寒冷地區(qū)污水活性污泥法處理設(shè)計規(guī)程

1、中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)寒冷地區(qū)污水活性污泥法處理設(shè)計規(guī)程CECS111：2000主編單位：中國市政工程東北設(shè)計院批準(zhǔn)單位：中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會施行日期：2000年10月1日2000年 北京前言通過十多年的研究和設(shè)計、運行實踐，我國已解決了低溫條件下污水處理廠設(shè)計和運行中的技術(shù)關(guān)鍵問題，根據(jù)中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（97）建標(biāo)協(xié)字第06號關(guān)于下達推薦性標(biāo)準(zhǔn)編制計劃的要求，在總結(jié)我國科研究和工程實踐經(jīng)驗并參考國外成果的基礎(chǔ)上，制訂了本規(guī)程。本規(guī)程規(guī)定了寒冷地區(qū)城市污水活性污泥法處理的術(shù)語、符號、一般原則、曝氣池和沉淀池的工藝設(shè)計等?，F(xiàn)批準(zhǔn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)寒冷地區(qū)污水活性污泥法處理設(shè)計規(guī)程，編號為CEC

2、S111：2000，推薦工程設(shè)計單位采用。本規(guī)程由中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會城市給水排水委員會歸口管理。由中國市政工程東北研究院（長春市工農(nóng)大路8號，郵編130021）負責(zé)解釋。在使用過程中如發(fā)現(xiàn)需要修改和補充之處，請將意見及有關(guān)資料寄往解釋單位。主編單位：中國市政工程東北設(shè)計研究院參編單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院主要起草人： 中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會2000年6月1日一、 總則1.0.1 為保證我國寒冷地區(qū)城市污水活性污泥法工程設(shè)計作到技術(shù)先進安全適用、經(jīng)濟合理，制定本規(guī)程。1.0.2 本規(guī)程適用于我國寒冷地區(qū)，冬季水溫一般在6-10、短時間為4-6的城市污水活性污泥法處理設(shè)計和運行。寒冷地區(qū)

3、的其他類型污水，采用活性污泥法處理量可參照執(zhí)行。1.0.3 寒冷地區(qū)城市污水處理廠的設(shè)計水質(zhì)，應(yīng)符合冬季城市污水水質(zhì)的要求。1.0.4 溫度對活性污泥反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)的影響，應(yīng)通過試驗確定。在無試驗資料時?？筛鶕?jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件、污水水質(zhì)特點，參照類似城市的試驗數(shù)據(jù)選取。1.0.5 城市污水低溫活性污泥法處理工程設(shè)計，除應(yīng)符合本規(guī)程外，尚符合國家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定。二、術(shù)語、符號（一） 術(shù)語 寒冷地區(qū)污水活性污泥法處理 actived sludge treatment of waste waer in cold regions在我國北方地區(qū)，冬季城市污水水溫在4-10時，采用活性污泥法的污水處理。2.1.

4、2 BOD降解速率（Kd） BOD degradatin rate表示污泥負荷與出水BOD5濃度關(guān)系的參數(shù)。受水溫影響較大。 溫度系數(shù)（） temperature coefficient表示水溫和生化反應(yīng)速度關(guān)系的參數(shù)。與水溫、污泥負荷、水質(zhì)和處理工藝有關(guān)。 氧總轉(zhuǎn)移速率（KLa） overall oxygen transfer rate 曝氣池中氧從氣相向液相傳遞的速率，即單位時間內(nèi)向單位體積水中轉(zhuǎn)移的氧量（l/d）（二） 符號 幾何參數(shù) V容積（m3） 其他 Q污水流量（m3/d） Y污泥產(chǎn)率（kg/d） T污水溫度（） FW污泥負荷（kg/kg.d）三、一般規(guī)定 寒冷地區(qū)選擇城市污水活性

