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1、中国给水排水中国给水排水CHINACHINA WATERWATER & & WASTEWATERWASTEWATER 1999 年 第 15 卷 第 6 期 No.6 Vol.15 1999活性污泥法剩余污泥量的计算活性污泥法剩余污泥量的计算周冰莲随着氮磷去除要求的不断提高，污泥泥龄已成为活性污泥法设计和 运行的关键参数，而如何计算剩余污泥量是计算污泥泥龄的关键。国内 的计算方法，无论是动力学法还是经验法，都只考虑由降解有机物 BOD5 所产生的污泥增殖，没有考虑进水中惰性固体对剩余污泥量的影响，计 算所得剩余污泥量往往偏小。本文介绍德国废水工程学会(ATV)和美国 Eckenfelder 等
2、人提出的剩余污泥量计算方法。1 1 国外剩余污泥量计算方法国外剩余污泥量计算方法1.11.1 德国排水工程学会的剩余污泥计算模式德国排水工程学会的剩余污泥计算模式德国排水工程学会颁布的活性污泥法设计规范(1991)将剩余污泥分 为： 由降解有机物而引起的异养性微生物的污泥增殖量(不计自养 性微生物的增殖)； 活性污泥代谢过程惰性残余物(约占污泥代谢量的 10%左右)； 曝气池进水中不能水解/降解的惰性悬浮固体，其量约占悬浮 固体浓度的 60%左右。因此，剩余污泥量可表达为：SPYH. .Q. .BOD5,i-bH. .X. .MLSS. .V. .fT,H+0.1. .bH. .X. .MLS
3、S. .V. .fT,H+0.6. .Q. .SS(污泥增殖)(内源呼吸衰减量) (内源呼吸残留物) (进水 惰性悬浮固体) (1) 式中 X（YHQ. .BOD5,i-bH. .X. .MLSS. .V. .fT,H)/SP (2) 由于 SPMLSS. .V/C (3)联立式(1)、(2)、(3)即可求得剩余污泥量：SPYH. .Q. .BOD5，i+0.6. .Q. .SS- (4)折算到每去除 1 kgBOD5的污泥产量 SPt为：(5) 式中 Q进水流量，m3/dX异养性微生物在活性污泥中所占的比例V曝气池容积，m3C污泥泥龄，dYH异养性微生物的增殖率，kgDS/kgBOD5，YH
4、=0.6bH异养性微生物的内源呼吸速率(自身氧化率)，bH0.08 L/dfT,H异养性微生物生长温度修正系数，fT,H1.072(T-15)(T 为温度，)SSi曝气池进水悬浮固体 SS 浓度，kg/m3BOD5,i进水 BOD5浓度，kg/m3MLSS污泥浓度，kg/m3通常 YH0.6、bH0.08 L/d，公式可写成：(6)从式(6)可以看出，剩余污泥产率(每去除 1 kgBOD5产生的剩余污泥 量)取决于曝气池进水 SS/BOD5值、水温、污泥泥龄等因素。 1.21.2 美国美国 EckenfelderEckenfelder 剩余污泥计算模式剩余污泥计算模式该模式由 Eckenfel
5、der 和 Goronszy 等人提出(1991)，主要出发点 是将剩余污泥划分为有机部分和无机惰性物质两个部分，然后分别计算。1.2.1 剩余污泥中的有机部分剩余污泥中的有机物质主要来自微生物的增殖以及进水中的部分未 降解有机固体颗粒物质。剩余污泥量包括的各项可用公式分别求得： 异养性微生物的增殖dVHQ. .(fso1. .BODi-BODe-2.9. .ND). .YH(好氧条件下) (7)+2.9. .ND. .Q. .YDN(缺氧条件下) (8)+Q. .YH. .VSSi. .fde. .fdb(进水可降解有机物中，已降解的部分污泥增殖) (9)这里，在可降解颗粒物质中，已经降解的
6、部分fde1-e-kh,T. .C (10)式中 kh,T温度为 T 时可降解 VSS 的水解速率常数， kh，T0.15. .1.072(T-15)因此，异养性微生物增长总方程式为：dVHQ. .YH(fso1. .BODi-BODe-2.9. .ND+VSSi. .fdb. .fde)+Q. .YDN(2.9. .ND) (11) 式中 BODi、BODe曝气池进、出水 BOD5浓度，kg/m3VSSi曝气池进水 VSS 浓度,kg/m3YDN异养性微生物在缺氧条件下的增殖率，kgDS/kgBOD5，YDN 略低于 YH，计算时一般 YDNYHND反硝化氮量fso1溶解性 BOD5所占比例
7、fdb在进水挥发性悬浮固体 VSS 中可降解物质所占的比例，一 般为 0.75 左右。fde已经降解的部分在可降解有机颗粒物质中所占比例 自养性微生物的增殖dVAQ. .YA. .TKNn (12) 式中 TKNn可以硝化的总凯氏氮，kg/m3YA自养性微生物的增殖率，kgDS/kgN由于自养性微生物的增长速率较异养性微生物要小得多，计算时一 般可忽略不计。 进水中未降解有机颗粒物质产生的污泥dVud(1-fde). .fdb. .VSSi. .Q (13) 进水有机颗粒物质中不可降解部分所产生的剩余污泥dVnd(1-fdb). .VSSi. .Q (14) 内源呼吸引起的污泥自身氧化衰减量d
8、Vr-kb. .fb. .Fdb. .MLVSS. .V (15) 式中 kb活性污泥内源呼吸速率常数，一般 kb0.08 L/dfb 曝气池微生物量在 MLVSS 中所占比例Fdb曝气池活性污泥中可降解的生物有机固体所占比例MLVSS曝气池活性污泥浓度，kg/m3曝气池微生物量在 MLVSS 中所占的比例 fb定义为存活的异养性和自 养性微生物占曝气池活性污泥浓度MLVSS的比例：(16)曝气池活性污泥中可降解的生物有机固体所占比例Fdb取决于污泥 泥龄的大小，泥龄越大污泥老化程度越高，可降解物质的比例就越低：(17) 式中 fp所产生的生物有机颗粒中可降解的比例，fp0.8 左右 1.2.
