水污染控制工程 第七章2

第七章废水的活性污泥法处理 第三节活性污泥法的发展和演变 第三节活性污泥法的设计计算 第五节二次沉淀池 第六节活性污泥法系统设计和运行中的一些重要问题 第三节活性污泥法的设计计算 活性污泥系统工艺设计 应把整个系统作为整体来考虑 包括曝气池 二沉池 曝气设备 回流设备等 甚至包括剩余污泥的处理处置 主要设计内容 1 工艺流程选择 2 曝气池容积和构筑物尺寸的确定 3 二沉池澄清区 污泥区的工艺设计 4 供氧系统设计 5 污泥回流设备设计 主要依据 水质水量资料生活污水或生活污水为主的城市污水 成熟设计经验工业废水 试验研究设计参数 工艺流程的选择 需要调查研究和收集的基础资料 1 污水的水量水质资料水量关系到处理规模 多种方法分析计算 注意收集率和地下水渗入量 水质决定选用的处理流程和处理程度 2 接纳污水的对象资料3 气象水文资料4 污水处理厂厂址资料厂址地形资料 厂址地质资料 5 剩余污泥的出路调研 流程选择是活性污泥设计中的首要问题 关系到日后运转的稳定可靠以及经济和环境效益 必须在详尽调查的基础上进行技术 经济比较 以得到先进合理的流程 原始资料与数据 1 应处理的原污水的日平均流量 m3 d 最大时流量 m3 h 最低时流量 m3 h 当曝气池的设计水力停留时间在6h以上时 可以考虑以平均日流量作为曝气池的设计流量 当水力停留时间较短时 如2h左右 则应以最大时流量作为曝气池的设计流量 2 原污水和经一级处理工艺处理后的主要各项水质指标 BOD5 BODu 溶解性 悬浮性 COD 溶解性 悬浮性 TOC SS 非挥发性 挥发性 总固体 溶解性 非溶解性 总氮 有机氮 游离氮 硝酸氮 亚硝酸氮 氨氮 总磷 有机磷 无机磷 等 3 处理水的出路及各项指标应达到的数据 其中主要的是BOD和COD的去除率及处理水浓度 4 对所产生的污泥的处理与处置的要求 5 原污水中所含有的有毒有害物质 浓度 微生物对其有无驯化的可能 7 3 1 3应确定的主要各项参数 1 BOD 污泥负荷率COD 污泥负荷率 2 混合液污泥浓度 MLSS MLVSS 3 污泥回流比 7 3 2构筑物与设备 曝气池的三种池型 推流式曝气池 完全混合式曝气池 两种池型结合式 推流式曝气池 根据横断面上的水流情况 可分为 推流式曝气池 推流式曝气池 完全混合曝气池 池形 根据和沉淀池的关系 圆形 方形 矩形 分建式 合建式 曝气池的三种池型 机械曝气完全混合曝气池 鼓风曝气完全混合曝气池 局部完全混合推流式曝气池 7 3 3工艺设计 曝气池的计算 纯经验方法 劳伦斯 Lawronce 和麦卡蒂 McCarty 法 有机物负荷率法 麦金尼 McKinney 法 有机物负荷率的两种表示方法 活性污泥负荷率NS 简称污泥负荷 曝气区容积负荷率NV 简称容积负荷 根据某种工艺的经验停留时间和经验去除率 确定曝气池的水力停留时间 例如 流量200m3 h 曝气池进水BOD浓150mg L 出水要求为15mg L 采用多点进水 求曝气池容积 多点进水经验去除率 85 90 经验停留时间 3 5h取停留时间为4 5h 则曝气池容积 V 200 4 5m3 900m3 经验水力停留时间 t 污泥负荷率是指单位质量活性污泥在单位时间内所能承受的BOD5量 即 式中 Ns 污泥负荷率 kgBOD5 kgMLVSS d Q 与曝气时间相当的平均进水流量 m3 d Sa 曝气池进水的平均BOD5值 mg L X 曝气池中的污泥浓度 mg L 污泥负荷率 容积负荷是指单位容积曝气区在单位时间内所能承受的BOD5量 即 式中 Nv 容积负荷率 kg BOD5 m3 d 容积负荷率 根据上面任何一式可计算曝气池的体积 即 Sa和Q是已知的 X和N可参考教材中表7 3选择 对于某些工业废水 要通过试验来确定X和N值 污泥负荷率法应用方便 但需要一定的经验 7 3 3 2曝气系统与空气扩散装置的计算与设计主要包括下列两项工作内容 1 需氧量与供气量的计算 2 曝气系统的设计与计算 1 需氧量与供气量的计算 