5、污泥法流程時，應(yīng)充分考慮溫度的影響，宜采用鼓風(fēng)曝氣供氧，不宜選用散熱量大的表面曝氣器供氧。處理工藝流程的選擇應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。3.0.2 沉砂池、沉淀池、曝氣池等污水處理構(gòu)筑物時，可建在室外，不加蓋。位于永凍地區(qū)的城鎮(zhèn)，應(yīng)根據(jù)實際情況確定是否加蓋。格柵除渣機、沉砂池排砂設(shè)備等易凍設(shè)施，宜建在室內(nèi)。3.0.3 污水處理廠高程設(shè)計時，應(yīng)盡量減少地面以上部分的高度。外露地面部分的池壁，應(yīng)根據(jù)實際情況采取保溫圍護設(shè)施。3.0.4 位于永凍地區(qū)的污水處理廠，鼓風(fēng)機房內(nèi)宜建空氣預(yù)熱裝置。3.0.5 室外污水管道、污泥管道、空氣管道、閘門、計量堰等易出現(xiàn)冰凍的設(shè)備，設(shè)計中應(yīng)考慮檢修需要，或發(fā)生事故時能

6、放空或蒸汽掃線等措施。 培訓(xùn)活性污泥宜在氣溫高的季節(jié)進行。四、曝氣池（一） 曝氣池計算曝氣池容積應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)室外排水設(shè)計規(guī)范GBJ14-87第條，采用下列污泥負荷公式計算：V= （） 式中： V曝氣池容積（m3）Lj進水五日生化需氧量（mg/L）Q曝氣池的設(shè)計流量（m3/h）FW曝氣池內(nèi)五日生化需氧量污泥負荷（kg/kg.d）NW曝氣池內(nèi)混合液懸浮固體平均濃度（g/L）污水溫度在10以上時，曝氣池的污泥負荷FW應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)室外排水設(shè)計規(guī)范GB14-87表中的數(shù)據(jù)采用。當(dāng)污水溫度小于10，污泥負荷應(yīng)按本節(jié)規(guī)定進行溫度修正。 完全混合曝氣池的設(shè)計，當(dāng)污水溫度小于10，污泥負荷FWT應(yīng)按下列公式計算

7、： FWT = KdT·Lch·f （） 式中： FWT污水溫度為T時的污泥負荷（kg/kg.d） KdT污水溫度為T時的BOD5降解速率（L/d），可通過試驗確定；當(dāng)無試驗資料時，城市污水可?。?Lch出水五日生化需氧量（mg/L） f曝氣池混合液MLVSS與MLSS之比，一般取 五日生化需氧量去除率，低溫季節(jié)一般取 完全混合曝氣池的污水溫度為T時，BOD5降解速率KdT應(yīng)按下列公式計算： KdT = Kd20·1T-20 （） 式中：Kd20污水溫度為20時五日生化需氧量降解速率，應(yīng)通過試驗求得 1溫度系數(shù)，無量綱，其值與污水的溫度范圍、水質(zhì)和處理條件有關(guān)。低

8、溫條件可取，處理污水溫度低時取高值。4.1.4 推流式曝氣池的設(shè)計，當(dāng)污水溫度小于10，污泥負荷應(yīng)按下列公式計算： FwT = KdT·Lchn 式中：n指數(shù)，低溫時一般取 KdT推流曝氣池污水溫度為T時的BOD5降解速率（L/d），可通過(4.1.3)式計算 Kd20可通過試驗確定，無試驗資料時可取4.1.5 曝氣池有效水深應(yīng)結(jié)合流程設(shè)計、地質(zhì)條件、供氧設(shè)施類型和選用的風(fēng)機壓力等因素確定，可采用。條件許可時，水深宜適當(dāng)加大。（二）、污泥產(chǎn)率 污泥產(chǎn)率應(yīng)按下列公式計算： Y = aQLrbVXV 式中： Y系統(tǒng)每日污泥產(chǎn)率（kg/d） Lr去除的BOD量（kg/m3） a污泥增殖系數(shù)

