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1、 4. 2 活 性 污 泥 凈 化 反 應(yīng) 影 響 因 素 與 設(shè) 計 、 運 行 參 數(shù)一 、 影 響 因 素 （ 營 養(yǎng) 、 DO、 pH、 Temp、 有 毒 物 質(zhì) etc.）二 、 主 要 設(shè) 計 、 運 行 參 數(shù) 1.表 示 曝 氣 池 中 混 合 液 活 性 污 泥 數(shù) 量 的 指 標(biāo) ： MLSS、 MLVSS 2.表 示 二 沉 池 活 性 污 泥 的 沉 降 性 能 的 指 標(biāo) ： SV、 SVI 3.污 泥 齡 C 4.污 泥 負(fù) 荷 曝 氣 池 中 有 機(jī) 物 與 活 性 污 泥 比 值 的 指 標(biāo) NS、 NV 5.有 機(jī) 污 染 物 降 解 與 活 性 污 泥 增
2、 長 活 性 污 泥 凈 增 值 量 6.有 機(jī) 污 染 物 降 解 與 需 氧 曝 氣 池 內(nèi) 混 合 液 需 氧 量 O 2 一 、 影 響 因 數(shù) 1.營 養(yǎng) 物 質(zhì) ： 碳 源 、 氮 源 、 無 機(jī) 鹽 類 、 某 些 生 長 素 1） 碳 源 ： 組 成 生 物 細(xì) 胞 的 主 要 物 質(zhì) ， 對 碳 源 的 需 求 量 較 大 ， 一 般 BOD5 100mg/L 2） 氮 源 ： 組 成 細(xì) 胞 的 重 要 元 素 ， 其 需 要 量 按 BOD： N=100： 5考 慮 3） 鹽 類 ： 必 不 可 少 （ 1） 主 要 的 無 機(jī) 鹽 類 P： 按 BOD5:N:P=100
3、:5:1考 慮 ， 它 是 微 生 物 需 要 量 最 多 的 無 機(jī) 元 素 ， 約 占 全 部 無 機(jī) 鹽 元 素 的 50% 還 有 K、 Ca、 F e 、 S等 無 機(jī) 元 素 （ 2） 微 量 無 機(jī) 元 素 （ 3） 對 于 生 活 污 水 ， BOD 5:N:P的 比 值 為 100:5:1， 但 經(jīng) 沉 淀 池 處 理 后 比 值 提 高 ， 能 達(dá) 到 BOD5:N:P=100:20:25 dtdc 3 DO 溶 解 氧 1） 曝 氣 池 在 穩(wěn) 定 運 行 時 ， 微 生 物 的 耗 氧 速 率 （ Rr 即 需 氧 速 率 ） 曝 氣 器 的 供 氧 速 率 ， 其 池
4、 中 的 溶 解 氧 DO不 變 。2） 曝 氣 池 中 DO濃 度 大 小 將 取 決 于 ：（ 1） 生 物 絮 體 的 大 小 ： 要 求 生 物 絮 體 大 ， 則 要 求 DO濃 度 高 ， DO才 能 擴(kuò) 散 轉(zhuǎn) 移 到 生 物 絮 體 內(nèi) 部 ,反 之 則 不 能 。 對 此 要 求 DO濃 度 不 低 于 2mg/L左 右 為 好 。（ 2） 考 慮 沖 擊 負(fù) 荷 與 中 毒 的 影 響 ， 以 便 于 操 作 以 了 解 供 氧 量 的 變 化 沖 擊 負(fù) 荷 DO突 然 急 性 中 毒慢 性 中 毒 DO逐 漸 增 加DO突 然 dsst stds0dtds 4 水 溫
5、： 15 35 之 間 20 30 ， 效 果 好 ， 活 動 旺 盛 ， 15 ， 35 ， 效 果 ， 活 動 弱 ， 5 ， 45 ， 效 果 很 差 ，5 pH值 最 佳 的 pH值 為 6.5 8.5 當(dāng) pH 6.5， 絲 狀 菌 繁 殖 ， pH 4.5， 絲 狀 菌 占 優(yōu) 勢 當(dāng) pH 9.0， 代 謝 速 率 6 有 毒 物 質(zhì) 主 要 是 重 金 屬 ， H 2S、 CN 、 酚 等 ， 當(dāng) 超 過 一 定 濃 度 時 ， 就 會 破 壞 細(xì) 胞 結(jié) 構(gòu) ， 抑 制 代 謝 。 有 毒 物 質(zhì) 的 極 限 允 許 濃 度 見 表 4-4 P105 （ 1） MLSS濃 度
