生物處理(9-2)

1、4 污水的生物處理（一）污水的生物處理（一）活性污泥法活性污泥法Activated Sludge Processes4 污水的生物處理（一） 活性污泥法活活性性污污泥泥法法處處理理新新工工藝藝活活性性污污泥泥法法處處理理系系統(tǒng)統(tǒng)活活性性污污泥泥法法的的影影響響因因素素活活性性污污泥泥法法的的基基本本原原理理概概述述活活性性污污泥泥法法曝曝氣氣系系統(tǒng)統(tǒng)曝曝氣氣池池活活性性污污泥泥法法系系統(tǒng)統(tǒng)工工藝藝設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)活活性性污污泥泥法法系系統(tǒng)統(tǒng)維維護(hù)護(hù)管管理理4.9 活性污泥處理系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)n概述概述n曝氣池容積的計(jì)算曝氣池容積的計(jì)算n曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散器的計(jì)算與設(shè)計(jì)曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散器的計(jì)算與設(shè)計(jì)n污

2、泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與剩余污泥的處置污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與剩余污泥的處置n二次沉淀池二次沉淀池n處理水的水質(zhì)處理水的水質(zhì)n設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例4.9.4 污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與剩余污泥處置n污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)n剩余污泥及其處置剩余污泥及其處置（1）污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)n設(shè)計(jì)內(nèi)容n污泥提升裝置n污泥輸送的管道系統(tǒng)n計(jì)算內(nèi)容n回流污泥量的計(jì)算n污泥提升設(shè)備的選擇和設(shè)計(jì)回流污泥量的計(jì)算n回流污泥量的計(jì)算公式nR值的計(jì)算公式nX混合液污泥濃度；nXr回流污泥濃度。n表4-24為SVI、X及Xr之間的關(guān)系n實(shí)際運(yùn)行時(shí)，SVI有所波動(dòng)，故應(yīng)按最大回流污泥量計(jì)算，又能確保在最低回流污泥量時(shí)能正常工作。R

3、QQRXXXRr污泥提升設(shè)備的選擇與計(jì)算n污泥提升設(shè)備的種類n污泥泵：主要采用軸流泵，一般將回流污泥集中到污泥井，再用泵送至曝氣池，要考慮備用泵n空氣提升器：利用升液管內(nèi)外的液體密度差提升污泥n升液管在回流井中最小淹沒(méi)深度h1(min)的計(jì)算：n一般情況下,有式：n空氣用量一般為提升污泥量的3-5倍，也可以式4-108計(jì)算（P178）12(min)1nhh5 . 0211hhh密度系數(shù)n =2-2.5n螺旋提升泵n特征n效率高，穩(wěn)定；n可直接安裝在曝氣池與二沉池之間，無(wú)需輔助設(shè)備；n無(wú)堵塞，維護(hù)方便；n轉(zhuǎn)速慢，保持污泥活性n最佳轉(zhuǎn)速的計(jì)算n工作轉(zhuǎn)速應(yīng)在最佳轉(zhuǎn)速的0.6-1.1倍之間。min)/

4、( 5032rDvjD螺旋泵的外緣直徑，m4.9.4 污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與剩余污泥處置n污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)n剩余污泥及其處置剩余污泥及其處置LgXdkgXdmQMLSSMLVSSfrS/75. 03回流污泥濃度，重），揮發(fā)性剩余污泥量（干剩余污泥量，剩余活性污泥量:處置: 濃縮、脫水、處置rSrsfXXQfXQX 4.9 活性污泥處理系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)n概述概述n曝氣池容積的計(jì)算曝氣池容積的計(jì)算n曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散器的計(jì)算與設(shè)計(jì)曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散器的計(jì)算與設(shè)計(jì)n污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與剩余污泥的處置污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與剩余污泥的處置n二次沉淀池二次沉淀池n處理水的水質(zhì)處理水的水質(zhì)n設(shè)

5、計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例4.9.5 二次沉淀池n二沉池的特點(diǎn)二沉池的特點(diǎn)n二沉池的計(jì)算與設(shè)計(jì)二沉池的計(jì)算與設(shè)計(jì)二沉池的特點(diǎn)n原則上，初沉池都可以作為二沉池n大、中型污水廠n多采用機(jī)械吸泥的輻流式沉淀池；n中型污水廠n采用多斗平流式沉淀池；n小型污水廠n主要采用豎流式沉淀池。n有別于初沉池的特點(diǎn)n除泥水分離外，還有進(jìn)行污泥濃縮與暫時(shí)儲(chǔ)存污泥的作用；故其面積大于初沉池；n進(jìn)入二沉池的混合液濃度高，有絮凝性能，屬成層沉淀；n污泥質(zhì)輕（絮狀體），易于被水帶走，故設(shè)計(jì)流速比初沉池小一半；n為便于氣水分離，中心管的下降流速應(yīng)小于0.03m/s，導(dǎo)流區(qū)的下降流速應(yīng)為0.015m/s左右；n因污泥質(zhì)輕，采用靜水壓力排泥