9、，通過試驗求得 Q設(shè)計污水量（m3/d） b污泥自身氧化率（l/d），通過試驗求得 V曝氣池容積 XV曝氣池混合液濃度（kgMLVSS/m3）無試驗資料時，低溫季節(jié)a值宜采用，b值宜采用。處理污水溫度低時取低值。當(dāng)污泥負荷大于時，污泥產(chǎn)率應(yīng)按夏季水溫15-20時的污泥產(chǎn)率設(shè)計。但也應(yīng)考慮冬季污泥產(chǎn)率減少后，污泥膠水設(shè)備的匹配運行。 在污泥齡已確定的情況下，剩余污泥量可按國家標(biāo)準(zhǔn)室外排水設(shè)計規(guī)范GBJ14-87第條的公式計算： W = (4.2.2)式是： W剩余污泥量（kgVSS/d） e設(shè)計污泥齡（d），低溫季度e可取10-20d（三）、曝氣池需氧量4.3.1 鼓風(fēng)曝氣池混合液中轉(zhuǎn)移的氧量，

10、可按下列公式計算： (4.3.1) 式中： N曝氣池混合液氧轉(zhuǎn)移量（kg.Q2/h） N0充氧介質(zhì)是清水，溫度20，1個大氣壓，起始溶解氧為零時的氧轉(zhuǎn)移量（kg.O2/h），可通過試驗求得 a污水中KLa值與清水中KLa值之比，即（KLa）w（KLa）q，一般為 混合液飽和溶解氧值與清水飽和溶解氧值之比，一般為 CSM清水飽和溶解氧濃度（mg/L），溫度為T，實施計算壓力按Pa計 C0混合液溶解氧值，一般用2mg/L CS標(biāo)準(zhǔn)條件下清水飽和溶解氧，等于9.17mg/L 2氧轉(zhuǎn)移的溫度系數(shù)，其值為，鼓風(fēng)曝氣時可采用1.024 T混合液溫度（），一般為5-30 在鼓風(fēng)曝氣中，清水飽和溶解氧應(yīng)按曝氣

11、池水面至擴散器之間的平均值計，可按下列公式計算： （） 式中： Qt曝氣池逸出氣體中含氧的百分率（%） Pb擴散器處絕對壓力（kg/cm2） 供空氣量GS可按下列公式計算： (4.3.3) 式中：EA氧吸收率（%） 曝氣池中污水需氧量可根據(jù)去除的五日生化需氧量等，按國家標(biāo)準(zhǔn)室外排水設(shè)計規(guī)范GBJ14-87第條的公式計算。但應(yīng)考慮冬季減少曝氣量時鼓風(fēng)機的合理搭配。（四）曝氣池設(shè)計參數(shù)在無試驗資料的情況下，曝氣池的設(shè)計參數(shù)可參照表選用。表 曝氣池推薦設(shè)計參數(shù)項 目設(shè)計參數(shù)曝氣池水溫（）5-10污泥負荷F（kgMLSS.d）混合液污泥濃度MLSS（g/L）污泥回流比（%）50-100曝氣時間（h）6

12、-8注：當(dāng)水溫低時，處理水質(zhì)要求高時，污泥負荷取小值當(dāng)水溫高，原水濃度較高時，曝氣時間取大值。五、沉淀池 設(shè)計初沉池和二沉池時，宜適當(dāng)增加停留時間和降低表面負荷5.0.2 在無試驗資料的情況下，沉淀池的運行參數(shù)可參照表選用表 低溫季節(jié)沉淀池運行參數(shù)沉淀池類型沉淀時間（h）表面負荷（m3/m2.h）初沉池二沉池條文說明一、總則 自活性污泥法問世以來，溫度在對生物凈化過程的影響受到普遍重視。國外一些專家和學(xué)者在40年代了大量的試驗研究工作，到60年代從理論和實踐上都取得可喜的結(jié)果。我國研究溫度對活性污泥法生物處理的影響始于70年代初。這些研究成果和生產(chǎn)實踐經(jīng)驗是我們編制本規(guī)程的依據(jù)。國外主要成果有

