水污染控制工程 1-5 (21)

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1、1,第12章 活性污泥法 12.1 活性污泥法的基本原理 12.2 活性污泥工艺的发展 12.3 活性污泥数学模型基础 12.4 气体传递原理与曝气设备 12.5 去除有机污染物的活性污泥法工艺设计 12.6 生物脱氮除磷工艺及设计 12.7 活性污泥法的运行管理,水污染控制工程 第十二章,2,第五节 去除有机污染物的活性污泥法工艺设计,水污染控制工程 第十二章,12.5.1 工艺设计基础资料 12.5.2 工艺流程的选择与确定 12.5.3 曝气池的工艺设计 12.5.4 曝气系统的工艺设计 12.5.5 二沉池的工艺设计 12.5.6 污泥回流及处理,3,水污染控制工程 第十二章,要调查研

2、究和收集的基础资料： 1、废水的水量、水质及其变化规律； 2、对处理后出水的水质要求； 3、对处理中产生的污泥的处理要求； 4、污泥负荷与BOD5的去除率； 5、混合液浓度与污泥回流比。 6. 气象水文资料； 7. 接纳污水的对象资料； 8. 污水处理厂厂址资料（地形和地质）。 生活污水或城市污水设计规范 工业废水试验确定设计参数,12.5.1 工艺设计基础资料,4,活性污泥法系统作为整体，包括曝气池、二沉池、曝气系统、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） 曝气系统设计； （4） 二沉池澄清区、污泥区的

3、工艺设计； （5）污泥回流设备设计。,12.5.1 工艺设计基础资料,水污染控制工程 第十二章,5,第五节 去除有机污染物的活性污泥法工艺设计,水污染控制工程 第十二章,12.5.1 工艺设计基础资料 12.5.2 工艺流程的选择与确定 12.5.3 曝气池的工艺设计 12.5.4 曝气系统的工艺设计 12.5.5 二沉池的工艺设计 12.5.6 污泥回流及处理,6,1、废水的水量、水质及变化规律 2、对处理后出水的水质要求 3、对处理中所产生的污泥的处理要求 4、当地的地理位置、地质条件、气候条件等 5、当地的施工水平及运行管理人员的技术水平等 6、工期要求以及限期达标的要求 7、工艺技术的

4、可行性、先进性以及经济上的可能 性、合理性等 8 进行多种工艺流程的技术经济比较。,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。,12.5.2 工艺流程的选择和确定,水污染控制工程 第十二章,7,第五节 去除有机污染物的活性污泥法工艺设计,水污染控制工程 第十二章,12.5.1 工艺设计基础资料 12.5.2 工艺流程的选择与确定 12.5.3 曝气池的工艺设计 12.5.4 曝气系统的工艺设计 12.5.5 二沉池的工艺设计 12.5.6 污泥回流及处理,8,12.5.3 曝气池的工艺设计,水

5、污染控制工程 第十二章, 容积计算,1、有机物负荷法 2、水力停留时间法 3、污泥龄法,9,12.5.3 曝气池的工艺设计,水污染控制工程 第十二章,1、有机负荷法计算容积计算,有机物负荷率的两种表示方法,活性污泥负荷率LS（简称污泥负荷）,曝气区容积负荷率LV（简称容积负荷）,10,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：Ls污泥负荷率,kg BOD5/（kgMLVSSd）; Q与曝气时间相当的平均进水流量，m3/d； S0曝气池进水的平均BOD5值，mg/L； X曝气池中的污泥浓度，mg/L； F/M食物与微生物比,kg BOD5/（kgMLVSSd）,

6、污泥负荷率,水污染控制工程 第十二章,11,根据我国现行的室外排水设计规范考虑出水带走部分基质的情况，计算的容积V可以略小，即：,式中：Ls污泥负荷率,kg BOD5/（kgMLSSd）; Q与曝气时间相当的平均进水流量，m3/d； S0曝气池进水的平均BOD5值，mg/L； Se曝气池出水的平均BOD5值，mg/L； X曝气池中的污泥浓度，mg/L。,水污染控制工程 第十二章,12,例如：流量200m3/h，曝气池进水BOD为150mg/L, 出水要求为15mg/L，采用阶段曝气法，求曝气池容积。 阶段曝气法经验去除率：85%90 污泥负荷：0.20.4kgBOD5/kgMLSSd MLSS

7、:15003000mg/L 取污泥负荷为0.3 kgBOD5/kgMLSSd，MLSS为2400 mg/L,则 曝气池容积：,水污染控制工程 第十二章,13,12.5.3 曝气池的工艺设计,水污染控制工程 第十二章,1、有机负荷法计算容积计算,有机物负荷率的两种表示方法,活性污泥负荷率LS（简称污泥负荷）,曝气区容积负荷率LV（简称容积负荷）,14,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：Lv容积负荷率，kg (BOD5)/(m3d)。,容积负荷率,水污染控制工程 第十二章,例如：流量200m3/h，曝气池进水BOD5为150mg/L, 出水要求为15mg/L，

8、采用阶段曝气法，求曝气池容积。 阶段曝气法经验去除率：85%90 容积负荷：0.41.2 kgBOD5/m3d 取容积负荷0.8 kgBOD5/m3d ，则曝气池容积：,水污染控制工程 第十二章,16,12.5.3 曝气池的工艺设计,水污染控制工程 第十二章, 容积计算,1、有机物负荷法 2、水力停留时间法 3、污泥龄法,17,简写为HRT，指待处理污水在反应器内的平均停留时间，也就是污水与生物反应器内微生物作用的平均反应时间。可以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，计算曝气池体积。,经验水力停留时间：t,式中：t水力停留时间，h。,水污染控制工程 第十二章,12

