1、第四节 活性污泥处理系统的工艺设计,一、概述 1、设计内容,曝气池曝气系统污泥回流系统二沉池等,活性污泥法系统,设计内容：（1）工艺流程的选定；（2）曝气池容积的计算及曝气池的工艺设计；（3）计算需氧量、供气量及曝气系统的计算与设计；（4）回流污泥量、剩余污泥量的计算与污泥回流系统的设计；（5）二沉池池型的选定与工艺计算、设计。,2、原始资料与数据（1）原水的水量 日平均流量、最大时流量、最小时流量（2）原污水和经一级处理后的水质指标（3）出水的水质要求（4）污泥的处理与处置要求（5）原水中的有毒有害物质（6）水温,3、主要参数（1）BOD污泥负荷率（COD污泥负荷率）；（2）曝气池中混合液污
2、泥浓度(MLSS、MLVSS);（3）污泥回流比。所需资料与数据：BOD污泥负荷率（COD污泥负荷率）与处理效果及处理水BOD值（COD值)之间的关系，确定K2值；BOD污泥负荷率（COD污泥负荷率）与污泥沉降、浓缩性能的关系，SV、SVI值的确定；BOD污泥负荷率（COD污泥负荷率）与污泥增长率的关系，Y、 Kd值的确定；BOD污泥负荷率（COD污泥负荷率）与需氧量、需氧率的关系，a、b值的确定。,4、处理工艺流程的确定要求：技术可行；技术先进；经济合理。,二、曝气池容积的计算 BOD污泥负荷率 确定曝气池容积的关键： BOD污泥负荷率、混合液污泥浓度,常用，具有微生物对 有机底物代谢的含义
3、,经验数据,1、BOD污泥负荷率的确定 F/M不同，则BOD污泥负荷率不同（1）完全混合式 关键：K2值的选定,城市污水：0.0168-0.0281工业废水: 查表,（2）推流式 F/M沿池长变化，K2不是常数 应用时：借用完全混合式公式进行近似计算 BOD污泥负荷率和混合液污泥浓度的确定： 用池首与池尾的平均值经验公式日本公式上海公式,应用时注意： 确定BOD污泥负荷率后应校核SVI对城市污水： BOD污泥负荷率： 0.3-0.5 kg BOD5/(kgMLSSd), BOD去除率90% SVI：80-150若无污泥处理： BOD污泥负荷率0.2 kg BOD5/(kgMLSSd)低温运行时
4、： 选用较低 BOD污泥负荷率,2、混合液污泥浓度的确定要考虑的因素（1）供氧能力与供氧量X KLa 氧利用率 不经济 X 需氧量（2）污泥沉降性能 沉降性能差 Xr , Se X ,r: 修正系数,与池深、停留时间有关，一般为1.2,3、沉淀池与回流设备的造价X 需氧量 动力费用 X R 回流设备造价高估算混合液污泥浓度：曝气池容积也可按污泥龄计算,4、Q和Sa的确定 Q: 选夏季最大日平均流量 Sa: 最大日平均值 Q、Sa变化较大时，设调节池（6小时以上）三、曝气系统与空气扩散装置的计算与设计主要工作内容：选定曝气方法需氧量和供气量的计算曝气系统的设计与计算,1、需氧量与供氧量的计算鼓风
5、曝气：需氧量 R0 供气量 选风机表面曝气：需氧量 R0 充氧量 D 选型城市污水：a:0.42-0.53, b:0.11-0.188EA、Ep：生产厂家提供,2、鼓风曝气系统的计算与设计 鼓风曝气系统的组成:空压机、空气输送管道、空气扩散装置设计主要内容 ：选择曝气装置，并对其进行布置； 空气管道的布置与计算；确定鼓风机的型号及台数。 a. 曝气装置的选定及布置 一般要求 具有较高的氧利用率(EA)和动力效率(Ep)，节能效果好； 不易堵塞和破损，出现故障时易于排除，便于维护管理； 结构简单，工程造价低。 应考虑：废水水质、地区条件以及曝气池的池型、水深等。,计算所需曝气装置的数目: 根据总
6、供气量以及每个曝气装置的通气量、服务面积以及曝 气池的池底总面积等求得。曝气装置的布置: 沿池壁的一侧布置； 相互垂直呈正交式布置； 呈梅花形交错布置。b. 空气管道的计算与设计 一般规定小型废水处理站的空气管道系统一般为枝状，而大、中型废水处理厂则宜采用环状管网，以保证安全供气；空气管道可敷设在地面上，接入曝气池的管道应高出池水面0.5m，以免发生回水现象； 空气管道的设计流速，干、支管为1015m/s，竖管、小支管为45m/s。,空气管道的计算: 压力损失一般控制在14.7kPa以内，其中空气管道的总损失控制 在4.9kPa以内，曝气装置的阻力损失为4.99.8kPa。,计算步骤: 根据流
