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4.2活性污泥凈化反應(yīng)影響因素與設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù),一、影響因素（營(yíng)養(yǎng)、DO、pH、Temp、有毒物質(zhì)etc.）二、主要設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)1.表示曝氣池中混合液活性污泥數(shù)量的指標(biāo)：MLSS、MLVSS2.表示二沉池活性污泥的沉降性能的指標(biāo)：SV、SVI3.污泥齡θC4.污泥負(fù)荷－－曝氣池中有機(jī)物與活性污泥比值的指標(biāo)NS、NV5.有機(jī)污染物降解與活性污泥增長(zhǎng)—活性污泥凈增值量6.有機(jī)污染物降解與需氧—曝氣池內(nèi)混合液需氧量O2,一、影響因數(shù)1.營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：碳源、氮源、無機(jī)鹽類、某些生長(zhǎng)素1）碳源：組成生物細(xì)胞的主要物質(zhì)，對(duì)碳源的需求量較大，一般BOD5≥100mg/L2）氮源：組成細(xì)胞的重要元素，其需要量按BOD：N=100：5考慮3）鹽類：必不可少（1）主要的無機(jī)鹽類P：按BOD5:N:P=100:5:1考慮，它是微生物需要量最多的無機(jī)元素，約占全部無機(jī)鹽元素的50%還有K、Ca、Fe、S等無機(jī)元素（2）微量無機(jī)元素（3）對(duì)于生活污水，BOD5:N:P的比值為100:5:1，但經(jīng)沉淀池處理后比值提高，能達(dá)到BOD5:N:P=100:20:25,,3．DO——溶解氧1）曝氣池在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，微生物的耗氧速率（Rr即需氧速率）＝曝氣器的供氧速率,，其池中的溶解氧DO不變。,2）曝氣池中DO濃度大小將取決于：（1）生物絮體的大小：要求生物絮體大，則要求DO濃度高，DO才能擴(kuò)散轉(zhuǎn)移到生物絮體內(nèi)部,反之則不能。對(duì)此要求DO濃度不低于2mg/L左右為好。,（2）考慮沖擊負(fù)荷與中毒的影響，以便于操作以了解供氧量的變化,沖擊負(fù)荷,DO突然↓,急性中毒,慢性中毒,DO逐漸增加,DO突然↑,4．水溫：15～35℃之間20～30℃，效果好，活動(dòng)旺盛，,＜15℃，＞35℃，效果↓，活動(dòng)弱，,＜5℃，＞45℃，效果很差，,5．pH值最佳的pH值為6.5～8.5當(dāng)pH＜6.5，絲狀菌繁殖，pH＜4.5，絲狀菌占優(yōu)勢(shì)當(dāng)pH＞9.0，代謝速率↓6．有毒物質(zhì)主要是重金屬，H2S、CN－、酚等，當(dāng)超過一定濃度時(shí)，就會(huì)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，抑制代謝。有毒物質(zhì)的極限允許濃度見表4-4P105,（1）MLSS濃度——混合液懸浮固體濃度〈混合液污泥濃度〉：mg/L混合液；g/L混合液；g/m3混合液；kg/m3混合液（2）MLVSS濃度——混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度,二、主要設(shè)計(jì)—運(yùn)行參數(shù)1.表示混合液中活性污泥數(shù)量的指標(biāo)（曝氣池）,（1）SV,（2）SVI,,2.表示活性污泥的沉降性能的評(píng)定指標(biāo)（二沉池）,●SVI在習(xí)慣上只稱數(shù)字，而把單位略去●SVI值能夠反映活性污泥的凝聚、沉降性能●要維持曝氣池一定的MLSS（如3000mg/L）的情況下，SVI值越高，則要求的污泥回流比R就越大，但當(dāng)SVI值高達(dá)400mL/g時(shí)，則難于用提高R來維持曝氣池一定的MLSS濃度。見圖4-8：SVI-MLSS-R之間關(guān)系，(Ｐ8).