9、2 剩余污泥中的无机部分在 Eckenfelder 模式中，忽略微生物代谢过程中产生的惰性残余物 质，认为活性污泥中的惰性物质主要与进水中含有的无机惰性物质有关。剩余污泥中的无机惰性物质dViQ(TSSi-VSSi)Q. .TSSi. .Fi (18) 式中 Fi进水悬浮固体中无机部分所占的比例，Fi0.2 左右因此，总的剩余污泥量可表示为：SPTdVH+dVA+dVud+dVnd-dVr+dVi (19)折算到每去除 1 kgBOD5的污泥产量 SPt为：2 2 计算结果比较计算结果比较活性污泥法剩余污泥量与污水处理厂进水水质有密切的关系，我国 典型城市污水水质可见表 1。在上述进水水质和不
10、同水温及污泥泥龄的条件下，根据德国废水工 程协会剩余污泥计算方法所求得的污泥产率见图 1。表 1 典型城市污水水质项 目原污水经初沉池处理后 (BOD525)有机物 BOD5(mg/L)其中：溶解性 BOD5 固体性 BOD5溶解性 BOD 所占比例(%)200 100 100 50150 100 50 67悬浮固体 SS(mg/L)其中：挥发性固体 VSS 非挥发性固体 NVSS挥发性 SS 所占比例(%)220 165 55 75100 75 25 75总氮浓度(mg/L)4036图 1 ATV 模式计算所得剩余污泥产率(设初沉池)在同样水质条件下，按 Eckenfelder 剩余污泥计算
11、模式所得的剩余 污泥产率见图 2。图 2 Eckenfelder 模式计算所得剩余污泥产率(设初沉池)上述两种模式分别在两个较为极端的温度及设与不设初沉池的条件 下进行剩余污泥产率计算结果的比较，见图 3。上述计算结果比较表明，模式所得结果在很大的温度和泥龄范围内 基本相等，在温度较低时差别5%；当温度较高时，所得结果差别也 10%。图 3 ATV 模式和 Eckenfelder 模式剩余污泥产率 计算比较(设初沉池)3 3 结论结论目前国内活性污泥法污水处理厂仍停留在利用污泥负荷进行设计的 阶段，随着污水处理要求的提高，尤其在要求深度去除氮磷等营养盐类 物质时，利用污泥泥龄进行工艺设计已成为
12、必然。而采用泥龄进行设计的关键是正确地估计和计算工艺过程中的剩余污泥量，国内计算方法一 般仅考虑进入曝气池的 BOD 物质所引起的污泥增殖而没有考虑进水中悬 浮固体对剩余污泥的影响，因此已经不能满足日益精确的工艺设计要求。 大量的实践表明，进入曝气池的悬浮颗粒物质除部分有机物质发生水解 而液化外，仍有 40%60%将以剩余污泥的形式排出系统。对一般城市污 水而言，由这部分物质所引起的剩余污泥量在排出的总剩余污泥量中占 相当的比例，是不能忽略的。德国废水工程学会(ATV)以及美国 Eckenfelder 等人所建议的活性 污泥法剩余污泥计算模式，基本符合污水处理厂的实际运转结果，这些 模式是否完全适用于中国的情况尚有待验证。但上述两种计算模式对活 性污泥法剩余污泥的组成分析应引起国内同行的重视。作者通讯处：200011 上海市西藏路 1368 号 电话：(021)65402316(H) 63219500504(O) 作者单位：作者单位：周冰莲 上海建筑设计研究院收稿日期 1998-12-06
