「活性污泥法中污泥產(chǎn)率的計(jì)算[僅限參考]」.doc

活性污泥法中污泥產(chǎn)率的計(jì)算吳凡松 彭永臻（中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究院）（北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院） 提要：根據(jù)IAWQ活性污泥模型確定的原理，推導(dǎo)出活性污泥系統(tǒng)中污泥產(chǎn)率的計(jì)算公式，并通過實(shí)例驗(yàn)證，當(dāng)系統(tǒng)中設(shè)置初沉池或不設(shè)初沉池時(shí)應(yīng)采用不同的計(jì)算公式。關(guān)鍵詞：IAWQ活性污泥模型 ATV A131標(biāo)準(zhǔn) 污泥產(chǎn)率 初沉池引言文中的污泥產(chǎn)率是指污泥的凈產(chǎn)率，而非表觀產(chǎn)率，它是生物處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥量(MLSS)與進(jìn)入生物系統(tǒng)的BOD5數(shù)量的比值。對于按泥齡法設(shè)計(jì)的活性污泥系統(tǒng)，污泥產(chǎn)率是最重要的設(shè)計(jì)參數(shù)之一。在泥齡和MLSS濃度確定的情況下，按照以下公式即可計(jì)算出生物池容積：V=QBOD5YtcX 式中： Q生物處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量，m3d； BOD5進(jìn)入生物處理系統(tǒng)的BOD5濃度，kgm3； Yt污泥產(chǎn)率，kgMLSSkgBOD5； c泥齡，d；X混合液懸浮固體（MLSS）濃度，gL；設(shè)計(jì)中污泥產(chǎn)率通常按公式法求算，有時(shí)也可按經(jīng)驗(yàn)選取。1污泥產(chǎn)率公式的推導(dǎo)關(guān)于活性污泥產(chǎn)率的計(jì)算方法，可依據(jù)IAWQ活性污泥模型進(jìn)行推導(dǎo)。該模型中有機(jī)物和污泥揮發(fā)性組分均采用COD作為計(jì)量參數(shù)，考慮到習(xí)慣性問題和實(shí)用化，這里仍采用BOD5作為可生物降解有機(jī)物的計(jì)量參數(shù)，采用SS或VSS作為污泥的計(jì)量參數(shù)。對于特定污水，這些參數(shù)與COD之間存在定量換算關(guān)系。（1）根據(jù)IAWQ活性污泥模型確定的原理，來自進(jìn)水中的固定性懸浮固體（FSS）和不可生物降解VSS將全部截留在活性污泥絮體內(nèi)，由此產(chǎn)生的污泥量（XI）可由下式求得：XI=QSS（1-fV+fVfNV） （1）式中： fV進(jìn)水SS中揮發(fā)份所占比例，我國城市污水典型實(shí)測值為0.50.65； fNV進(jìn)水VSS中不可好氧生物降解部分所占比例，典型值為0.20.4。 SS進(jìn)入生物處理系統(tǒng)的SS 濃度，kgm3；（2）活性污泥中的活性部分包括異養(yǎng)微生物和自養(yǎng)微生物。異養(yǎng)微生物（XBH）由可生物降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化而來，其產(chǎn)生量為：XBH=QBOD5YH/（1+cbH） （2）式中：YH異養(yǎng)微生物產(chǎn)率系數(shù)kgVSS/kgBOD5，典型取值范圍0.60.75bH異養(yǎng)微生物內(nèi)源衰減系數(shù)，15時(shí)取值0.08d-1，溫度系數(shù)1.072。如有硝化發(fā)生，可用下式求算硝化菌量（自養(yǎng)菌XBA）XBA=QTKNYA/（1+cbA） （kgVSS/d） （3）式中：TKN在生物處理系統(tǒng)中，通過硝化作用去除的TKN濃度，kg/m3。