●城市污水，曝氣池SVI介于70---100之間。,3.θC——污泥齡（生物固體平均停留時(shí)間）。定義：曝氣池內(nèi)活性污泥總量（VX）與每日排放的污泥量（△X）之比。用θc表示。系統(tǒng)中每日增長(zhǎng)的活性污泥量應(yīng)等于每日排出的剩余污泥量（ΔX）,見圖4-13,θC的定義式,（4－8）,,（4－7）,將△X（4-7）式代入（4-8）式：,,,,,（4-9）,（4-10）,經(jīng)驗(yàn)公式(4-11),Xr是活性污泥特性和二沉池沉淀效果的函數(shù)。,(4-25),污泥齡與污泥去除負(fù)荷呈反比關(guān)系,4.曝氣池中有機(jī)污染物與活性污泥比值的指標(biāo),,式中：Sa——污水中有機(jī)物濃度，mg/L；X——MLSS濃度，mg/L；V——曝氣池容積，m3,（4-13）,Ns=f(SVI)見下圖4-7,（4-12）,（4-14）,活性污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行至關(guān)重要的兩個(gè)參數(shù)之一。,BOD—污泥負(fù)荷Ns定義：曝氣池內(nèi)單位重量活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)能夠接受并將其降解到預(yù)定程度的有機(jī)物量。BOD—容積負(fù)荷Nv定義：?jiǎn)挝怀厝莘e在單位時(shí)間內(nèi)，能夠接受并將其降解到預(yù)定程度的有機(jī)物量。,,選定適宜的BODNs:0.2—0.5kg/kgMLSS.d為一般負(fù)荷區(qū)<0.1kg/kgMLSS.d為低負(fù)荷區(qū)1.5-2.5kg/kgMLSS.d為高負(fù)荷區(qū)0.5-1.5kg/kgMLSS.d為污泥膨脹區(qū)，一般不取。,1.0,0.5,,曝氣池內(nèi)，微生物代謝污水中的有機(jī)物，同時(shí)活性污泥得到增長(zhǎng)。(1)活性污泥微生物在曝氣池內(nèi)每日凈增殖量ΔX（kg/d），它是微生物合成反應(yīng)和內(nèi)源代謝的綜合結(jié)果，即,式中：a——污泥產(chǎn)率（污泥轉(zhuǎn)換率）Sr——污水中被降解、去除的有機(jī)污染物量（BOD），kg/d,X——曝氣池混合液含有的活性污泥量，kg/db——自身氧化率（衰減系數(shù)），d－1,（4-15）,5.有機(jī)物降解與活性污泥增長(zhǎng)動(dòng)力學(xué),（4-16）,a，b以MLSS為基礎(chǔ)，Y，Kd以MLVSS為基礎(chǔ),,,,(2)曝氣池內(nèi)活性污泥微生物的凈增殖量ΔX（kg/d）1）單位曝氣池容積內(nèi)活性污泥的凈增殖速度：,,凈增殖速度合成速度內(nèi)源代謝速,（4-18）,Y——污泥產(chǎn)率系數(shù)：MLVSSkg數(shù)/1kgBOD對(duì)于生活污水：Y＝0.5～0.65,而合成速度,（4-17）,式中：Kd——微生物自身氧化率（衰減系數(shù)），d-1對(duì)于生活污水：Kd＝0.05～0.1,而內(nèi)源代謝速度,2）活性污泥微生物凈增殖的基本方程式：,,Xv——MLVSS,(4-20),(4-19),3）在曝氣池中MLVSS的凈增殖量ΔXv,（4-21）,,,將（4-21）式各項(xiàng)除以VXv得,（4-22）,式中：,剩余污泥量，可按下列公式計(jì)算(規(guī)范)：1、按污泥泥齡計(jì)算,（6.10.3－1）2、按污泥產(chǎn)率系數(shù)、衰減系數(shù)及不可生物降解和惰性懸浮物計(jì)算△X＝Y(jié)Q（So－Se）－KdVXV＋fQ（SSo－SSe）（6.10.3－2）式中：△X——剩余污泥量（kgSS/d）；V——生物反應(yīng)池的容積（m3）；X——生物反應(yīng)池內(nèi)混合液懸浮固體平均濃度（gMLSS/L）；,Y——污泥產(chǎn)率系數(shù)（kgVSS/kgBOD5）20℃時(shí)為0.4～0.8；Q——設(shè)計(jì)平均日污水量（m3/d）；So——生物反應(yīng)池進(