活性污泥系统的工艺计算与设计 、设计应掌握的基础资料 行活性污泥系统的工艺计算和设计时,首先应比较充分地掌握与废水、污泥有关的原始资料并确定 设计的基础数据,主要有: ①废水的水量、水质及其变化规律 ②对处理后出水的水质要求: ③对处理中产生的污泥的处理要求 以上属于设计所需要的原始资料 ④污泥负荷率与BOD的去除率 ⑤混合液浓度与污泥回流比 以上属于设计所需的基础数据 对生活污水和城市污水以及与其类似的工业废水,已有一套成熟和完整的设计数据和规范,一般可以 直接应用: 对于一些性质与生活污水相差较大的工业废水或城市废水,一般需要通过试验来确定有关的设计参 工艺计算与设计的主要内容 活性污泥系统由曝气池、二次沉淀池及污泥回流设备等组成 其工艺计算与设计主要包括:1)工艺流程的选择:2)曝气池的计算与设计:3)曝气系统的计算与设计 4)二次沉淀池的计算与设计:5)污泥回流系统的计算与设计 三、工艺流程的选择 主要依据:①废水的水量、水质及变化规律:②对处理后出水的水质要求;③对处理中所产生的污泥 的处理要求:④当地的地理位置、地质条件、气候条件等:⑤当地的施工水平以及处理厂建成后运行管理 人员的技术水平等:⑥工期要求以及限期达标的要求:⑦综合分析工艺在技术上的可行性和先进性以及经 济上的可能性和合理性等:⑧对于工程量大、建设费用高的工程,则应进行多种工艺流程的比较后才能确 四、曝气池的计算与设计 1、主要内容:①曝气池容积的计算 ②需氧量和供气量的计算: ③池体设计。 2、曝气池容积的计算: (1)计算方法与计算公式 常用的是有机负荷法,有关公式有 E=当 S×100%S ×1009 OS O. x,…LBl E—BOD5的去除率,% S进水的BOD浓度, kgBOD3m3或 mg BOD
活性污泥系统的工艺计算与设计 一、设计应掌握的基础资料 进行活性污泥系统的工艺计算和设计时，首先应比较充分地掌握与废水、污泥有关的原始资料并确定 设计的基础数据，主要有： ①废水的水量、水质及其变化规律； ②对处理后出水的水质要求； ③对处理中产生的污泥的处理要求； ⎯⎯以上属于设计所需要的原始资料 ④污泥负荷率与 BOD5的去除率； ⑤混合液浓度与污泥回流比。 ⎯⎯以上属于设计所需的基础数据 对生活污水和城市污水以及与其类似的工业废水，已有一套成熟和完整的设计数据和规范，一般可以 直接应用； 对于一些性质与生活污水相差较大的工业废水或城市废水，一般需要通过试验来确定有关的设计参 数。 二、工艺计算与设计的主要内容 活性污泥系统由曝气池、二次沉淀池及污泥回流设备等组成。 其工艺计算与设计主要包括：1)工艺流程的选择；2)曝气池的计算与设计；3)曝气系统的计算与设计； 4)二次沉淀池的计算与设计；5)污泥回流系统的计算与设计。 三、工艺流程的选择 主要依据：①废水的水量、水质及变化规律；②对处理后出水的水质要求；③对处理中所产生的污泥 的处理要求；④当地的地理位置、地质条件、气候条件等；⑤当地的施工水平以及处理厂建成后运行管理 人员的技术水平等；⑥工期要求以及限期达标的要求；⑦综合分析工艺在技术上的可行性和先进性以及经 济上的可能性和合理性等；⑧对于工程量大、建设费用高的工程，则应进行多种工艺流程的比较后才能确 定。 四、曝气池的计算与设计 1、主要内容：①曝气池容积的计算； ②需氧量和供气量的计算； ③池体设计。 2、曝气池容积的计算： (1)计算方法与计算公式 常用的是有机负荷法，有关公式有： 100% = 100% − = i r i i e S S S S S E ； 5 5 vrBOD r v srBOD r L Q S X L Q S V = = Xv = f X ； = 24 Q V t E ⎯⎯ BOD5 的去除率，%； i S ⎯⎯进水的 BOD5 浓度， 3 kgBOD5 m 或 mgBOD l 5 ；
S。—出水的BOD3浓度, kgBOD3/m3或 mg BOD3/l S,—去除的BOD3浓度, kg BOD/m3或 mgBOD3/ 丿曝气池的容积,m Q—进水设计流量,m3d: X,-MLVSS,kgkSS/m p mgksS/I LnB0g-BOD3的污泥去除负荷, kgBOD5/kgS5d IrBO BOD5的容积去除负荷, kgBOD ∫— MLVSS/MLSS比值,一般取值为0708: X—MS, kgs/m3或mgS t—水力停留时间或曝气时间,h (2)设计参数的选择 在进行曝气池容积计算时,应在一定范围内合理地确定L,BO或 DorboD和X,或X值,以及处理 效率、SV、O等参数 表1部分活性污泥法处理城市废水的设计参数 一般对于生活污水及性质与其相似的废水,采用商标中的数据时,S值可能介于80-150之间,污泥 沉淀性能良好,出水水质也会较好 3.