03-3降解规律

3 3活性污泥降解有机物的规律 在其他条件一定的条件下 需要研究的几个核心问题 1 基质BOD浓度与其去除速度的关系2 污泥的增殖与BOD去除速度的关系3 耗氧速度与BOD去除速度的关系 一 基质浓度与其去除速度的关系1 莫诺 Monod 方程式Monod经过大量的试验研究 提出的微生物增长速度公式 也可以用来描述曝气池中活性污泥的增长速度 式中 污泥的比增长速度 即单位质量的污泥在单位时间内的增长速度 t 1 m 活性污泥的最大比增长速度 t 1 S 曝气池中的BOD浓度 mg L Ks 饱和常数 也称半速度常数 mg L 即污泥增长速度达到最大速度一半时的BOD浓度 半速度常数确定图示 BOD的利用速度与活性污泥浓度和BOD浓度的关系为 dS dt BOD降低的速度 t 1 X 活性污泥浓度 kg m3 vmax BOD的最大比降解速度 t 1 即单位质量的活性污泥在单位时间内利用BOD的量 v BOD的比降解速度 2 莫诺方程式的推论 1 当S Ks时 Ks与S相比可忽略不计 于是 可简化为 2 在低底物条件下 S Ks 于是 积分整理后 得 二 细菌净增长速度与BOD利用速度之间的关系 式中 dX dt 污泥的净增长速度 表示单位体积混合液内的活性污泥在单位时间内净增加的质量 Y 增殖利用系数 也称产率系数 无量纲 表示利用单位质量的BOD所生成的污泥质量 dS dt BOD降解的速度t 1 Kd 活性污泥的自身氧化率 即微生物的分解 死亡 系数 t 1 X 曝气池污泥浓度 kg m3 Y值表示的是微生物增殖的总量 没有去除由于微生物内源呼吸作用而使其本身质量消亡的那一部分 所以 这个产率也称为合成产率 实测所得微生物增殖量 实际上都没有包括由于内源呼吸作用而减少的那部分微生物质量 也就是微生物的净增殖量 所以 这一产率称为表观产率 用Yobs表示 于是 上式可表达为 如果曝气池的有效体积为V 活性污泥微生物在曝气池内每天的净增殖量 以 X表示 为 dS dt S0 Se V Q c VX X Nr Q S0 Se VX 将上式代入 得到 BOD去除率与 c的关系 描述活性污泥法的主要公式 结论 实际水处理中一般就是通过控制 c来取得不同的处理效率的 因为BOD的去除率为 对于同一废水 进水的S0是固定的 所以去除率取决于出水的BOD浓度Se 也即去除率也仅与 c有关 在活性污泥法中 污泥回流的目的就是在不增加曝气池体积的条件下增加 c来增加去除率的 这可以比较 与 c的公式看出 如果没有污泥回流 则有 c V Q 此时的去除率在理论上也仅与 c有关 但由于 c V Q 要想提高去除率 就要增加 c 此时要么增加曝气池的体积 要么减少处理量 而有回流时t V Q c V Qw 要想增加 c只要改变QW即可 既不需要增加曝气池的体积 也不需要改变处理量 同时可以很方便地通过调整QW来改变去除率 活性污泥法常数值 例子 某有机废水 S0 1000mg L K 5d 1 Ks 100mg L Y 0 5 Kd 0 05d 1 如果采用不同的 c 会得到不同的出水BOD浓度和去除率 以 c为横坐标 去除率和出水BOD浓度为纵坐标作图 可得右图所示的曲线 从图中看出 随污泥龄的延长 出水中BOD的浓度下降 而去除率上升 当污泥龄小到一定程度时 虽然有一定的停留时间 但是出水BOD的浓度与进水相同 即去除率为零 说明在活性污泥法中存在最小停留时间 即若停留时间小于此值 没有处理效果 最小污泥龄常用 c min表示 c min即进出水BOD浓度相同时的 c c min c min计算公式 实际情况大多是S0 Ks 所以有 实际废水处理中所选的污泥龄不能小于最小污泥龄 否则没有处理效果 对于传统的活性污泥法 一般是 c 2 20 c min才能取得较好的处理效果 如果污泥的排放是在回流污泥中排放的 则 c VX QwXr 即要想确定 c需要知道回流污泥的浓度和曝气池内的污泥浓度 三 污泥负荷对需氧量的影响理论上 去除lkgBOD应消耗lkgO2 由于废水中有机物的存在形式及运转条件不同 需氧量有所不同 废水中胶体和悬浮状态的有机物首先被污泥表面吸附 水解 再吸收和氧化 其降解途径和速度与溶解性BOD不同 当污泥负荷大时 BOD在系统中的停留时间短 一些只被吸附而未经氧化的有机物可能随污泥排出处理系统 使去除单位BOD的需氧量减少 在低负荷情况下 有机物能彻底氧化 甚至过量自身氧化 因此需氧量单耗大 从需氧量看 高负荷系统比低负荷系统经济 过程总需氧量包括有机物去除 用于分解和合成 的需氧量以及有机体自身氧化需氧量之和 在工程上 常表示为 式中 O2 每日系统的需氧量 kg d a 有机物代谢的需氧系数 kg kgBOD b 污泥自身氧化需氧系数 kg kgMLSS d Nr 去除负荷 kgBOD kgMLSS d 把Nr代入上式得 等式两边除以Q S0 Se 得 再把Nr代入 得 即去除每单位质量BOD的需氧量随污泥负荷升高而减小 在活性污泥法中 一