jìn)水五日生化需氧量（kg/m3）；Se——生物反應(yīng)池出水五日生化需氧量（kg/m3）；kd——衰減系數(shù)(d-1)；XV——生物反應(yīng)池內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度（gMLVSS/L）；f——SS的污泥轉(zhuǎn)換率，宜根據(jù)試驗(yàn)資料確定，無試驗(yàn)資料時(shí)可取0.5～0.7（gMLSS/gSS）；SSo——生物反應(yīng)池進(jìn)水懸浮物濃度（kg/m3）；SSe——生物反應(yīng)池出水懸浮物濃度（kg/m3）。,,(3)Nrs——BOD－污泥去除負(fù)荷率[kgBOD5/kgMLSS?d],則（4-22）式可寫為：,而,,（4-25）,（4-23）,（4-24）,污泥齡與污泥去除負(fù)荷呈反比關(guān)系,（4-25）式分析,,Nrv——BOD－污泥容積去除負(fù)荷率[kgBOD5/m3?d],a、b一般在工程設(shè)計(jì)與運(yùn)行中應(yīng)用，并以MLSS為基準(zhǔn)考慮Y、Kd一般在科研和學(xué)術(shù)探討上應(yīng)用，且以MLVSS為計(jì)算基準(zhǔn),,6．有機(jī)物得降解與需氧——曝氣池內(nèi)混合液需氧量O2的計(jì)算（kgO2/d）〈1〉需氧量O2（R）的計(jì)算O2=R=aQSr+bVXV（kgO2/d）（4－26）對(duì)有機(jī)物氧化分解微生物內(nèi)源代謝的自身氧化需氧式中：O2、R——混合液需氧量（kgO2/d）a——微生物氧化分解有機(jī)物的需氧率對(duì)于生活污水：0.42～0.53O2kg數(shù)/1kgBODb——微生物每天自身氧化的需氧率對(duì)于生活污水：0.188～0.11O2kg數(shù)/1kgMLVSS?dV——曝氣池容積m3XV——MLVSS，kg/m3,將（4－26）式中各項(xiàng)均除以VXV得出：（4－27）將（4－26）式各項(xiàng)均除以得出：（4－28）〈2〉分析：?——單位重量活性污泥的需氧量，[kgBOD5/kgMLSS?d]?——每降解1kgBOD的需氧量，（kgO2/kgBOD?d）,,,,?當(dāng)Nrs高，θC短，則每kg污泥需氧量就大，即單位曝氣池容積的需氧量就多，曝氣強(qiáng)度要大。反之亦然。（4－27）公式?當(dāng)Nrs高，θC短，去除每kgBOD的需氧量就少，這是因?yàn)楹铣珊蟮奈⑸镒陨硌趸?，需氧量較少，同時(shí)有一部分有機(jī)物被活性污泥吸附而來未代謝就隨剩余污泥排出曝氣系統(tǒng)，而未消耗氧。（4－28）一句話來說就是負(fù)荷高時(shí)，曝氣強(qiáng)度大但總供氧量少〈3〉Y、Kd與a、b的確定?由公式（4-25）作圖4-9（P112）確定Y、Kd?由公式（4-26）作圖4-10（P113）確定a、b,06規(guī)范:曝氣池的污水需氧量，宜按下列公式計(jì)算：O2=0.001aQ(So－Se)－c△XV式中：O2—污水需氧量（kgO2/d）；Q—生物反應(yīng)池的進(jìn)水流量（m3/d）；So—生物反應(yīng)池進(jìn)水五日生化需氧量濃度（mg/L）；Se—生物反應(yīng)池出水五日生化需氧量濃度（mg/L）；△XV—排出生物反應(yīng)池系統(tǒng)的微生物量；（kg/d）；a—碳的氧當(dāng)量，當(dāng)含碳物質(zhì)以BOD5計(jì)時(shí)，取1.47；c—常數(shù)，細(xì)菌細(xì)胞的氧當(dāng)量，取1.42。,,某活性污泥曝氣池的設(shè)計(jì)流量為200m3/h,進(jìn)、出水BOD5值分別為175mg/L和15mg/L,每日剩余污泥量為294kg,污泥負(fù)荷LS為0.3kgBOD5/(kgMLSSd),池內(nèi)混合液懸浮固體平均濃度X為3000gMLSS/L,以BOD5表示的含碳物質(zhì)的氧當(dāng)量a為1.47,活性污泥細(xì)菌細(xì)胞的氧當(dāng)量c為1.42。試計(jì)算：①曝氣池的容積V；②曝氣池的需氧量。,,,,