11活性污泥3-工艺设计计算.ppt
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1、水污染控制工程,Department of Environmental Science and Engineering, Anhui University of Architecture,水污染控制工程,活性污泥工艺设计(BOD去除),活性污泥,确定工艺: 根据污水水质和水量和处理要求,确定工艺类型, 工艺流程. 城市污水, BOD/COD值较高, 设计流量较大一般可选活性污泥工艺; 有无脱N除P方面的要求, 若有可选SBR, 氧化沟等具有去除N ,P 功能的工艺; 水质要求, 若以达标排放为目的, 一般经过活性污泥工艺BOD可以去70-85%, 若一次处理不达标,可二级处理, 若以回用为目的
2、,需要深度处理. 确定参数关键。,Water Pollution Control Engineering,活性污泥,计算各反应器: 曝气池的形状, 数量; 初沉淀池, 二沉淀池,(中间沉淀池, 调节池, 匀化池, 厌氧池). 计算空气: 空气量. 计算回流污泥和剩余污泥: 污泥回流比, 剩余污泥量,污泥处理流程等. 计算高程:构筑物高程和平面布置, 污泥高程. 设备选型: 泵, 鼓风机或机械曝气设备等.,Water Pollution Control Engineering,活性污泥,1. 曝气池设计计算 理论方法和经验方法的结合, 理论方法所需要的参数可以经过试验确定或根据经验确定; 经验方
3、法直接以经验数据,无理论依据. (A)有机负荷法 (BOD负荷法, 污泥负荷法) 属于经验方法. 污泥负荷:单位时间内单位质量的污泥能够接受的BOD量; 容积负荷:单位时间内单位体积曝气池能够接受的BOD量.,Water Pollution Control Engineering,活性污泥,按污泥负荷计算: 按容积负荷计算: 按污泥龄计算: Xv-生物反应池内混合液挥发性悬浮固体平均浓度(gMLVSS/L); c- 设计污泥泥龄(d);高负荷时为0.2-2.5,中负荷时为5-15,低负荷时为20-30; Kd- 衰减系数,内源代谢系数(d-1),20的数值为0.04-0.075。,Water
4、Pollution Control Engineering,活性污泥,V- 生物反应池的容积(m3); So- 生物反应池进水五日生化需氧量(mg/L);Se- 生物反应池出水五日生化需氧量(mg/L)(当为完全处理时可不计); Q -生物反应池的设计流量(m3/h); Ls-生物反应池的五日生化需氧量污泥负荷kgBOD5/(kgMLSSd);X- 生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度(gMLSS/L);Lv- 生物反应池的五日生化需氧量容积负荷(kgBOD5/m3) ; Y- 污泥产率系数(kgMLVSS/ kgBOD5) . 依据经验确定容积负荷率和污泥负荷率。,Water Pollutio
5、n Control Engineering,活性污泥,关于污泥负荷率Ns: Monod方程可推导底物比降解速率与底物浓度S(劳麦方程): r=rmaxS/(KS + S) 如果考虑微生物浓度: - = r max ,- 为有机物降解速率,Xv为微 生物浓度(MLVSS),当底物浓度S较小时,则: - = XvS = K2XvS , K2 = r max/KS,Water Pollution Control Engineering,活性污泥,根据物料平衡,在稳态时: QS0+QRSe-(Q+QR)Se+ V = 0 故:- = = K2XvS,Water Pollution Control En
6、gineering,活性污泥,在完全混合曝气池内Se=S,故: = K2Se 有机物去除率= (S0-Se)/S0, 则S0= , f= MLVSS/MLSS=Xv/X,X=Xv/ f , V=Qt,则t =V/Q 将S0、X和V/Q=t代入下式得:Ls= = = = ,各参数可(实验)得到.,Water Pollution Control Engineering,活性污泥,(B).劳伦斯麦卡蒂(Lawrence-McCarty)理论: 微生物增长速率: dX/dt=YdS/dt KdX Y为合成系数, Kd内源代谢系数 生物固体停留时间:c = VX/(QwXr+(Q-Qw)Xe) Qw剩余
7、污泥排放量;Xr剩余污泥浓度。 稳态下物料平衡: VdX/dt=QX0- QwXr+(Q-Qw)Xe +VYdS/dt KdX =流入 - 排出 + 合成 内源代谢,Water Pollution Control Engineering,根据 以(S0-Se)/t=dS/dt代入,并除以VX得到: 式左为污泥龄倒数: 污泥浓度:,Water Pollution Control Engineering,活性污泥,活性污泥,曝气池容积V的计算式. Q流量, Y产率系数, S0Se分别表示进水出水BOD浓度, X污泥浓度, 以MLVSS计, Kd内源代谢系数, c污泥龄.,Water Polluti
8、on Control Engineering,活性污泥,(3)麦金尼法: 通过将活性污泥系统中各物质的数量关系的确定, 并建立有机物浓度, 微生物浓度的关系, 解决计算问题. 污水中各类有机物的的组成和生物可降解性能. 污水中污染物的转化途径. 麦法的核心内容: a: 无机物和不可生物降解的有机物在活性污泥处理过程中, 被微生物吸附, 量不变;,Water Pollution Control Engineering,活性污泥,b: 具体代谢产物的数量关系:即33%被氧化分解,802/3=54%左右通过内源呼吸降解,13%左右变成了残物。 从上述结果可以看出,污染物的降解主要是通过静止期、衰亡期
9、微生物的内源呼吸进行,并非直接的生物氧化(仅33)。,有机 污染物,1/3,2/3,无机物+能,细胞物质,20%,80%,无机物+能,残留物质,Water Pollution Control Engineering,活性污泥,c: 由于内源代谢产物不可完全生物降解, 所以可生物降解有机物的COD(即CODB)与完全生化需氧量(BODU,或BODL)并不相同.,Water Pollution Control Engineering,可生物降解 有机物,CODB,2/3细胞物质,1/3氧化分解,20%残留物质,80%内源代谢,BODU=1/3CODB+2/3CODB80%= 0.87CODB 若k
10、1=0.1, 则BOD5= 0.68BODU, 代入得到: BOD5= 0.58CODB,活性污泥,d : 各种形态的活性污泥细胞的组成基本相同, 可以用C5H9O2.5N 或C5H7O2N表示. C5H9O2.5N + 5.25 O2 = 5CO2 + NH3 + 3H2O 123 168 因而单位微生物的氧当量为168/123=1.37 另外, 单位BOD5能合成1.15单位的氧当量细胞物质 所以: 产率系数(麦氏活性微生物)=1.15/1.37=0.84,Water Pollution Control Engineering,活性污泥,e : 底物降解速率以Monod方程: 因为出水的B
11、OD很低,与Ks比可忽略:,Water Pollution Control Engineering,因为曝气池内浓度均匀,所以代谢速率是均匀的:,若Km=KX/Ks, 则,Km为代谢速率系数, 水温20, 取15/h,活性污泥,污泥的计算:MLSSMa + Me + Mi + Mii。 根据物料平衡的关系和有机物的转化数量关系,得到:,Water Pollution Control Engineering,Mio:t小时流入池的Mi,InfMio:入流的Mii,活性污泥,需氧量计算: 需氧速率:,Water Pollution Control Engineering,需氧量 = 需氧速率曝气池
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