活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

水處理工程技術(shù)活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)蘇少林副教授知識(shí)點(diǎn)主要內(nèi)容本知識(shí)點(diǎn)主要講授:一、曝氣池設(shè)計(jì)二、曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、污泥回流設(shè)備設(shè)計(jì)四、二沉池設(shè)計(jì)活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、曝氣池設(shè)計(jì)活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)曝氣池設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要求：

在進(jìn)行曝氣池容積計(jì)算時(shí)，應(yīng)在一定范圍內(nèi)合理地確定污泥負(fù)荷（Ns）和污泥濃度（X）值，此外，還應(yīng)同時(shí)考慮處理效率、污泥容積指數(shù)（SVI）和污泥齡等參數(shù)。設(shè)計(jì)方法：

設(shè)計(jì)參數(shù)的來源主要有兩個(gè)途徑，一是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，另一個(gè)是通過試驗(yàn)獲得。以生活污水為主體的城市污水，主要設(shè)計(jì)參數(shù)已比較成熟，可以直接取用于設(shè)計(jì)，但是對于工業(yè)廢水，則應(yīng)通過試驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)測以確定其各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)。在工程實(shí)踐中，由于受試驗(yàn)條件的限制，一般也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取?；钚晕勰喾üに囅到y(tǒng)設(shè)計(jì)1.曝氣池容積的設(shè)計(jì)計(jì)算采用污泥負(fù)荷，根據(jù)污泥負(fù)荷的定義：Ns=QSa/XV，可以求得曝氣池的容積（m3）由上式可見，正確、合理和適度地確定污泥負(fù)荷值（Ns）和混合液污泥濃度（X）是正確確定曝氣池容積的關(guān)鍵。活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)污泥負(fù)荷一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。但需加以校核，校核公式如下：式中Se——處理水中BOD5濃度，mg/L或kg/m3；f——曝氣池混合液揮發(fā)性懸浮固體與混合液懸浮固體比值，即MLVSS/MLSS，對于城市污水一般在0.75～0.85之間；η——原污水BOD5去除率，％，即（Sa－Se）/Sa；K2——系數(shù)，對于城市污水一般在0.0168～0.0281之間。（1）污泥負(fù)荷的確定活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般回流污泥的濃度可近似地按下式計(jì)算：（mg/L）式中r

為二次沉淀池中污泥綜合系數(shù)，一般取值1.2左右?；旌弦何勰酀舛龋╔）和污泥回流比（R）以及回流污泥的濃度（Xr）之間的關(guān)系為：由上面兩式可得出估算混合液污泥濃度的公式：（2）混合液污泥濃度的確定活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）需氧量活性污泥法處理系統(tǒng)的需氧量一般可由下列公式求得：污水的a'、b'值可以從表中選取。2.需氧量和供氣量的計(jì)算活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2）供氣量①影響氧轉(zhuǎn)移的因素A.氧的飽和濃度（Cs）氧轉(zhuǎn)移效率與氧的飽和濃度成正比，不同溫度下飽和溶解氧的濃度也不同。活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)B.水溫在相同的氣壓下，溫度對氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）和Cs也有影響。溫度升高，有利于氧分子的轉(zhuǎn)移，KLa值隨著上升，而Cs值則下降。溫度對KLa值的影響，一般可通過下式校正：活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)C.污水性質(zhì)

a.污水中含有的各種雜質(zhì)對氧的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生一定的影響，將適用于清水的KLa用于污水時(shí)，需要用系數(shù)α進(jìn)行修正。污水的KLa=α·清水的KLa修正系數(shù)α值可通過試驗(yàn)確定。一般α值為0.8～0.85。

b.污水中的鹽類也影響氧在水中的飽和度（Cs），污水Cs值用清水Cs值乘以β值來修正，β值一般介于0.9～0.97之間。

活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

c.大氣壓影響氧氣的分壓，因此影響氧的傳遞，進(jìn)而影響Cs。氣壓增高，Cs值升高。對于大氣壓不是1.013×105Pa的地區(qū)，Cs值應(yīng)乘以壓力修正系數(shù)ρ，ρ=所在地區(qū)的實(shí)際氣壓/（1.013×105Pa）。

d.對于鼓風(fēng)曝氣池，空氣壓力還與池水深度有關(guān)。鼓風(fēng)曝氣池內(nèi)的Cs值應(yīng)是擴(kuò)散裝置出口和混合液表面兩處溶解氧飽和濃度的平均值，按下式計(jì)算：活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