机械曝气装置的设计内容主要是选择叶轮的型式和确定叶轮的直径 在选择叶轮型式时要考虑叶轮的充氧能力 动力效率以及加工条件等 叶轮直径的确定 主要取决于曝气池的需氧量 使所选择的叶轮的充氧量能够满足混合液需氧量的要求 污泥回流系统的设计与剩余污泥的处置 污泥回流系统的计算与设计内容包括 回流污泥量的计算和污泥提升设备的选择和设计 1 回流污泥量的计算回流污泥量QR 其值为 QR RQR值可选定 也可以通过下式求定 2 污泥提升设备的选择与设计在污泥回流系统 常用的污泥提升设备主要是污泥泵 空气提升器和螺旋泵 二次沉淀池 二次沉淀池设计的主要内容 1池型选择 2沉淀池 澄清区 面积 有效水深和污泥区容积的计算 计算方法有表面负荷法和固体通量法 1 表面负荷法 处理水的水质 对处理水要求达到的BOD值 应当是总BOD即溶解性BOD与非溶解性BOD之和 处理水中非溶解性BOD值可用下列公式求定 BOD5 5 1 42bXaCe 7 1bXaCcb 微生物自身氧化率 d 1取值范围为0 05 0 1 Xa 在处理水的悬浮固体中 有活性的微生秀所占的比例 Xa的取值 对高负荷活性污泥处理系统为0 8 延时曝气系统为0 1 其他活性污泥处理系统 在一般负荷条件下 可取值0 4 C 活性污泥处理系统的处理水中的悬浮固体浓度 mg L 5 常数 BOD的五天培养期 1 42 近似表示微生物降解1g有机物 BOD5 所需要的氧量 处理水中的总BOD5含量为 BOD5 Se 7 1bXaCe 例题7 1 某城市日排污水量30000m3 时变化系数1 4 原污水BOD5值225mg L 要求处理水BOD5值为25mg L 拟采用活性污泥系统处理 1 计算 确定曝气池主要部位尺寸2 计算 设计鼓风曝气系统 解 1 污水处理程度的计算及曝气池的运行方式 1 污水处理程度的计算原污水的BOD值 S0 为225mg L 经初次沉淀池处理 BOD5按降低25 考虑 则进入曝气池的污水 其BOD5值 Sa 为 计算去除率 对此 首先按式 7 58 计算水中非溶解性BOD5值 即 式中Ce 处理水中悬浮固体浓度 取值为25mg L b 微生物自身氧化率 一般介于0 05 0 1之间 取值0 09 Xa 活性微生物在处理水中所占比例 取值0 4 代入各值处理水中溶解性BOD5值为 去除率 2 曝气池的运行方式在本设计中应考虑曝气池运行方式的灵活性和多样化 即 以传统活行污泥法系统作为基础 又可按阶段曝气系统和再生 曝气系统运行 2 曝气池的计算与各部位尺寸的确定曝气池按BOD 污泥负荷法计算 1 BOD 污泥负荷率的确定拟定采用的BOD 污泥负荷率为0 3kgBOD5 kgMLSS D 但为稳妥计 需按下式加以校核取值0 0185 18 6mg L代入各值计算结果确证 Ns值取0 3是适宜的 2 确定混合液污泥浓度 X 根据已确定的Ns值 查图7 3的相应的SVI值为100 200 取值120 取r 1 2 R 50 代入计算确定混合液污泥浓度值X得 3 确定曝气池容积 按式 7 41 计算 即 Sa 168 75mg L 近似取值169 0mg L 代入各值 4 确定曝气池各部位尺寸设2组曝气池 每组容积为池深取4 2m 则每组曝气池的面积为池宽取4 5m 介于1 2之间 符合规定 池长 设五廊道式曝气池 廊道长 取超高0 5m 则池总高度为4 2 0 5 4 7m在曝气池面对初次沉淀池和二次沉淀池的一侧 各设横向配水渠道 并在池中部设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接 在两侧横向配水渠道上设进水口 每组曝气池共有5个进水口 3 曝气系统的计算与设计本设计采用鼓风曝气系统 按式 7 24 计算 即 查表7 7 得代入各值 4 供气量的计算 7 56 P 1 5 4 2 0 2 9 8 53 9KPa 劳伦斯和麦卡蒂法 1 曝气池中基质去除速率和微生物浓度的关系方程 式中 d s dt 基质去除率 即单位时间内单位体积去除的基质量 