活性污泥法中污泥產(chǎn)率的計(jì)算

1、活性污泥法中污泥產(chǎn)率的計(jì)算吳凡松彭永臻中國(guó)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(guò) 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(duì)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

2、積：V=Q B0D5 Yt Q c/X式中：Q生物處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量，m3/ d;BOD5 進(jìn)入生物處理系統(tǒng)的 BOD5濃度，kg/m3;Yt 污泥產(chǎn)率，kgMLSS / kgBOD5 ;Q c泥齡，d;X混合液懸浮固體MLSS濃度，g/ L;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)FSS和不可生物降解關(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(duì)于

3、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(lái)自進(jìn)水中的固定性懸浮固體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：式中：XI=Q SS 1-fV+fV fNV 1fV 進(jìn)水SS中揮發(fā)份所占比例，我國(guó)城市污水典型實(shí)測(cè)值為0.50.65;fNV 進(jìn)水VSS中不可好氧生物降解局部所占比例，典型值為0.20.4。SS進(jìn)入生物處理系統(tǒng)的SS濃度，kg/m3；2活性污泥中的活性局部包括異養(yǎng)微生物和自養(yǎng)微生物。異養(yǎng)微生物 XB H丨由可生物降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化而來(lái)，其產(chǎn)生量為：XB H=Q BOD5 YH/ 1 + c bH 2式

4、中：YH 異養(yǎng)微生物產(chǎn)率系數(shù)kgVSS/kgB0D5，典型取值范圍0.60.75bH異養(yǎng)微生物內(nèi)源衰減系數(shù)，15C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 XB AXB A=Q TKN YA/ 1 + c bA kgVSS/d 3式中：TKN 在生物處理系統(tǒng)中，通過(guò)硝化作用去除的TKN濃度，kg/m3。YA 3-NbA硝化菌衰減系數(shù)，20C時(shí)取值0.04d-1,溫度修正系數(shù)1.033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= fp bH c XB H (kg VSS/d) 4式中：fp微生物體不可生物降解局部所占比例忽略微

5、生物體的無(wú)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+XB H+XB A+XP 5由于XB A數(shù)值較小，XB A/XT=23%，可以忽略，那么XT=XI+XB H+XP 6把、(2)、(4)式代入(6)式得：XT=Q.SS.(1-fv+fv.fNV)+(1+fp.bH. e c)(Q.BOD5.Yh)/1+ e 7用進(jìn)水BOD 5總量除Xt，可得到單位BOD 5去除所產(chǎn)生的活性污泥量，即Yt=(1+fp.bH. e c(YH/1+ ec.bH)+SS/BOD 5nv) 8對(duì)8式右邊第一項(xiàng)進(jìn)行變形得：1+fp.bH.e c YH/1+ e c.bH)=YH-

6、(1-fp) e c.bH.YH/(1+ e c.bH) 98式變?yōu)椋簛?1一% 弘)一10根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，fp=0.1，bHX T-15，Yh=0.6，因此,(10)式變?yōu)?11假設(shè)令1-fv+fv fNV=0.6，那么11丨式變?yōu)?wJ 0.072x0.6x1 07Sr-H片-0.6 +1 -耳丿丄 +.0,08x1072巴12該式即為德國(guó)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

7、比值有關(guān)，還同懸浮物 SS的組成有關(guān)。假設(shè)懸浮物中可生化組分比例高，那么系統(tǒng)污泥產(chǎn)率低。由于我國(guó)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，因此假設(shè)想準(zhǔn)確預(yù)測(cè)污泥產(chǎn)率，除了掌握進(jìn)水SS和B0D5，尚需準(zhǔn)確測(cè)定fV和fNV的值。另外，系統(tǒng)中是否設(shè)置初次沉淀池，對(duì)生物處理系統(tǒng)污泥產(chǎn)率也有影響。這一點(diǎn)通過(guò)下面的例子可以 看出。某城市污水，BOD5=200mg/L，SS=250mg/L，fV=0.6，fNV=0.3SS中可沉局部占50%，可沉局部 fV=0.5，fNV=0.3，不可沉局部占50%，不可沉局部fV=0.7，fNV=0.3。另外假設(shè)BOD5可沉局部占25%，

8、系統(tǒng)設(shè)計(jì)水溫10 C,設(shè)計(jì)泥齡17天。分別計(jì)算有、無(wú)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+fV fNV=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+fV 0.3=0.51Yt=0.77 kgMLSS/kgBOD5從上例可以看岀，對(duì)城市污水，當(dāng)系統(tǒng)不設(shè)初沉池時(shí)，可以直接用公式12估算污泥產(chǎn)率；但當(dāng)系統(tǒng)中設(shè)有初沉池時(shí)，由于此時(shí)進(jìn)入生物池的懸浮物中揮發(fā)性組分比例增高，按公式(