13、：1、 1994年索耶通過實驗研究證實，溫度對有機物的降解有一定影響。BOD去除率和硝化程度從10開始明顯降低；20時，BOD去除率和硝化程度均較高。2、 1961年路德扎克通過試驗證實，COD去除率5最低；氧化分解率30最高；污泥增長率5增長40%，30時增長10%。3、 橋本獎的試驗研究證明，溫度對有機物降解有很大影響。COD去除率5最低，15最高，30稍低。4、 北極環(huán)境研究室的試驗表明：常溫條件下，隨污泥負荷的增加，BOD去除率的降低并不明顯。而在低溫條件下，隨污泥負荷的增加BOD去除率迅速降低。5、 費萊德曼等人研究認為，20時污泥增長率最大。國外污水處理廠的運行資料：1、 瑞典北部

14、一些活性污泥法污水處理廠，冬季水溫接近10，生物處理效果良好。2、 莫斯科的城市污水，冬季水溫度一般為7-9，如庫里揚諾夫、留布林等曝氣池是敞開式，冬季處理效果BOD去除率可達85%。3、 蘇聯(lián)北部城市科特拉斯、塞克蒂夫卡爾，污水溫度降到4-5，處理效果顯著惡化。4、 加拿大和美國北部13座活性污泥法水處理廠積26年的資料，認為溫度是重要影響因素，并得到一系列寶貴運行參數(shù)。國內(nèi)的研究成果與實踐：低溫對污水活性污泥法生物處理凈化反應(yīng)的影響，1976年首先在西寧市開展了科研工作。1977年后，又在沈陽、吉林進行了小型試驗和中間試驗。1979年原國家城建總局正式將這一課題列入科研計劃（79建發(fā)城字2

15、1號“低溫條件下生物降解的規(guī)律和措施”）。幾年來，先后在長春、呼和浩特、烏魯木齊、包頭和哈爾濱等城市進行的不同規(guī)模的試驗研究都通過了鑒定。各地的試驗具有以下特點：1、 試驗分布范圍廣，基本上包括了我國北方寒冷地區(qū)多種氣候條件；2、 試驗周期完整，一般都經(jīng)過全年四個季節(jié)運行，取得的數(shù)據(jù)充分、可靠，試驗結(jié)論明確可信；3、 試驗工藝以活性污泥法為主，基本上包括了活性污泥法的主要處理系統(tǒng)和曝氣方法。通過試驗，回答了人們關(guān)心的問題。試驗取得的結(jié)果，對我國寒冷地區(qū)污水處理廠的設(shè)計和運行管理，對探索低溫活性污泥的凈化機理都很有價值。近幾年，我國北方寒冷地區(qū)相繼設(shè)計和建成了一些污水處理廠。大慶乘風(fēng)莊污水處理廠

16、的運行資料，進一步證明了這些研究成果是符合實際的。 我國北方寒冷地區(qū)，主要指北緯40°以北，即東北大部，華北、西北北部等地區(qū)。我國寒冷地區(qū)城市氣溫與城市污水水溫的關(guān)系可參照表。根據(jù)測定，我國寒冷地區(qū)城市氣溫與城市污水水溫有一定的關(guān)系。當(dāng)最冷月平均氣溫在-15-20，城市污水水溫大致在5-8。最冷月平均氣溫在-10-15，城市污水水溫大致在8-10，表 冬季城市氣溫、水溫對照表城市 項目緯度（北緯）最冷月平均氣溫（）極端最低氣溫()年平均氣溫()城市污水溫度（）沈陽41°46-12.7-30.55.07-9吉林43°47-17.8-40.24.56-8哈爾濱45&#