mg BOD5 L h K 最大的单位微生物基质去除速率 即在单位时间内 单位微生物量去除的基质 mg BOD5 mgVSS h s 微生物周围的基质浓度 mg BOD5 L Ks 饱和常数 其值等于基质去除速率的1 2K时的基质浓度 mg L x 微生物的浓度 mg L 当 Ks时 该方程可简化为 当 Ks时 该方程可简化为 劳伦斯和麦卡蒂法 2 微生物的增长和基质的去除关系式 式中 y 合成系数 mg VSS mg BOD5 Kd 内源代谢系数 h 1 上式表明曝气池中的微生物的变化是由合成和内源代谢两方面综合形成的 不同的运行方式和不同的水质 y和Kd值是不同的 活性污泥法典型的系数值可参见下表 这里的yobs实质是扣除了内源代谢后的净合成系数 称为表观合成系数 y为理论合成系数 劳伦斯和麦卡蒂法 3 完全混合曝气池的计算模式 1 曝气池体积的计算 qv 进水流量 Qvw 排除的剩余活性污泥流量 qvr 污泥回流量 x 曝气池中的微生物浓度 xe 出流水中带走的微生物浓度 xr 回流污泥中的微生物浓度 s0 进水基质浓缩 s 出流基质浓度 V 曝气池体积 微生物平均停留时间 又称污泥龄 是指反应系统内的微生物全部更新一次所用的时间 在工程上 就是指反应系统内微生物总量与每日排出的剩余微生物量的比值 以 C表示 单位为d 对上图所示系统进行微生物量的物料平衡计算 整理后即得 污水中的 x0很小 可以忽略不计 因而 x0 0 在稳定状态下d x dt 0且 劳伦斯和麦卡蒂法 3 完全混合曝气池的计算模式 2 排出的剩余活性污泥量计算 根据yobs以及上面的物料平衡式可推得 则剩余活性污泥量Px 以挥发性悬浮固体表示的剩余活性污泥量 为 劳伦斯和麦卡蒂法 3 完全混合曝气池的计算模式 3 确定所需的空气量 有机物在生化反应中有部分被氧化 有部分合成微生物 形成剩余活性污泥量 因而所需氧量为 空气中氧的含量为23 2 氧的密度为1 201kg m3 将上面求得的氧量除以氧的密度和空气中氧的含量 即为所需的空气量 劳伦斯和麦卡蒂法 4 推流式曝气池的计算模式 由于当前两种形式的曝气池实际效果差不多 因而完全混合的计算模式也可用于推流式曝气池的计算 处理污水量为21600m3 d 经沉淀后的BOD5为250mg L 希望处理后的出水BOD5为20mg L 要求确定曝气池的体积 排泥量和空气量 经研究 还确立下列条件 1 污水温度为20 2 曝气池中混合液挥发性悬浮固体 MLVSS 同混合液悬浮固体 MLSS 之比为0 8 3 回流污泥SS浓度为10000mg L 4 曝气池中MLSS为3500mg L 5 设计的 c为10d 6 出水中含有22mg L生物固体 其中65 是可生化的 7 污水中含有足够的生化反应所需的氧 磷和其他微量元素 8 污水流量的总变化系数为2 5 例 解 1 估计出水中溶解性BOD5的浓度 出水中总的BOD5 出水中溶解性的BOD5 出水中悬浮固体的BOD5 已知 则 解 2 计算曝气池的体积 解 3 计算每天排除的剩余活性污泥量 计算yobs 计算排除的以挥发性悬浮固体计的污泥量 计算排除的以SS计的污泥量 解 4 计算回流污泥比r 曝气池中VSS浓度 3500mg L回流污泥VSS浓度 8000mg L 解 5 计算曝气池的水力停留时间 解 6 计算曝气池所需的空气量 所需氧量 7744 1 42 1645 7 kg d 5407 1kg d 2 生化反应所需氧量 解 6 计算曝气池所需的空气量 2 实际所需的空气量为 3 设计所需的空气量为 第四节活性污泥法的发展和演变 一 活性污泥的运行 从间歇式到连续式 传统活性污泥法渐减曝气分步曝气完全混合法浅层曝气深层曝气高负荷曝气或变形曝气克劳斯法延时曝气接触稳定法氧化沟纯氧曝气活性污泥生物滤池 ABF工艺 吸附 生物降解工艺 AB法 序批式活性污泥法 SBR法 活性污泥法的多种运行方式 有机物去除和氨氮硝化 在推流式的传统曝气池中 