6、 混 合 液 懸 浮 固 體 濃 度 混 合 液 污 泥 濃 度 ： mg/L混 合 液 ； g/L混 合 液 ； g/m3混 合 液 ； kg/m3混 合 液 （ 2） MLVSS濃 度 混 合 液 揮 發(fā) 性 懸 浮 固 體 濃 度 。0.75f， ；0.75f：XXMLSSMLVSSf v 對 于 城 市 污 水 對 于 生 活 污 水二 、 主 要 設(shè) 計 運 行 參 數(shù)1.表 示 混 合 液 中 活 性 污 泥 數(shù) 量 的 指 標(biāo) （ 曝 氣 池 ） )L/gMLSS )L/LmSV gL1 mLmin30L1SVI （ ）（混 合 液 中 懸 浮 固 體 干 重 ）容 積 （靜 沉
7、 后 形 成 的 活 性 污 泥混 合 液 經(jīng) （ 1） SV（ 2） SVI2. 表 示 活 性 污 泥 的 沉 降 性 能 的 評 定 指 標(biāo) （ 二 沉 池 ） SVI在 習(xí) 慣 上 只 稱 數(shù) 字 ， 而 把 單 位 略 去 SVI值 能 夠 反 映 活 性 污 泥 的 凝 聚 、 沉 降 性 能 要 維 持 曝 氣 池 一 定 的 MLSS（ 如 3000mg/L） 的 情 況 下 ， SVI值 越 高 ， 則 要 求 的 污 泥 回 流 比 R就 越 大 ， 但 當(dāng) SVI值 高 達(dá) 400mL/g時 ， 則 難 于 用 提 高 R來 維 持 曝 氣 池 一 定 的 MLSS濃 度
8、 。 見 圖 4-8： SVI-MLSS- R之 間 關(guān) 系 ， ( 8). 城 市 污 水 ， 曝 氣 池 SVI介 于 70-100之 間 。 0.6圖 4-8 SVI值 、 MLSS及 污 泥 回 流 比 R三 者 之 間 的 關(guān) 系混合液懸浮物濃度（MLSS）（mg/L） 0.4200001000 0.240003000 SVI=50 SVI=100 SVI=300 2.01.60.8 1.2污 泥 回 流 比 RQ/QSVI=4001.41.0 1.8SVI=200SVI=150 Xe)QwQ(QwXrX )d(XVXC 曝 氣 池 內(nèi) 活 性 污 泥 總 量式 中 VX ： 每 日
9、 排 放 污 泥 量X3. C 污 泥 齡 （ 生 物 固 體 平 均 停 留 時 間 ） 。 定 義 ： 曝 氣 池 內(nèi) 活 性 污泥 總 量 （ VX） 與 每 日 排 放 的 污 泥 量 （ X ） 之 比 。 用 c表 示 。系 統(tǒng) 中 每 日 增 長 的 活 性 污 泥 量 應(yīng) 等 于 每 日 排 出 的 剩 余 污 泥 量 （ X） ,見 圖 4-13 C的 定 義 式 （ 4 8） （ 4 7） 將 X（ 4-7） 式 代 入 （ 4-8） 式 ： 圖 4-13 完 全 混 合 活 性 污 泥 系 統(tǒng) 的 物 料 平 衡V、 Se、 XQSe 回 流 污 泥RQ、 Se、 Xr曝
10、 氣 池 (Q-Qw)Se、 XeQw、 Xr剩 余 污 泥二 沉 池 處 理 水 Xe)QwQ(QwXr VXC 可 忽 略 不 計0 Xe QwXrVXC SVI10Xr 6 max （ 4-9）（ 4-10）經(jīng) 驗 公 式 (4-11)X r是 活 性 污 泥 特 性 和 二 沉 池 沉 淀 效 果 的 函 數(shù) 。drsC KYN1 (4-25)污 泥 齡 與 污 泥 去 除 負(fù) 荷 呈 反 比 關(guān) 系 容 積 負(fù) 荷污 泥 負(fù) 荷BODN BODNVSd/kgMLSS BOD kgXVQSNFN 5aS d/m BOD kgVQSN 35aV 曝 氣 池XNN SV 4. 曝 氣 池