另外，氧的轉(zhuǎn)移還和氣泡的大小、液體的紊動(dòng)程度、氣泡與液體的接觸時(shí)間有關(guān)?？諝鈹U(kuò)散裝置的性能決定氣泡直徑的大小。氣泡越小，接觸面積越大，將提高KLa值，有利于氧的轉(zhuǎn)移；但另一方面不利于紊動(dòng)，從而不利于氧的轉(zhuǎn)移。氣泡與液體的接觸時(shí)間越長，越利于氧的轉(zhuǎn)移。氧從氣泡中轉(zhuǎn)移到液體中，逐漸使氣泡周圍液膜的含氧量飽和，因而，氧的轉(zhuǎn)移效率又取決于液膜的更新速度。紊流和氣泡的形成、上升、破裂，都有助于氣泡液膜的更新和氧的轉(zhuǎn)移。從上述分析可見，氧的轉(zhuǎn)移效率取決于氣相中氧分壓梯度、液相中氧的濃度梯度、氣液之間的接觸面積和接觸時(shí)間、水溫、污水的性質(zhì)和水流的紊動(dòng)程度等因素。活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)②供氣量的計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)條件下，轉(zhuǎn)移到曝氣池混合液的總氧量（R0）為：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指：水溫20℃，大氣壓為1.013×105Pa，測定用水是脫氧清水。在式（a）中引入各項(xiàng)修正系數(shù)，可得在實(shí)際條件下，轉(zhuǎn)移到曝氣池混合液的總氧量（R）：（a）

(b)活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)聯(lián)立式（a）和式(b)可得：(c)R根據(jù)公式求定。R0值可以由式(c)求出活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在一般情況下，R/R0=1.33~1.61，即在實(shí)際工程中所需的空氣量比標(biāo)準(zhǔn)條件下多33％～61％。氧轉(zhuǎn)移效率（氧利用效率）為：活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)對鼓風(fēng)曝氣，各種空氣擴(kuò)散裝置在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，EA是廠商提供的，因此，供氣量可以通過下式計(jì)算，即：對機(jī)械曝氣，各種葉輪的充氧量與葉輪直徑和葉輪線速度的關(guān)系，也是廠商通過實(shí)際測定確定并提供的。如泵型葉輪的充氧量可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.空氣擴(kuò)散裝置目前應(yīng)用較多的是微孔曝氣器。微孔曝氣器直徑為215～260mm，服務(wù)面積為0.3～0.8m2/個(gè)。曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)曝氣池池底面積和曝氣器的服務(wù)面積，可以計(jì)算出所需曝氣器的數(shù)量。