混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的 实际情况是 前半段氧远远不够 后半段供氧量超过需要 渐减曝气的目的就是合理地布置扩散器 使布气沿程变化 而总的空气量不变 这样可以提高处理效率 渐减曝气 渐减曝气 把入流的一部分从池端引入到池的中部分点进水 分步曝气 分布曝气示意图 完全混合法 在分步曝气的基础上 进一步大大增加进水点 同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合 长条形池子中也能做到完全混合状态 完全混合的概念 1 池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同 生活环境也基本相同 2 入流出现冲击负荷时 池液的组成变化也较小 因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担 而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担 完全混合池从某种意义上来讲 是一个大的缓冲器和均和池 在工业污水的处理中有一定优点 3 池液里各个部分的需氧量比较均匀 完全混合法的特征 完全混合法 浅层曝气 扩散器的深度以在水面以下0 6 0 8m范围为宜 可以节省动力费用 动力效率可达1 8 2 6kg O2 kW h 可以用一般的离心鼓风机 浅层曝气与一般曝气相比 空气量增大 但风压仅为一般曝气的1 4 1 6左右 约10kPa 故电耗略有下降 曝气池水深一般3 4m 深宽比1 0 1 3 气量比30 40m3 m3H2O h 浅层池适用于中小型规模的污水厂 由于布气系统进行维修上的困难 没有得到推广利用 深层曝气 深井曝气法处理流程 深井曝气池简图 浅层曝气 特点 气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率是最大的 在水的浅层处用大量空气进行曝气 就可以获得较高的氧传递速率 1953年派斯维尔 Pasveer 的研究 氧在10 静止水中的传递特征 如下图所示 一般曝气池直径约1 6m 水深约10 20m 深井曝气法深度为50 150m 节省了用地面积 在深井中可利用空气作为动力 促使液流循环 深井曝气法中 活性污泥经受压力变化较大 实践表明这时微生物的活性和代谢能力并无异常变化 但合成和能量分配有一定的变化 深井曝气池内 气液紊流大 液膜更新快 促使KLa值增大 同时气液接触时间延长 溶解氧的饱和度也由深度的增加而增加 当井壁腐蚀或受损时 污水可能会通过井壁渗透 污染地下水 深层曝气 部分污水厂只需要部分处理 因此产生了高负荷曝气法 曝气池中的MLSS约为300 500mg L 曝气时间比较短 约为2 3h 处理效率仅约65 左右 有别于传统的活性污泥法 故常称变形曝气 高负荷曝气或变形曝气 克劳斯工程师把厌氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝气 然后再进入曝气池 克服了高碳水化合物的污泥膨胀问题 这个方法称为克劳斯法 消化池上清液中富有氨氮 可以供应大量碳水化合物代谢所需的氮 消化池上清液夹带的消化污泥相对密度较大 有改善混合液沉淀性能的功效 克劳斯法 延时曝气的特点 曝气时间很长 达24h甚至更长 MLSS较高 达到3000 6000mg L 活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态 剩余污泥少而稳定 无需消化 可直接排放 适用于污水量很小的场合 近年来 国内小型污水处理系统多有使用 延时曝气 接触稳定法 混合液曝气过程中第一阶段BOD5的下降是由于吸附作用造成的 对于溶解的有机物 吸附作用不大或没有 因此 把这种方法称为接触稳定法 也叫吸附再生法 混合液的曝气完成了吸附作用 回流污泥的曝气完成稳定作用 直接用于原污水的处理比用于初沉池的出流处理效果好 可省去初沉池 此方法剩余污泥量增加 