活性污泥法中污泥產(chǎn)率的計算

1、活性污泥法中污泥產(chǎn)率的計算吳凡松 彭永臻中國市政工程華北設(shè)計研究院北京工業(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)率的計算公式，并通過實例驗證，當(dāng)系統(tǒng)中設(shè)置初沉池或不設(shè)初沉池時應(yīng)采用不同的計算公式。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)與進入生物系統(tǒng)的BOD5數(shù)量的比值。對于按泥齡法設(shè)計的活性污泥系統(tǒng)，污泥產(chǎn)率是最重要的設(shè)計參數(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算出生物池容積：V=Q·BOD

2、5·Yt·cX 式中： Q生物處理系統(tǒng)設(shè)計流量，m3d； BOD5進入生物處理系統(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)計中污泥產(chǎn)率通常按公式法求算，有時也可按經(jīng)驗選取。1污泥產(chǎn)率公式的推導(dǎo)關(guān)于活性污泥產(chǎn)率的計算方法，可依據(jù)IAWQ活性污泥模型進行推導(dǎo)。該模型中有機物和污泥揮發(fā)性組分均采用COD作為計量參數(shù)，考慮到習(xí)慣性問題和實用化，這里仍采用BOD5作為可生物降解有機物的計量參數(shù)，采用SS或VSS作為污泥的計量參數(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

3、型確定的原理，來自進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=Q·SS·1-fV+fV·fNV 1式中： fV進水SS中揮發(fā)份所占比例，我國城市污水典型實測值為0.50.65； fNV進水VSS中不可好氧生物降解局部所占比例，典型值為0.20.4。 SS進入生物處理系統(tǒng)的SS 濃度，kgm3；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由可生物降解有機物轉(zhuǎn)化而來，其產(chǎn)生量為：文檔收集自網(wǎng)絡(luò)，僅用于個人學(xué)習(xí)XB·H=Q·BOD5·Y

4、H/1+c·bH 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時取值0.04d-1，溫度修正系數(shù)1.033微生物進入內(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

5、：Xp= fp·bHc·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生物體的無機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(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用進水BOD5總量除XT，可得到單位BOD5去除所產(chǎn)生的

6、活性污泥量，即Yt=(1+fp.bH.c(YH/1+c.bH)+SS/BOD5(1-fv+fv.fNV) 8對8式右邊第一項進行變形得：1+fp.bH.cYH/1+c.bH)=YH-(1-fp)c.bH.YH/(1+c.bH)98式變?yōu)椋?10根據(jù)經(jīng)驗，fp=0.1，bH=0.08×1.072T-15，YH=0.6，因此，(10)式變?yōu)椋?11假設(shè)令1-fV+fV·fNV=0.6，那么11式變?yōu)椋?12該式即為德國水污染控制聯(lián)合會推薦的污泥產(chǎn)率計算公式(ATV A131標(biāo)準(zhǔn))，在設(shè)計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

7、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)。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。由于我國地域遼闊，生活污水水質(zhì)相差較多，再加上污水廠進水中工業(yè)污水比例各不相同，因此假設(shè)想準(zhǔn)確預(yù)測污泥產(chǎn)率，除了掌握進水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。這一點通過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

8、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%，系統(tǒng)設(shè)計水溫10，設(shè)計泥齡17天。分別計算有、無初沉池時生物系統(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計算公式：Yt=0.84 kgMLSS/kgBOD5 按照公式11：1-fV+fV·fNV=1-0.7+0.7·0.3=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，可以直接用公式12估算污泥產(chǎn)率；