌性污泥膨胀主要发生在污水水温较低而污泥负荷太高时。此时，细菌吸取了大量营养物，但代谢速度慢，就积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，致使,SVI,升高，形成污泥膨胀。,解决污泥膨胀的办法,概括起来就是预防和抑制。预防就要加强管理，及时监测水质、曝气池污泥沉降比、污泥指数、溶解氧等，发现异常情况，及时采取措施。,污泥发生膨胀后，要针对发生膨胀的原因，采取相应的制止措施：,当进水浓度大和出水水质差时，应加强曝气提高供氧量，最好保持曝气池溶解氧在,2mg,L,以上；,加大排泥量，提高进水浓度，促进微生物新陈代谢过程，以新污泥置换老污泥；,曝气池中含碳高而且碳氮比失调时，投加含氮化合物；,加氯可以起凝聚和杀菌双重作用，在回流污泥中投加漂白粉或液氯可抑制丝状菌生长,(,加氯量按干污泥的,0.3,0.4%,估计,),，调整,pH,值。,(,二,),污泥上浮,1,、污泥脱氮上浮,硝化（曝气池负荷小而供氧量过大时）,硝化（二沉池中长时间处于缺氧状态）,N2,使污泥上浮,防止污泥脱氮上浮的方法,：减少曝气，防止硝化出现；及时排泥，增加回流量，减少污泥在沉淀池中的停留时间；减少曝气池进水量，以减少二沉池中的污泥量。,2,、污泥腐化上浮,沉淀池内污泥由于缺氧而产生厌氧分解,产生大量甲烷及二氧化碳气体附着在污泥体上,污泥比重变小而上浮,造成污泥腐化的原因有：,二沉池内污泥停留时间过长；局部区域污泥堵塞。,解决腐化的措施是：,加大曝气量，以提高出水溶解氧含量；疏通堵塞，及时排泥,二、活性污泥运行中常见的问题,（三）污泥的致密与减少,污泥容积指数减少会使污泥失去活性。,引起污泥致密的原因有,：进水中无机悬浮物突然增多；环境条件恶化，有机物转化率降低；有机物浓度减少。,造成污泥减少的原因有,：有机物营养减少；曝气时间过长；回流比小而剩余污泥排放量大；污泥上浮而造成污泥流失等。,解决方法,：投加营养料；缩短曝气时间或减少曝气量；调整回流比和污泥排量；防止污泥上浮，提高沉淀效果,(,四,),泡沫问题,当废水中含有合成洗涤剂及其它起泡物质时，就会在曝气池表面形成大量泡沫，严重时泡沫层可高达,1m,多。,泡沫的危害表现为,：表面机械曝气时，隔绝空气与水接触，减小以至破坏叶轮的充氧能力；在泡沫表面吸附大量活性污泥固体时，影响二沉池沉淀效率，恶化出水水质；有风时随风飘散，影响环境卫生。,抑制泡沫的措施有,：在曝气池上安装喷洒管网，用压力水,(,处理后的废水或自来水,),喷洒，打破泡沫；定时投加除沫剂,(,如机油、煤油等,),以破除泡沫。油类物质投加量控制在,0.5,1.5mg,L,范围内；提高曝气池中活性污泥的浓度。,