接触稳定法 纯氧代替空气 可以提高生物处理的速度 纯氧曝气池的构造见右图 纯氧曝气 纯氧曝气的缺点是纯氧发生器容易出现故障 装置复杂 运转管理较麻烦 在密闭的容器中 溶解氧的饱和度可提高 氧溶解的推动力也随着提高 氧传递速率增加了 因而处理效果好 污泥的沉淀性也好 纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质 但使微生物充分发挥了作用 第五节氧化沟法 氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式 它的池体狭长 池深较浅 在沟槽中设有表面曝气装置 曝气装置的转动 推动沟内液体迅速流动 具有曝气和搅拌两个作用 沟中混合液流速约为0 3 0 6m s 使活性污泥呈悬浮状态 氧化沟 经运行表明 氧化沟系统具有以下特点 1 运行负荷低 处理深度大 2 由于曝气装置只设置在氧化沟的局部区段 离曝气机不同距离处形成好氧 缺氧以及厌氢区段 故可具有反硝化脱氮酌功能 3 污泥沉降性能好 无臭味 4 耐冲击负荷 适应性大 5 污泥产量较少 6 动力消耗较低 在采用转刷曝气时 噪声亦极小 目前已在普通氧化沟工艺技术的基础上 开发出多种类型氧化沟新工艺 如奥贝尔 Orbal 型氧化沟 卡鲁塞尔 Carrousel 式氧化沟 交替工作型氧化沟 包括三沟式氧化沟 DE型氧化沟 一体化氧化沟 VLR型氧化沟 鼓风曝气氧化沟等 活性污泥生物滤池 ABF工艺 上图为ABF的流程 在通常的活性污泥过程之前设置一个塔式滤池 它同曝气池可以是串联或并联的 塔式滤池滤料表面附着很多的活性污泥 因此滤料的材质和构造不同于一般生物滤池 滤池也可以看作采用表面曝气特殊形式的曝气池 塔是一外置的强烈充氧器 因而ABF可以认为是一种复合式活性污泥法 活性污泥生物滤池 ABF工艺 吸附 生物降解工艺 AB法 A级以高负荷或超高负荷运行 B级以低负荷运行 A级曝气池停留时间短 30 60min B级停留时间2 4h 该系统不设初沉池 A级曝气池是一个开放性的生物系统 A B两级各自有独立的污泥回流系统 两级的污泥互不相混 处理效果稳定 具有抗冲击负荷和pH变化的能力 该工艺还可以根据经济实力进行分期建设 吸附 生物降解工艺 AB法 序批式活性污泥法 SBR法 SBR工艺的基本运行模式由进水 反应 沉淀 出水和闲置五个基本过程组成 从污水流入到闲置结束构成一个周期 在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的 1 工艺系统组成简单 不设二沉池 曝气池兼具二沉池的功能 无污泥回流设备 2 耐冲击负荷 在一般情况下 包括工业污水处理 无需设置调节池 3 反应推动力大 易于得到优于连续流系统的出水水质 4 运行操作灵活 通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果 5 污泥沉淀性能好 SVI值较低 能有效地防止丝状菌膨胀 6 该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制 便于自控运行 易于维护管理 序批式活性污泥法 SBR法 SBR工艺与连续流活性污泥工艺相比的优点 1 容积利用率低 2 水头损失大 3 出水不连续 4 峰值需氧量高 5 设备利用率低 6 运行控制复杂 7 不适用于大水量 序批式活性污泥法 SBR法 SBR工艺的缺点 SBR法的工艺设计 1 反应池的形式 形状 结构及座数1 反应池的形式反应池的形式分为完全混合型与循环水渠型 完全混合型反应器布置紧凑 占地少 池较深 上清液排出比可灵活改变 循环水渠型反应器可适用于氧化沟法的初期运行的措施 可省去二沉池 循环水渠型用得较少 以完全混合型为主 2 反应器的形状完全混合型的反应池的形状以方形和矩形为准 池宽与池长之比大致为1 1至1 2 水深4至6m 2 设计参数SBR法的设计参数 必须考虑处理厂的地域特性 用地面积 维护管理 