6、時(shí)，其靜水頭可降至0.9m，污泥斗底坡與水平夾角應(yīng)大于504.9.5 二次沉淀池n二沉池的特點(diǎn)二沉池的特點(diǎn)n二沉池的計(jì)算與設(shè)計(jì)二沉池的計(jì)算與設(shè)計(jì)二沉池的計(jì)算與設(shè)計(jì)污泥區(qū)容積：按貯泥時(shí)間2h計(jì)算 對(duì)于合建沉淀池，二沉池的池深和面積確定后，按坡度要對(duì)于合建沉淀池，二沉池的池深和面積確定后，按坡度要求即可確定，無(wú)需另外計(jì)算求即可確定，無(wú)需另外計(jì)算表面負(fù)荷法： 沉淀池表面積計(jì)算： u值可查表4-25（P181） u值隨混合液濃度變化smmuhmmqhmQ/)2/(3/3的沉速，正常活性污泥成層沉淀表面負(fù)荷，污水最大時(shí)流量，uqqQA6 . 3沉淀池有效水深 t-水力停留時(shí)間，1-1.5h；qtAQtH

7、4.9 活性污泥處理系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)n概述概述n曝氣池容積的計(jì)算曝氣池容積的計(jì)算n曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散器的計(jì)算與設(shè)計(jì)曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散器的計(jì)算與設(shè)計(jì)n污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與剩余污泥的處置污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與剩余污泥的處置n二次沉淀池二次沉淀池n處理水的水質(zhì)處理水的水質(zhì)n設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例4.9.7 處理水的水質(zhì)n處理水要求達(dá)到的BOD值為溶解性BOD和非溶解性BOD之和；n活性污泥系統(tǒng)的凈化功能是去除溶解性BOD，因此處理水中BOD應(yīng)為總BOD減去非溶解性BOD的差值；n非溶解性BOD可由下式求得：n式中，b-微生物自身氧化率；取值0.050.1 Xa-活性微生物的比例，一般處理系統(tǒng)為0.4 Ce-懸

8、浮固體濃度 n處理水中總BOD5含量aaAaCbXCbXBOD1 . 7)42. 1 (55aaeCbXSBOD1 . 754.9 活性污泥處理系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)n概述概述n曝氣池容積的計(jì)算曝氣池容積的計(jì)算n曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散器的計(jì)算與設(shè)計(jì)曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散器的計(jì)算與設(shè)計(jì)n污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與剩余污泥的處置污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與剩余污泥的處置n二次沉淀池二次沉淀池n處理水的水質(zhì)處理水的水質(zhì)n設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例4.9.8 設(shè)計(jì)舉例n例題4-3n某城市日排污水量30000m3，時(shí)變化系數(shù)1.4，原污水BOD5= 225mg/L，要求處理水BOD5=25mg/L，處理方法為活性污泥法。n計(jì)算、確定曝氣池主要

9、部位的尺寸n計(jì)算、設(shè)計(jì)鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)第一步：污水處理程度的計(jì)算：第一步：污水處理程度的計(jì)算：由題目所給，由題目所給，原污水的BOD值：S0=225mg/L，以初沉池處理后降低25%計(jì)，進(jìn)入曝氣池的污水的BOD5值（Sa）為：75.168%)251 (225aS對(duì)處理水而言，要求對(duì)處理水而言，要求BOD5=25mg/l，其非溶解性，其非溶解性BOD5可可由公式由公式4-116求得：求得：4 . 639. 6254 . 009. 01 . 71 . 75eaCbXBOD。XblmgCee4 . 009. 01 . 005. 0/25 的比例；一般為活性微生物在處理水中；之間，取微生物自身氧化率，在；