11、中 有 機(jī) 污 染 物 與 活 性 污 泥 比 值 的 指 標(biāo) 式 中 ： Sa 污 水 中 有 機(jī) 物 濃 度 ， mg/L； X MLSS濃 度， mg/L； V 曝 氣 池 容 積 ， m 3 （ 4-13） Ns=f(SVI) 見 下 圖 4-7 （ 4-12） （ 4-14）活 性 污 泥 系 統(tǒng) 設(shè) 計 與 運 行 至 關(guān) 重 要 的 兩 個 參 數(shù) 之 一 。u BOD 污 泥 負(fù) 荷 Ns定 義 ： 曝 氣 池 內(nèi) 單 位 重 量 活 性 污 泥 在 單 位 時 間 內(nèi) 能 夠 接受 并 將 其 降 解 到 預(yù) 定 程 度 的 有 機(jī) 物 量 。u BOD 容 積 負(fù) 荷 Nv
12、定 義 ： 單 位 池 容 積 在 單 位 時 間 內(nèi) ， 能 夠 接 受 并 將 其 降 解到 預(yù) 定 程 度 的 有 機(jī) 物 量 。 0100200500400300 2.5 2.0 0.51.5 2.5 0SVI 高 負(fù) 荷BOD-污 泥 負(fù) 荷 率 (kgBOD/kgMLSS d)圖 4-7 污 泥 負(fù) 荷 與 SVI值 之 間 的 關(guān) 系一 般 負(fù) 荷 低負(fù)荷選 定 適 宜 的 BOD Ns:0.2 0.5 kg/kgMLSS.d為 一 般 負(fù) 荷 區(qū) 0.1 kg/kgMLSS.d為 低 負(fù) 荷 區(qū) 1.5-2.5 kg/kgMLSS.d為 高 負(fù) 荷 區(qū) 0.5-1.5 kg/k
13、gMLSS.d為 污 泥 膨 脹 區(qū) ， 一 般 不 取 。1.0 0.5 SSN V e 曝 氣 池污 泥 增 長 速 率 沉 淀 性 能 變 差有 機(jī) 物 降 解 速 率 SeVNS 沉 淀 性 能 變 好有 機(jī) 物 降 解 速 率污 泥 增 長 速 率 曝 氣 池 bXaSX r r a eS S S 07.0)1.005.0(075.007.0)k(b 5.04.0)65.05.0(73.049.0)Y(a d 城 市 污 水 ： 城 市 污 水 ：對 于 生 活 污 水 ： 曝 氣 池 內(nèi) ， 微 生 物 代 謝 污 水 中 的 有 機(jī) 物 ， 同 時 活 性 污 泥 得 到 增 長
14、 。(1)活 性 污 泥 微 生 物 在 曝 氣 池 內(nèi) 每 日 凈 增 殖 量 X（ kg/d） ， 它 是 微生 物 合 成 反 應(yīng) 和 內(nèi) 源 代 謝 的 綜 合 結(jié) 果 ， 即 式 中 ： a 污 泥 產(chǎn) 率 （ 污 泥 轉(zhuǎn) 換 率 ） Sr 污 水 中 被 降 解 、 去 除 的 有 機(jī) 污 染 物 量 （ BOD） ， kg/dX 曝 氣 池 混 合 液 含 有 的 活 性 污 泥 量 ， kg/db 自 身 氧 化 率 （ 衰 減 系 數(shù) ） ， d 1 （ 4-15） 5. 有 機(jī) 物 降 解 與 活 性 污 泥 增 長 動 力 學(xué) （ 4-16） a， b以 MLSS為 基
15、礎(chǔ) ， Y， Kd以 MLVSS為 基 礎(chǔ) esg dtdxdtdxdtdx us dtdsYdtdx ( )udsdt 式 中 活 性 污 泥 微 生 物 對 有 機(jī) 物 的 降 解 速 度 利 用 速 度(2) 曝 氣 池 內(nèi) 活 性 污 泥 微 生 物 的 凈 增 殖 量 X（ kg/d）1） 單 位 曝 氣 池 容 積 內(nèi) 活 性 污 泥 的 凈 增 殖 速 度 ： 凈 增 殖 速 度 合 成 速 度 內(nèi) 源 代 謝 速 （ 4-18）Y 污 泥 產(chǎn) 率 系 數(shù) ： MLVSS kg數(shù) /1kgBOD 對 于 生 活 污 水 ： Y 0.5 0.65 而 合 成 速 度 （ 4-17）