微孔曝氣器的曝氣量為1.5～5.0m3/(個(gè)·h)，曝氣池的工作氣量應(yīng)與按需氧量計(jì)算出的供氣量相匹配，否則應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。微孔曝氣器一般安裝于曝氣池池底，膜片距池底約200～250mm活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.曝氣器管網(wǎng)設(shè)計(jì)曝氣器的一般采用回環(huán)式管網(wǎng)布置，可使每個(gè)曝氣器的進(jìn)氣壓力相等，達(dá)到沿池面均勻曝氣的效果?？諝飧晒芰魉僖话闳?0～15m/s，支管流速取5m/s。曝氣池外采用焊接鋼管，池內(nèi)采用ABS管連接?；钚晕勰喾üに囅到y(tǒng)設(shè)計(jì)3.鼓風(fēng)機(jī)的選擇中、小型污水處理廠（站）一般選用羅茨鼓風(fēng)機(jī)，大、中污水處理廠還可選用離心鼓風(fēng)機(jī)。鼓風(fēng)機(jī)的升壓（H）≥微孔曝氣器的膜片距曝氣池液面的距離（H0）+阻力損失（Σhf）。在缺少數(shù)據(jù)的情況下，也可按H≥H0+1(m)估算。在同一供氣系統(tǒng)中，應(yīng)盡量選擇同一型號(hào)的鼓風(fēng)機(jī)。當(dāng)工作鼓風(fēng)機(jī)≤3臺(tái)時(shí)，備用1臺(tái)；工作鼓風(fēng)機(jī)≥4臺(tái)時(shí)，備用2臺(tái)。鼓風(fēng)機(jī)選好后，再按鼓風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量校核管網(wǎng)系統(tǒng)的流速和阻力，并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整?；钚晕勰喾üに囅到y(tǒng)設(shè)計(jì)三、污泥回流設(shè)備的設(shè)計(jì)活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)污泥回流設(shè)備的設(shè)計(jì)首先確定回流污泥濃度，可按下式計(jì)算：式中，r為綜合系數(shù)，一般取為1.2。污泥回流比的計(jì)算公式如下：在進(jìn)行污泥回流設(shè)備的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按最大回流比設(shè)計(jì)，并使其具有在較小回流比時(shí)工作的可能性，以便使回流污泥量可以在一定幅度內(nèi)變化?；钚晕勰喾üに囅到y(tǒng)設(shè)計(jì)

活性污泥的回流設(shè)備有提升設(shè)備和輸泥管渠等，常用的污泥提升設(shè)備是污泥泵和空氣提升器。污泥泵的型式主要有螺旋泵和軸流泵，其運(yùn)行效率較高，可用于各種規(guī)模的污水處理工程。選擇污泥泵時(shí)，應(yīng)首先考慮的因素是不破壞污泥的特性，且運(yùn)行穩(wěn)定可靠等。設(shè)回流污泥泵站，適用于大、中型污水廠。活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

空氣提升器結(jié)構(gòu)簡單、管理方便，并可在提升過程中對污泥進(jìn)行充氧，但效率較低，因此，常用于中、小型鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)。設(shè)在二沉池排泥井或曝氣池進(jìn)口處的污泥井內(nèi)。一座污泥回流井只設(shè)一臺(tái)空氣提升器，并只接受一座二沉池污泥斗來的污泥。活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)四、二沉池設(shè)計(jì)活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

二沉池設(shè)計(jì)二次沉淀池設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：池型的選擇；沉淀池的面積；有效水深的計(jì)算；污泥區(qū)容積計(jì)算；污泥排放量計(jì)算等。帶有刮吸泥設(shè)施的輻流式沉淀池，比較適合大、中型污水處理廠；小型污水處理廠則多采用豎流式沉淀池或多斗式平流式沉淀池。1.二次沉淀池池型的選擇活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.二次沉淀池面積和有效水深計(jì)算二次沉淀池面積和有效水深的計(jì)算公式如下：二次沉淀池面積以最大時(shí)流量作為設(shè)計(jì)流量，而不計(jì)回流污泥量。但中心管的計(jì)算，則應(yīng)包括回流污泥量在內(nèi)。活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.污泥斗容積的計(jì)算污泥斗的作用是貯存和濃縮沉淀污泥，由于活性污泥因缺氧而失去活性和腐敗，所以污泥斗容積不宜過大。對于分建式二次沉淀池，一般污泥斗的貯泥時(shí)間為2h。可采用下列公式計(jì)算污泥斗容積。活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.污泥排放量的計(jì)算二次沉淀池中的污泥部分作為剩余污泥排放，其污泥排放量應(yīng)等于污泥增長量（ΔX）可用下式確定去除單