10、，處理水中懸浮固體濃度則處理水中溶解性則處理水中溶解性BOD5為：為：6 .184 . 625計(jì)算去除率：計(jì)算去除率：90. 0889. 075.16815.15075.1686 .1875.168第二步：確定曝氣池運(yùn)行方式：第二步：確定曝氣池運(yùn)行方式： 為使曝氣池運(yùn)行方式具有靈活性，采用傳統(tǒng)活性污泥法為使曝氣池運(yùn)行方式具有靈活性，采用傳統(tǒng)活性污泥法為基礎(chǔ)，又可調(diào)整為階段曝氣或再生為基礎(chǔ)，又可調(diào)整為階段曝氣或再生-曝氣方式運(yùn)行。曝氣方式運(yùn)行。第三步：曝氣池尺寸的計(jì)算第三步：曝氣池尺寸的計(jì)算 方法：采用方法：采用BOD-污泥負(fù)荷法計(jì)算污泥負(fù)荷法計(jì)算 BOD-污泥負(fù)荷率可直接取值0.3kgBOD5

11、/(kgMLSSd) ，但需要進(jìn)行校核，校核公式為式4-95：fSKNes2k2取值0.0185 Se=18.6mg/L75. 090. 0MLSSMLVSSf)/(30. 0 )/(29. 090. 075. 06 .180185. 055dkgMLSSkgBODdkgMLSSkgBODNs計(jì)算結(jié)果證實(shí)，取值0.3正確確定混合液污泥濃度確定混合液污泥濃度 混合液污泥濃度的計(jì)算公式為：根據(jù)Ns值，查圖4-7得相應(yīng)SVI值為100-120，取SVI=120；則rSVIRRX6101與污泥在二沉池中的停留時(shí)間、池深及污泥厚度有關(guān)的系數(shù)，一般取1.2左右污泥回流比，一般為50%左右LmgLmgSVI

12、RrRX/3300/333120105 . 012 . 15 . 0)1 (1066n確定曝氣池容積，按式4-93計(jì)算nSa（污水中的BOD5值）已知，為168.75mg/L，取整=169mg/L；得XNQSVsa35121990507000033003 . 016930000mV確定曝氣池各部位的尺寸確定曝氣池各部位的尺寸設(shè)兩組曝氣池，則每組容積為：設(shè)兩組曝氣池，則每組容積為：3256025121m池深取4.2m，則每組曝氣池的面積為：29 .6092 . 42560mF池寬取4.5m，寬:高比=4.5/4.2=1.07，符合控制在1-2之間；則池長(zhǎng)為。BL符合規(guī)定,10305 . 45 .

13、135設(shè)5廊道式曝氣池，則每個(gè)廊道長(zhǎng)為mmLL271 .2755 .13551取超高0.5m，則池的總高為4.2+0.5=4.7m根據(jù)計(jì)算尺寸進(jìn)行工藝布置n在曝氣池面對(duì)初沉池和二沉池的一側(cè)，各設(shè)橫向配水渠道（見圖），在池的中部設(shè)縱向配水渠，并與橫向配水渠道相連；在兩側(cè)橫向配水渠道上設(shè)進(jìn)水口，每組曝氣池共5個(gè)進(jìn)水口；n在面對(duì)初沉池的前側(cè)，在每組曝氣池的一端，廊道I進(jìn)水口處設(shè)回流污泥井，井內(nèi)設(shè)污泥空氣提升器，回流污泥井污泥泵站送入污泥井，經(jīng)空氣提升器回流曝氣池n若按圖中配置，該曝氣系統(tǒng)可以有多種運(yùn)行方式：污水、污泥均從前端進(jìn)入，是為傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)污泥從I進(jìn)入，污水從五個(gè)廊道分別進(jìn)入，是為階段曝氣

14、污泥法污泥從I進(jìn)入，污水從廊道II的后側(cè)進(jìn)入，是為再生曝氣系統(tǒng)第四步：曝氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算第四步：曝氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算擬采用鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)，則擬采用鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)，則平均時(shí)需氧量按式4-26計(jì)算a=0.42-0.53，取0.5；b=0.188-0.11，取0.15，代入公式最大時(shí)需氧量：時(shí)變化系數(shù)為1.4，則K=1.4vrVXbQSaO2hkgdkgO/170/4 .408010002500512115. 0)100025169(300005 . 02hkgdkgO/0 .20524/4 .492010002500512115. 0)100025169(4 . 1300005 . 0(max)2已

15、被降解的有機(jī)物量Sr=Sa-Se混合液活性污泥濃度，取值2500mg/l計(jì)算單位需氧量計(jì)算單位需氧量每日去除的BOD5值去除每kgBOD的需氧量最大需氧量與平時(shí)需氧量之比dkgBODr/42301000)25169(30000kdBODkgOO/95. 0945. 043204 .4080222 . 10 .1700 .2052(max)2OO供氣量的計(jì)算采用網(wǎng)狀膜型中微孔空氣擴(kuò)散器（參見圖4-55），敷設(shè)于距池底0.2m處，淹沒(méi)水深4.0m，計(jì)算溫度定為30。查除錄1，得：水中溶解氧飽和度：空氣擴(kuò)散器出口處的絕對(duì)壓力（Pb）按式（4-79）計(jì)算，即：7.63mg/LC ;/17. 9s(30