16、 式 中 ： Kd 微 生 物 自 身 氧 化 率 （ 衰 減 系 數(shù) ） ， d-1 對 于 生 活 污 水 ： Kd 0.05 0.1vde XKdtdx 而 內(nèi) 源 代 謝 速 度 vdug XKdtdsYdtdx 均 為 常 數(shù)在 曝 氣 池 穩(wěn) 定 運 行 時 ug dtds、dtdx， 2） 活 性 污 泥 微 生 物 凈 增 殖 的 基 本 方 程 式 ： XvMLVSS (4-20) (4-19) vdeav VXK)SS(YQX kg/dVSS，）（Xv 的排 放每 日 增 長 kg/d，)SS(Q ea 每 日 有 機(jī) 物 降 解 量 MLVSSX ，kgVX vv 懸 浮
17、 固 體 總 量曝 氣 池 內(nèi) 混 合 液 揮 發(fā) 性 dvrvv KVXQSYVXX 3） 在 曝 氣 池 中 MLVSS的 凈 增 殖 量 Xv （ 4-21） 將 （ 4-21） 式 各 項 除 以 VX v得 （ 4-22） 式 中 ： CXVX =剩 余 污 泥 量 ， 可 按 下 列 公 式 計 算 (規(guī) 范 )：1、 按 污 泥 泥 齡 計 算 （ 6.10.3 1）2、 按 污 泥 產(chǎn) 率 系 數(shù) 、 衰 減 系 數(shù) 及 不 可 生 物 降 解和 惰 性 懸 浮 物 計 算 X YQ（ So Se） KdVXV fQ（ SSo SSe） （ 6.10.3 2）式 中 ： X剩
18、余 污 泥 量 （ kgSS/d） ；V生 物 反 應(yīng) 池 的 容 積 （ m3） ；X生 物 反 應(yīng) 池 內(nèi) 混 合 液 懸 浮 固 體 平 均 濃 度 （gMLSS/L） ； Y污 泥 產(chǎn) 率 系 數(shù) （ kgVSS/kgBOD5） 20 時 為 0.4 0.8；Q設(shè) 計 平 均 日 污 水 量 （ m3/d） ；So生 物 反 應(yīng) 池 進(jìn) 水 五 日 生 化 需 氧 量 （ kg/m3） ；Se生 物 反 應(yīng) 池 出 水 五 日 生 化 需 氧 量 （ kg/m3） ；kd衰 減 系 數(shù) (d-1)；XV生 物 反 應(yīng) 池 內(nèi) 混 合 液 揮 發(fā) 性 懸 浮 固 體 平 均 濃 度 （g
19、MLVSS/L） ；fSS的 污 泥 轉(zhuǎn) 換 率 ， 宜 根 據(jù) 試 驗 資 料 確 定 ， 無 試 驗 資 料時 可 取 0.5 0.7（ gMLSS/gSS） ；SSo生 物 反 應(yīng) 池 進(jìn) 水 懸 浮 物 濃 度 （ kg/m3） ；SS e生 物 反 應(yīng) 池 出 水 懸 浮 物 濃 度 （ kg/m3） 。 C vrv ears VXQSVX )SS(QN drsvv KYNVXX Cvv 1VXX drsC KYN1 (3) Nrs BOD 污 泥 去 除 負(fù) 荷 率 kg BOD 5/kgMLSSd則 （ 4-22） 式 可 寫 為 ：而 （ 4-25）（ 4-23）（ 4-24）
20、dvrvv KVXQSYVXX 污 泥 齡 與 污 泥 去 除 負(fù) 荷 呈 反 比 關(guān) 系 1.061.02： KKN t20tt20ddtcrs 成 反 比與 vvCvrs XVXXdtdxN當(dāng) t SSV )SS(QN eaearv （ 4-25） 式 分 析 Nrv BOD 污 泥 容 積 去 除 負(fù) 荷 率 kg BOD 5/m3da、 b一 般 在 工 程 設(shè) 計 與 運 行 中 應(yīng) 用 ， 并 以 MLSS為 基 準(zhǔn) 考 慮Y、 Kd一 般 在 科 研 和 學(xué) 術(shù) 探 討 上 應(yīng) 用 ， 且 以 MLVSS為 計 算 基 準(zhǔn) 6 有 機(jī) 物 得 降 解 與 需 氧 曝 氣 池 內(nèi)
21、混 合 液 需 氧 量 O2的 計 算 （ kgO2/d） 1 需 氧 量 O2（ R） 的 計 算 O2=R= aQSr + bVXV （ kgO2/d） （ 4 26） 對 有 機(jī) 物 氧 化 分 解 微 生 物 內(nèi) 源 代 謝 的 自 身 氧 化 需 氧 式 中 ： O2 、 R混 合 液 需 氧 量 （ kgO2/d） a 微 生 物 氧 化 分 解 有 機(jī) 物 的 需 氧 率 對 于 生 活 污 水 ： 0.42 0.53 O 2kg數(shù) /1kgBOD b微 生 物 每 天 自 身 氧 化 的 需 氧 率 對 于 生 活 污 水 ： 0.188 0.11O2kg數(shù) /1kgMLVSS