7、量(Q)、流速(v)选定管径(D) ; 计算和校核压力损失； 再调整管径； 重复上述步骤。,空气管道的压力损失(h)的求定: h = 沿程阻力损失h1 +局部阻力损失h2 其中 h1 :查表 h2 = il0TP l0 -空气管的当量长度，m；l0 = 55.5 KD1.2 K-长度换算系数，查表可得； 鼓风机所需的压力(H): H = h1 +h2+ h3 +h4 h3-曝气装置的安装深度，mm； h4-曝气装置的阻力，mmH2O/m，一般根据产品样本或试 验数据确定。,c. 鼓风机的选择及鼓风机房的设计 根据设计风量和风压来选择鼓风机 罗茨鼓风机：噪音大，必须采取消声措施，一般用于中、小型
8、 污水厂； 离心式鼓风机：噪音较小，效率较高，适用于大、中型污水 厂； 变速离心风机：节省能源，可自控； 轴流式通风机：风压较小(30 4.0出水堰负荷: 出水堰负荷：1.52.9L/ms,污泥斗的计算: 作用：贮存和浓缩沉淀后的污泥 平均污泥浓度（Xs）为： Xs = 0.5（X+Xr） 污泥斗容积（Vs）为： Vs = T（1+R）QX/0.5（X+Xr） 分建式沉淀池，贮泥时间为2h，污泥斗容积为： Vs = 4（1+R）QX/（X+Xr）,（2）固体通量法 固体通量也称固体面积负荷，是指单位时间内通过单位面积 的固体质量，kgSS/m2.d； 一般二沉池的Gt值为140160 kgSS
9、/m2.d；如果是斜板二沉池，则Gt值可大到180195 kgSS/m2.d；有效水深同样按水力停留时间来定。,五、曝气沉淀池各部位尺寸的确定 1、池体直径D不超过20m;水深不超过5米；沉淀区水深：1-2米曝气区直壁段高度大于导流区高度曝气区应有0.8-1.2米的保护高度池底斜壁与水平成45度角 2、回流窗回流窗口流速：100-200 mm/s总长度为曝气区周边长度的30%调节高度：50-150 mm,3、导流区出口流速小于下降流速下降流速： 15mm/s4、污泥回流缝流速：20-40 mm/s;宽度：150-300 mm;顺流圈长度: 0.4-0.6m 回流缝各项尺寸控制的目的是防止气泡和
10、混合液从回流缝进入沉淀区,并使沉淀污泥通畅回流,六、污泥回流系统的设计主要内容：污泥回流量的计算； 污泥回流设备的选择与设计 1、污泥回流量的计算 回流比的确定：水质、水量以及运行方式,设计时，按最大回流比设计，并保证其具有在较小回流比时工作的可能性，以便使回流比在一定范围内可以调节。,2、污泥回流设备的选择与设计 常用的污泥提升设备：污泥泵、空气提升器和螺旋泵（1）污泥泵 主要型式：轴流泵, 运行效率高, 可用于较大规模工程（2）空气提升器 利用升液管内外液体的密度差而使污泥提升的. 结构简单，管理方便； 可提高活性污泥中的溶解氧浓度，保持活性污泥的活性； 中小型污水处理厂采用（3）螺旋泵效
11、率高，稳定；可直接安装；不易堵塞，维护方便，节省能源；转速慢，不会打碎活性污泥絮凝体颗粒。,七、剩余污泥的处置 Qs: 每日剩余污泥量, m3/d; f: MLVSS/MLSS; Xr: 回流污泥浓度, kg/m3;剩余污泥的特点：含水率高，数量多，脱水性能差处置方式：浓缩，厌氧消化 （大、中型污水处理厂）浓缩，与初沉池污泥混合后加混凝剂处理，然后脱水回流到初沉池，提高处理效果。,例：某居民小区生活污水，拟采用曝气沉淀池进行处理。污水设 计流量为150m3/h, BOD5为300 mg/L, 经沉淀处理后可去除 30%。 通过试验确定下列各项设计参数： Ns=0.36kg BOD5/(kg MLSSd) Se= 20 mg/L X= 4000 mg/L R=1.0 kg O2/kgBOD5试经过计算（1）确定曝气沉淀池的主要部位尺寸；（2）选定曝气叶轮型号。,