16、)20(LmgCs(Pa) 108 . 910013. 135HPb代入各值，得：Pa10405. 1100 . 48 . 910013. 1535bP空氣離開曝氣池水面時(shí)，氧的百分比，按式（4-80）計(jì)算：式中，EA空氣擴(kuò)散器的氧轉(zhuǎn)移效率，對(duì)網(wǎng)狀膜型中微孔空氣擴(kuò)散器，取值12%。%100)1 (2179)1 (21AAtEEO%43.18%100)12. 01 (2179)12. 01 (21tO空氣中氧含量曝氣池混合液中平均氧飽和度按式（4-78）計(jì)算：4210026. 25)(tbsTsbOPCC最不利溫度條件，按30考慮，代入各值，得LmgCsb/54. 8 4243.1810026.

17、 210405. 163. 755)30(大氣壓力條件下溶解氧飽和度535310405. 10 . 4108 . 910013. 1108 . 9HPPb曝氣裝置的安裝深度大氣壓力換算為20條件下，脫氧清水的充氧量，按式（4-84）計(jì)算：取值=0.82；=0.95；C=2.0；=1.0；代入各值，得：（、：與好氧速率有關(guān)的系數(shù)，在0.78-0.9之間取值；C：氧飽和度，一般為2.0）相應(yīng)的最大時(shí)需氧量為20)()20(0024. 1TTsbsCCRCRhkgR/250 024. 10 . 254. 80 . 195. 082. 017. 9170)2030(0hkgR/303 024. 10

18、. 254. 80 . 195. 082. 017. 90 .205)2030(max)0計(jì)算的平均需氧量K=1.4的需氧量20時(shí)的溶解氧量曝氣池平均時(shí)供氣量，按式（4-87）計(jì)算，即代入各值，得曝氣池最大時(shí)供氣量1003 . 00AsERGhmGs/6946100123 . 02503hmGs/8418100123 . 03033(max)去除每kgBOD5的供氣量kgBODm/60.3824432069463空氣每m3污水的供氣量：污水空氣33/56. 524300006946mm氧轉(zhuǎn)移效率：廠家提供每日去除的BOD5本系統(tǒng)的空氣總用量：總需氣量：除采用鼓風(fēng)曝氣外，本系統(tǒng)還采用空氣在回流污

19、泥井提升污泥，空氣量按回流污泥量的8倍考慮，污泥回流比R取值60%，這樣，提升回流污泥所需空氣量為：hm /600024300006 . 083hm /14418600084183n按圖4-89所示的曝氣池平面圖，布置空氣管道，在相鄰的兩個(gè)廊道的隔墻上設(shè)一根干管，共5根干管。在每根干管上設(shè)5對(duì)配氣豎管，共10對(duì)配氣豎管。全曝氣池共設(shè)50條配氣豎管。每根豎管的供氣量為：n曝氣池平面面積為：n每個(gè)空氣擴(kuò)散器的服務(wù)面積按0.49m2計(jì)，則所需空氣擴(kuò)散器的總數(shù)為n為安全計(jì)，本設(shè)計(jì)采用2500個(gè)空氣擴(kuò)散器，每個(gè)豎管上安設(shè)的空氣擴(kuò)散器的數(shù)目為：hm /1685084183212154527m個(gè)247949. 01215個(gè)50502500n每個(gè)空氣擴(kuò)散器的配氣量為n將已布置的空氣管路及布設(shè)的空氣擴(kuò)散器繪制成空氣管路計(jì)算圖（參見圖4-90及圖91），用以進(jìn)行計(jì)算。n選擇從鼓風(fēng)機(jī)房開始的管路作為計(jì)算管路，在流量變化處設(shè)計(jì)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，統(tǒng)一編號(hào)，列表計(jì)算（表4-26）；n各種管徑按空氣量和流速查附錄2確定，結(jié)果列于表26第6項(xiàng)；n局部阻力損失的計(jì)算結(jié)果列于表26第8、9項(xiàng)；n沿程損失查附錄3，計(jì)算結(jié)果列于表的第10項(xiàng)；n9項(xiàng)與10項(xiàng)相乘，得壓力損失h1+h2，結(jié)果列于表11項(xiàng)；n將表4-26中11項(xiàng)各值累加，得空