YA硝化菌的產(chǎn)率系數(shù)，0.1kgVSS/kgNH3-NbA硝化菌衰減系數(shù)，20時(shí)取值0.04d-1，溫度修正系數(shù)1.03（3）微生物進(jìn)入內(nèi)源呼吸狀態(tài)后產(chǎn)生的內(nèi)源衰減殘留物含量（XP），由下式求得：Xp= fpbHcXBH (kg VSS/d) （4）式中：fp微生物體不可生物降解部分所占比例忽略微生物體的無機(jī)成份含量和硝化菌的內(nèi)源殘留物含量，生物處理系統(tǒng)的活性污泥產(chǎn)量XT為：XT=XI+XBH+XBA+XP （5）由于XBA數(shù)值較小，XBA/XT=23%，可以忽略，則XT=XI+XBH+XP （6）把(1)、(2)、(4)式代入(6)式得：XT=Q.SS.(1-fv+fv.fNV)+(1+fp.bH.c)(Q.BOD5.Yh)/1+c.bH （7）用進(jìn)水BOD5總量除XT，可得到單位BOD5去除所產(chǎn)生的活性污泥量，即Yt=(1+fp.bH.c(YH/1+c.bH)+SS/BOD5(1-fv+fv.fNV) （8）對（8）式右邊第一項(xiàng)進(jìn)行變形得：（1+fp.bH.c）YH/（1+c.bH)=YH-(1-fp)c.bH.YH/(1+c.bH)（9）（8）式變?yōu)椋?（10）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，fp=0.1，bH=0.081.072T-15，YH=0.6，因此，(10)式變?yōu)椋?（11）若令1-fV+fVfNV=0.6，則（11）式變?yōu)椋?（12）該式即為德國水污染控制聯(lián)合會(huì)推薦的污泥產(chǎn)率計(jì)算公式(ATV A131標(biāo)準(zhǔn))，在設(shè)計(jì)的前期階段可用于估算系統(tǒng)的污泥產(chǎn)率。2問題與討論從(11)式可以看出，系統(tǒng)污泥產(chǎn)率與溫度和泥齡相關(guān)，溫度升高、泥齡增大，微生物分解加劇，從而導(dǎo)致污泥產(chǎn)率降低。污泥產(chǎn)率不僅同SS/BOD5的比值有關(guān)，還同懸浮物（SS）的組成有關(guān)。若懸浮物中可生化組分比例高，則系統(tǒng)污泥產(chǎn)率低。由于我國地域遼闊，生活污水水質(zhì)相差較多，再加上污水廠進(jìn)水中工業(yè)污水比例各不相同，因此若想準(zhǔn)確預(yù)測污泥產(chǎn)率，除了掌握進(jìn)水SS和BOD5，尚需準(zhǔn)確測定fV和fNV的值。另外，系統(tǒng)中是否設(shè)置初次沉淀池，對生物處理系統(tǒng)污泥產(chǎn)率也有影響。這一點(diǎn)通過下面的例子可以看出。已知某城市污水，BOD5=200mg/L，SS=250mg/L，fV=0.6，fNV=0.3SS中可沉部分占50%，可沉部分fV=0.5，fNV=0.3，不可沉部分占50%，不可沉部分fV=0.7，fNV=0.3。另外假設(shè)BOD5可沉部分占25%，系統(tǒng)設(shè)計(jì)水溫10，設(shè)計(jì)泥齡17天。分別計(jì)算有、無初沉池時(shí)生物系統(tǒng)的污泥產(chǎn)率。（1）系統(tǒng)不設(shè)初沉池按照ATV A131計(jì)算公式（即公式（12）：Yt=1.09 kgMLSS/kgBOD5 按照公式（11）：1-fV+fVfNV=1-0.6+0.6x0.3=0.58Yt=1.07 kgMLSS/kgBOD5 系統(tǒng)設(shè)初沉池按照ATV A131計(jì)算公式：Yt=0.84 kgMLSS/kgBOD5 按照公式（11）：1-fV+fVfNV=1-0.7+0.70.3=0.51Yt=0.77 kgMLSS/kgBOD5 從上例可以看出，對城市污水，當(dāng)系統(tǒng)不設(shè)初沉池時(shí)，可以直接用公式（1