17、176;45-20.0-38.14.55-7大慶45°-47-25.5-37.44.35-6包頭40°49-17.0-30.46.66-8烏魯木齊43°54-16.9-41.56.97-91.0.3 城市污水除包括生活污水、工業(yè)廢水外，在降雨期間也包括部分雨水。根據(jù)實測資料，城市污水水質(zhì)具有如下特點：1、 BOD5值偏低，BOD5/COD比值較小，一般在之間。2、 水質(zhì)復(fù)雜，但有毒物質(zhì)含量低，除汞、酚外，都未超過標(biāo)準(zhǔn)。3、 污水濃度日變化幅度大，冬季水質(zhì)濃度比夏季高，且水質(zhì)較穩(wěn)定，故寒冷地區(qū)城市污水水質(zhì)應(yīng)按冬季水質(zhì)設(shè)計。冬季水質(zhì)應(yīng)采用11月至次年4月的水質(zhì)平均值。

18、1.0.4 實踐表明，微生物的生物氧化作用受諸多因素影響。污水水質(zhì)、設(shè)計負荷、水溫和供氧情況等都是影響生化處理效果的重要因素。水溫對有機物降解和污泥增殖的影響研究表明：溫度對微生物種群組成，內(nèi)謝代謝過程，微生物細胞的增殖，活性污泥的絮狀結(jié)構(gòu)和沉淀性能、曝氣池中充氧效率等都有影響。與設(shè)計關(guān)系比較大的是溫度對活性污泥反應(yīng)動力學(xué)的幾個參數(shù)，溫度對活性污泥的沉淀性能，溫度對活性污泥的吸附性能、溫度對氧總轉(zhuǎn)移速率。這些問題，通過不定期各城市十多年的低溫生物處理試驗研究已經(jīng)基本解決了。二、術(shù)語、符號（一） 術(shù)語2.1.1 東北、華北、西北等地區(qū)地域遼闊，是我國的重要工業(yè)基地。由于城市迅速發(fā)展，城市污水對環(huán)

19、境的污染日益嚴重，急需修建城市污水處理設(shè)施，以便逐步控制和消除城市污水對環(huán)境的污染。同時，這些地區(qū)又處于我國北部邊陲（北緯40°以北），每年有長達數(shù)月的冬季，冬季極端最低氣溫一般都在-35以下。嚴酷的氣候條件，給這些地區(qū)城市的污水治理工作帶來一些需要解決的實際問題和理論問題。2.1.2 通過試驗所得的BOD污泥負荷與出水BOD5的關(guān)系曲線，其斜率即BOD降解速率Kd值。2.1.3 以數(shù)學(xué)公式表示溫度對凈化效果的影響有多種形式，其中以阿爾尼烏斯公式推導(dǎo)出的溫度系數(shù)表示方法最為簡明。許多學(xué)者提出，除溫度外，值還因生物處理工藝不同而異，并對不同生物處理工藝提出了相應(yīng)的值。 氧總轉(zhuǎn)移速率的計

20、算公式為=KLa(CS-C)，CS為飽和溶解氧濃度，C為T時溶解氧濃度。在標(biāo)準(zhǔn)水溫20和水溫T時，氧總轉(zhuǎn)移速率之間的關(guān)系為：KLa(T) = KLa(20)×T-20。表示氧轉(zhuǎn)移的溫度系數(shù)。三、一般規(guī)定3.0.1 寒冷地區(qū)城市污水處理工藝流程中，各處理構(gòu)筑物的形式可以有多種選擇，但唯有生物處理的好氧曝氣池必須選擇鼓風(fēng)曝氣。實測資料表明，當(dāng)冬季室外氣溫在-20時，鼓風(fēng)機出口空氣溫度在10左右，可減少曝氣池水溫的降低。3.0.2 各地中型試驗和國內(nèi)外的污水廠運行實踐表明，初次沉淀池、曝氣池、二次沉淀池建在室外敞露，運行是安全的。經(jīng)實踐證明，格柵除渣、沉砂池排砂部分經(jīng)常要人工操作，且易凍，