排放水质标准等设计条件 适当地确定 以最大日污水量为设计水量时 反应器的设计参数标准值如表7 11所示 例 已知污水设计流量Q 5000m3 d SBR进水BOD5浓度S0 200mg L 悬浮物浓度X0 200mg L 水温T 10 20 要求出水BOD5浓度Se 20mg L 试设计高负荷间歇进水SBR 解 1 曝气时间ta设X 2000mg L Ls 0 25kgBOD5 kgMLSS d 1 m 1 2 5 由公式 7 71 2 沉淀时间ts初期沉降速度 X 3000mg L 由公式 7 73 T 10 时 T 20 时 由公式 7 72 反应池H 5 0m 0 5mT 10 时 T 20 时 3 排出时间td根据滗水器排水量 接触池容积和出水管渠尺寸确定td 2h左右 ts td 3h 4 周期时间T由公式 7 76 周期数n 取n 3则T 8h 5 进水时间te设N 2 由公式 7 75 每周期的工序如图7 41进水1h后开始曝气 为半限制曝气 图7 41各工序时间 6 反应池有效容积由公式 7 78 和 7 79 7 需氧量OD需氧量以每kgBOD5需1kgO2计 则每池每周期需氧量OD1每池每周期曝气时间为4h 每小时需氧量OD1 8 曝气器供氧量N曝气器的供氧量由公式 7 80 C 1 5mg L T 20 Cs 20 10 98mg L 0 83 0 95 62 2kgO2 h每池选2台水下机械曝气器 每台需供氧量N1为31 1kgO2 h9 供风量Gs鼓风机供风量由公式 7 81 EA 18 20 5m3 min2池合用1台鼓风机 交替使用 另备用1台 10 滗水器每池滗水负荷Qd按下式计算 每池设2台滗水器 每个滗水器负荷为11 剩余污泥量W剩余活性污泥干固体产量 K 高负荷为K 1 0kg kgSS 低负荷K 0 75kg kgSS 三 间歇式循环延时曝气活性污泥法 ICEAS 四 周期循环活性污泥法 CASS 五 循环式活性污泥法 CAST 六 DAT IAT法 八 UNITANK系统 二次沉淀池的功能要求 1 澄清 固液分离 2 污泥浓缩 使回流污泥的含水率降低 回流污泥的体积减少 二沉池的实际工作情况 1 二沉池中普遍存在着四个区 清水区 絮凝区 成层沉降区 压缩区 两个界面 泥水界面和压缩界面 2 混合液进入二沉池以后 立即被稀释 固体浓度大大降低 形成一个絮凝区 絮凝区上部是清水区 两者之间有一泥水界面 3 絮凝区后是一个成层沉降区 在此区内 固体浓度基本不变 沉速也基本不变 絮凝区中絮凝情况的优劣 直接影响成层沉降区中泥花的形态 大小和沉速 4 靠近池底处形成污泥压缩区 二沉池的实际工作情况 二沉池的澄清能力与混合液进入池后的絮凝情况密切相关 也与二沉池的表面面积有关 二沉池的浓缩能力主要与污泥性质及泥斗的容积有关 对于沉降性能良好的活性污泥 二沉池的泥斗容积可以较小 基本原理 二次沉淀池的构造和计算 二次沉淀池在构造上要注意以下特点 1 二次沉淀池的进水部分 应使布水均匀并造成有利于絮凝的条件 使泥花结大 2 二沉池中污泥絮体较轻 容易被出流水挟走 要限制出流堰处的流速 使单位堰长的出水量不超过10m3 m h 3 污泥斗的容积 要考虑污泥浓缩的要求 在二沉池内 活性污泥中的溶解氧只有消耗 没有补充 容易耗尽 缺氧时间过长可能影响活性污泥中微生物的活力 并可能因反硝化而使污泥上浮 故浓缩时间一般不超过2h 二次沉淀池的容积计算方法可用下列两个公式反映 式中 A 澄清区表面积 m2 qv 废水设计流量 用最大时流量 m3 h u 沉淀效率参数 m3 m2 h 或m h V 污泥区容积 m3 r 最大污泥回流比 t 污泥在二次沉淀池中的浓缩时间 h 二次沉淀池的构造和计算 第六节活性污泥法系统设计和运行中的一些重要问题 水力负荷有机负荷微生物浓度曝气时间微生物平均停留时间 MCRT 氧传递速率回流污泥浓度回流污泥率曝气池的构造十 pH和碱度十一 溶解氧浓度十二 污泥膨胀及其控制 流向污水厂的流量变化 一 水力负荷 一天内的流量变化 