22、d V曝 氣 池 容 積 m3 XVMLVSS， kg/m3 將 （ 4 26） 式 中 各 項 均 除 以 VXV得 出 ： （ 4 27） 將 （ 4 26） 式 各 項 均 除 以 得 出 ： （ 4 28） 2 分 析 ： 單 位 重 量 活 性 污 泥 的 需 氧 量 ， kg BOD 5/kgMLSSd 每 降 解 1kgBOD的 需 氧 量 ， （ kgO2/ kgBODd）bNabVXQSa rsVr V2VXO bNabVXQSaVXO rsvrv 2 rsrVr2 N1QSVXQSO baba V2VXOr2QSO 當(dāng) Nrs高 ， C短 ， 則 每 kg污 泥 需 氧 量
23、 就 大 ， 即 單 位 曝 氣 池 容 積 的 需 氧 量 就 多 ， 曝 氣 強(qiáng) 度 要 大 。 反 之 亦 然 。 （ 4 27） 公 式 當(dāng) Nrs高 ， C短 ， 去 除 每 kgBOD的 需 氧 量 就 少 ， 這 是 因 為 合 成 后 的 微生 物 自 身 氧 化 少 ， 需 氧 量 較 少 ， 同 時 有 一 部 分 有 機(jī) 物 被 活 性 污 泥 吸 附而 來 未 代 謝 就 隨 剩 余 污 泥 排 出 曝 氣 系 統(tǒng) ， 而 未 消 耗 氧 。 （ 4 28） 一 句 話 來 說 就 是 負(fù) 荷 高 時 ， 曝 氣 強(qiáng) 度 大 但 總 供 氧 量 少 3 Y、 Kd與 a
24、、 b的 確 定 由 公 式 （ 4-25） 作 圖 4-9（ P112） 確 定 Y、 Kd 由 公 式 （ 4-26） 作 圖 4-10（ P113） 確 定 a 、 b 06規(guī) 范 :曝 氣 池 的 污 水 需 氧 量 ， 宜 按 下 列 公 式 計 算 ：O2 = 0.001aQ(So Se) c XV式 中 ： O2污 水 需 氧 量 （ kgO2/d） ；Q生 物 反 應(yīng) 池 的 進(jìn) 水 流 量 （ m3/d） ；So生 物 反 應(yīng) 池 進(jìn) 水 五 日 生 化 需 氧 量 濃 度 （ mg/L） ；Se生 物 反 應(yīng) 池 出 水 五 日 生 化 需 氧 量 濃 度 （ mg/L）
25、； XV排 出 生 物 反 應(yīng) 池 系 統(tǒng) 的 微 生 物 量 ； （ kg/d） ； a碳 的 氧 當(dāng) 量 ， 當(dāng) 含 碳 物 質(zhì) 以 BOD5計 時 ， 取 1.47；c常 數(shù) ， 細(xì) 菌 細(xì) 胞 的 氧 當(dāng) 量 ， 取 1.42。 某 活 性 污 泥 曝 氣 池 的 設(shè) 計 流 量 為 200 m3/h,進(jìn) 、 出 水 BOD5值 分 別 為 175 mg/L和 15 mg/L,每 日 剩 余 污 泥 量 為 294kg, 污 泥 負(fù) 荷 LS為0.3kgBOD5/(kgMLSSd),池 內(nèi) 混 合 液 懸 浮 固 體 平 均 濃 度 X為 3000gMLSS/L,以 BOD5表 示 的 含 碳 物 質(zhì) 的 氧 當(dāng) 量 a為 1.47, 活 性 污 泥 細(xì) 菌 細(xì) 胞 的 氧 當(dāng) 量 c為1.42。試 計 算 ： 曝 氣 池 的 容 積 V； 曝 氣 池 的 需 氧 量 。 3200 24 (175 15) 853.30.3 3000rsQSV mL X 3200 24 (175 15) 853.30.3 3000rsQSV mL X 0 3 3( )1.47*200*24*10 *(0.175 0.015)*10 1.42*294711.48 eR aQ S S c Xkg
活性污泥法影響因素即運行參數(shù)