21、應(yīng)進行保溫處理才能方便操作，安全運行。3.0.3 保溫措施可根據(jù)各城市氣溫情況確定。曝氣池、初沉池、二沉池四周可填土，也可對池子外露在地面的部分做保溫圍護。3.0.4 室外的污水管道、污泥管道和空氣管道，不論埋在地下或在地下鋪設(shè)，都應(yīng)保證不被破壞。3.0.5 微生物最適宜增殖的溫度是15-20。在該溫度下，活性污泥中微生物種群數(shù)量多，增殖速度快，在夏季培養(yǎng)和馴化活性污泥效果好，不宜在冬季低溫時培養(yǎng)活性污泥。四、曝氣池（一） 曝氣池計算4.1.1 公式可以反映完全混合或推流系統(tǒng)污泥系統(tǒng)污泥負荷與出水殘留BOD5濃度之間，在污水常溫條件下的一般規(guī)律性，但沒有反映溫度對污泥負荷與出水殘留BOD5濃度

22、的影響。當(dāng)污水溫度小于10時，應(yīng)按本節(jié)規(guī)定進行修正。4.1.2 當(dāng)完全混合曝氣池穩(wěn)定運行時，池內(nèi)各點有機物濃度是相同的，混合液濃度是一致的，即微生物是在條件基本一致的情況下進行氧化分解作用，所以BOD降解速率是一常數(shù)。污泥負荷與出水的BOD是線性關(guān)系。BOD降解采用?？腺M爾德公式計算，并進行一定的修正。由Kd值通過菲爾普斯公式求出溫度數(shù)值。表中參數(shù)系根據(jù)各地的試驗和運行結(jié)果列出。規(guī)程中推薦的值是根據(jù)表中低溫范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)選取的。表 各地的值表序號生物處理工藝溫度系數(shù)()污水溫度范圍()運行形式報告者1活性污泥法1.0414-4.5完全混合?？腺M爾德2活性污泥法1.0364-18推流式包頭3活性污

23、泥法1.0334-20完全混合美國享特4活性污泥法1.0316-21完全混合吉林5活性污泥法1.0309-18完全混合日本龜田6活性污泥法1.02210-26完全混合美國一些污水廠運行情況7活性污泥法1.0188-19推流式沈陽8曝氣氧化塘1.0655-21推流式美國一些污水廠運行情況完全混合曝氣池設(shè)計計算中的KdT值是以吉林、哈爾濱等城市的污水低溫試驗成果為根據(jù)。4.1.3 推流式曝氣池的n值和KdT值是以沈陽、包頭等城市的污水低溫生物處理試驗成果為根據(jù)。n值系參照表中的數(shù)值經(jīng)綜合分析確定。表4.1.3 n值污水溫度（）N15.41.01408.40.81784.20.8036（二） 污泥產(chǎn)

24、率4.2.1 研究表明，污泥產(chǎn)率受污泥負荷影響較大。當(dāng)污泥負荷小于0.20kgBOD/kgMLSS·d時，細胞合成能力較低，溫度低時的污泥增殖率大于溫度高的污泥增殖率。當(dāng)污泥負荷較高時，溫度高比溫度低污泥增殖率大；其中15和20時增殖率最大。低于或高于15和20時污泥增殖都減小。考查污泥增殖量時，除考慮溫度影響外，還應(yīng)考慮有機物負荷、水質(zhì)、污泥齡、充氧等工藝條件。本條文中a、b值中系根據(jù)吉林、哈爾濱、包頭等城市的污水處理試驗研究成果確定。詳見表。表 各地試驗求得的a、b值吉林哈爾濱包頭溫度()ab溫度()ab溫度范圍a40.3940.00760.32830.05558-100.4860.4310.012110.32780.0573100.4790.025150.33700.0633150.6070.045200.34510.069515-20