随季节的流量变化 雨水造成的流量变化 泵的选择不当造成的流量变化 水力负荷的变化影响活性污泥法系统的曝气池和二次沉淀池 当流量增大时 污水在曝气池内的停留时间缩短 影响出水质量 同时影响曝气池的水位 若为机械表面曝气机 由于水面的变化 它的运行就变得不稳定 对二次沉淀池为水力影响 一 水力负荷 二 有机负荷率N 污泥负荷率N和MLSS的设计值采用得大一些 曝气池所需的体积可以小一些 但出水水质要降低 而且使剩余污泥量增多 增加了污泥处置的费用和困难 同时 整个处理系统较不耐冲击 造成运行中的困难 为避免剩余污泥处置上的困难和保持污水处理系统的稳定可靠 可以采用低的污泥负荷率 0 1 把曝气池建得很大 这就是延时曝气法 曝气区容积的计算 设计中要考虑的主要问题是如何确定污泥负荷率N和MLSS的设计值 三 微生物浓度 在设计中采用高的MLSS并不能提高效益 原因如下 其一 污泥量并不就是微生物的活细胞量 曝气池污泥量的增加意味着泥龄的增加 泥龄的增加就使污泥中活细胞的比例减小 其二 过高的微生物浓度使污泥在后续的沉淀池中难以沉淀 影响出水水质 其三 曝气池污泥的增加 就要求曝气池中有更高的氧传递速率 否则 微生物就受到抑制 处理效率降低 采用一定的曝气设备系统 实际上只能够采用相应的污泥浓度 MLSS的提高是有限度的 四 曝气时间 在通常情况下 城市污水的最短曝气时间为3h或更长些 这和满足曝气池需氧速率有关 五 微生物平均停留时间 MCRT 又称泥龄 微生物平均停留时间至少等于水力停留时间 此时 曝气池内的微生物浓度很低 大部分微生物是充分分散的 微生物的停留时间应足够长 促使微生物能很好地絮凝 以便重力分离 但不能过长 过长反而会使絮凝条件变差 微生物平均停留时间还有助于说明活性污泥中微生物的组成 世代时间长于微生物平均停留时间的那些微生物几乎不可能在该活性污泥中繁殖 六 氧传递速率 氧传递速率要考虑二个过程 要提高氧的传递速率 氧传递到水中 氧真正传递到微生物的膜表面 必须有充足的氧量 必须使混合液中的悬浮固体保持悬浮状态和紊动条件 七 回流污泥浓度 回流污泥浓度是活性污泥沉降特性和回流污泥回流速率的函数 按右图进行物料衡算 可推得下列关系式 式中 sa 曝气池中的MLSS mg L sr 回流污泥的悬浮固体浓度 mg L r 污泥回流比 根据上式可知 曝气池中的MLSS不可能高于回流污泥浓度 两者愈接近 回流比愈大 限制MLSS值的主要因素是回流污泥的浓度 衡量活性污泥的沉降浓缩特性的指标 它是指曝气池混合液沉淀30min后 每单位质量干泥形成的湿泥的体积 常用单位是mL g 1 在曝气池出口处取混合液试样 2 测定MLSS g L 3 把试样放在一个1000mL的量筒中沉淀30min 读出活性污泥的体积 mL 4 按下式计算 活性污泥体积指数SVI SVI的测定 七 回流污泥浓度 八 污泥回流率 高的污泥回流率增大了进入沉淀池的污泥流量 增加了二沉池的负荷 缩短了沉淀池的沉淀时间 降低了沉淀效率 使未被沉淀的固体随出流带走 活性污泥回流率的设计应有弹性 并应操作在可能的最低流量 这为沉淀池提供了最大稳定性 九 曝气池的构造 推流式曝气池 完全混合式曝气池 示踪剂的研究表明 推流式曝气池的纵向混合很严重 氧消耗率的数据表明 氧的传递受到限制 处理量小时 只配有一个机械曝气机 很容易围绕曝气机形成混合区 处理量大时 曝气池也相应增大 曝气池不是充分完全混合的 十 pH和碱度 十一 溶解氧浓度 通常溶解氧浓度不是一个关键因素 除非溶解氧浓度跌落到接近于零 只要细菌能获得所需要的溶解氧来进行代谢 其代谢速率就不受溶解氧的影响 一般认为混合液中溶解氧浓度应保持在0 5 2mg L 以保证活性污泥系统的正常运行 过分的曝气使氧浓度得到提高 但由于紊动过于剧烈 导致絮状体破裂 使出水浊度升高 特别是对于好氧速度不快而泥龄偏长的系统 强烈混合使破碎的絮状体不能很好地再凝聚 十二 污泥膨胀及其控制 正常的活性污泥沉降性能良好 其污泥体积指数SVI在50 150之间 当活性污