9、.5.3 曝气池的工艺设计,2、水力停留时间计算容积计算,18,例如：流量200m3/h，曝气池进水BOD5为150mg/L, 出水要求为15mg/L，采用阶段曝气法，求曝气池容积。 阶段曝气经验去除率：85%90 经验停留时间：35h 取停留时间为4.5 h，则曝气池容积：,水污染控制工程 第十二章,19,根据上面任何一式可计算曝气池的体积，即:,S0和Q是已知的，X和L可参考教材中表121选择。对于某些工业污水，要通过试验来确定X和L值。上述经验方法应用方便，但需要一定的经验。,20,水污染控制工程 第十二章,21,水污染控制工程 第十二章,22,12.5.3 曝气池的工艺设计,水污染控制

10、工程 第十二章, 容积计算,1、有机物负荷法 2、水力停留时间法 3、污泥龄法,理论计算方法,23,12.5.3 曝气池的工艺设计,3、污泥龄计算容积计算,水污染控制工程 第十二章,24,第五节 去除有机污染物的活性污泥法工艺设计,水污染控制工程 第十二章,12.5.1 工艺设计基础资料 12.5.2 工艺流程的选择与确定 12.5.3 曝气池的工艺设计 12.5.4 曝气系统的工艺设计 12.5.5 二沉池的工艺设计 12.5.6 污泥回流及处理,25,a 活性污泥每代谢1kgBOD5所需要的氧量，kgO2/kg； b 活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，kgO2/(kgh)； 被降解的有机物

11、量，kg/m3。,曝气池内耗氧过程包括活性污泥对有机物的氧化分解和其本身的内源代谢，因而所需氧量为：,12.5.4 曝气系统的设计,水污染控制工程 第十二章, 需氧量计算 （1）根据有机物降解需氧率和内源代谢需氧率计算,26,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：,1.42污泥氧当量系数，完全氧化1个单位细胞需要1.42单位的氧 0.68BOD5=0.68BODL；,12.5.4 曝气系统的设计,水污染控制工程 第十二章, 需氧量计算 （2）微生物对有机物的氧化分解需氧量,27,需氧量,水污染控制工程 第十二章,A. 鼓风曝气系统,F,12.5.

12、4 曝气系统的设计,供气量,28,需氧量,A. 鼓风曝气系统,供气量,水污染控制工程 第十二章,12.5.4 曝气系统的设计,29,B. 机械曝气系统,需氧量,供气量,水污染控制工程 第十二章,12.5.4 曝气系统的设计,F,30,第五节 去除有机污染物的活性污泥法工艺设计,水污染控制工程 第十二章,12.5.1 工艺设计基础资料 12.5.2 工艺流程的选择与确定 12.5.3 曝气池的工艺设计 12.5.4 曝气系统的工艺设计 12.5.5 二沉池的工艺设计 12.5.6 污泥回流及处理,31,曝气池,二沉池,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

13、率降低，剩余污泥的体积 减少）,水污染控制工程 第十二章,32,水污染控制工程 第十二章,33,水污染控制工程 第十二章,34,水污染控制工程 第十二章,35,基本原理,将正常的曝气池溶液放入1000mL沉淀筒，沉淀片刻开始出现泥水分离现象，泥层B中固体浓度一致(成层沉淀)，继续沉淀，泥面下沉，筒底部出现C层，发生压缩沉淀，最后出现D层（污泥浓缩）。,水污染控制工程 第十二章,36,根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度，沉淀可分成四种类型,水污染控制工程 第十二章,37,二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）

14、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。,水污染控制工程 第十二章,38,二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。,水污染控制工程 第十二章,39,二次沉淀池的构造和计算,二次沉淀池在

15、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1.7L/（m s）。,（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。,（4）二沉池应设计浮渣的收集、撇除、输送和处置装置。,水污染控制工程 第十二章,40,二次沉淀池的计算方法可用下列两个公式反映：,式中：A澄清区表面积，m2； Q废水设计流量，用最

16、大时流量，m3/h； q表面水力负荷，m3/（m2h）或m/h；q的取值应小于或等于污泥的成层速率u(0.2-0.5mm/s) Vs污泥区容积，m3； R最大污泥回流比； ts污泥在二次沉淀池中的浓缩时间，h。(2h),二次沉淀池的构造和计算（1）表面负荷法,水污染控制工程 第十二章,有效水深H 理论上说澄清区的水深并不影响沉淀效率，但影响流态，H根据水力停留时间t计算，一般取1.5-4 h。,水污染控制工程 第十二章,二次沉淀池的构造和计算（1）表面负荷法,42,水污染控制工程 第十二章,例,已知进入二沉池的混合液流量为Q=500m3/h，污泥浓度为3000 mg/L,经沉淀浓缩后要求达到回流污泥浓度Xr=12000 mg/L。取水力停留时间2 h。对该混合液所做的单个沉淀柱试验所得数据为：起始高度H0=0.40 m，沉淀浓缩至污泥浓度为Xr所需的时间为t=29 min，成层沉降速度v0=0