需氧量与供气量的计算 (1)需氧量:O2=aS+bX,( goLd 但应注意:由于一日内进入曝气池的废水量和BOD3的浓度是变化的,所以计算时,还应考虑最大时 需氧量Oym:(O2)m=(aKQS+bx,)24(kgOh) (2)供气量:供气量应按鼓风曝气型式或机械曝气型式两种情况分别求定 应注意:①日平均供气量(Gy )最大时供气量(GJma:(Oyma→(R)mar→1GJma )最小时供气量(GJmm:一般(GJmm=0.5G 4.池体尺寸设计 单元数:不小于2组 廊道数:不少于3个 廊道长、宽、高:长=(5-10)宽,深度一般为4-5米,超高0.5米 进出水以及污泥回流方式的设计
e S ⎯⎯出水的 BOD5 浓度， 3 kgBOD5 m 或 mgBOD l 5 ； Sr ⎯⎯去除的 BOD5 浓度， 3 kgBOD5 m 或 mgBOD l 5 ； V ⎯⎯曝气池的容积， 3 m ； Q ⎯⎯进水设计流量， m d 3 ； X v ⎯⎯ MLVSS ， 3 kgVSS m 或 mgVSS l ； 5 LsrBOD ⎯⎯ BOD5 的污泥去除负荷， kgBOD5 kgVSS d ； 5 LvrBOD ⎯⎯ BOD5 的容积去除负荷， kgBOD m d 3 5 ； f ⎯⎯ MLVSS MLSS 比值，一般取值为 0.70.8； X ⎯⎯ MLSS ， 3 kgSS m 或 mgSS l ； t ⎯⎯水力停留时间或曝气时间， h 。 (2）设计参数的选择 在进行曝气池容积计算时，应在一定范围内合理地确定 5 LsrBOD 或 5 LvrBOD 和 X v 或 X 值，以及处理 效率、 SVI 、 c 等参数。 表 1 部分活性污泥法处理城市废水的设计参数 一般对于生活污水及性质与其相似的废水，采用商标中的数据时，SVI 值可能介于 80150 之间，污泥 沉淀性能良好，出水水质也会较好。 3.需氧量与供气量的计算 (1)需氧量： O a QSr b VXv ' ' 2 = + （kgO2/d） 但应注意：由于一日内进入曝气池的废水量和 BOD5 的浓度是变化的，所以计算时，还应考虑最大时 需氧量(O2)max：( ) ( ' ' )/ 24 2 max r VXv O = a KQS + b （kgO2/h） (2)供气量： 供气量应按鼓风曝气型式或机械曝气型式两种情况分别求定。 但应注意： ①日平均供气量(Gs)； ②最大时供气量(Gs)max：(O2)max (R0)max (Gs)max； ③最小时供气量(Gs)min：一般(Gs)min = 0.5Gs； 4.池体尺寸设计： ⚫ 单元数：不小于 2 组； ⚫ 廊道数：不少于 3 个； ⚫ 廊道长、宽、高：长 = (510) 宽，深度一般为 45 米，超高 0.5 米； ⚫ 进出水以及污泥回流方式的设计；
曝气装置的安装方式与位置: 其它附属物的设计(消泡管等) 五、曝气系统的计算与设计(只介绍鼓风曝气系统的计算与设计) 鼓风曝气系统包括鼓风机、空气输送管道和曝气裝置。 主要内容有:①选择曝气装置,并对其进行布置:②计算空气管道:③确定鼓风机的型号及台数 1.曝气装置的选定及布置 a.一般要求: ①具有较高的氧利用率(E)和动力效率(E),节能效果好: ②不易堵塞和破损,出现故障时易于排除,便于维护管理 ③结构简单,工程造价低 时还应考虑:废水水质、地区条件以及曝气池的池型、水深等 b.计算所需曝气装置的数目: 根据总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质地总面积等,即可求得 C.曝气装置的布置 ①沿池壁的一侧布置 ②相互垂直呈正交式布置 ③呈梅花形交错布置 2.空气管道的计算与设计 a.一般规定 ①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 ②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 ③空气管道的设计流速,干、支管为10~15m/s,竖管、小支管为4-5m/s b.空气管道的计算 空气通气管道和曝气装置的压力损失一般控制在147kP。以内,其中空气管道的总损失控制在49ka 以内,曝气装置的阻力损失为49~9.8kPa 计算步骤 ①根据流量⑨、流速似选定管径D,如图1所示 ②计算和校核压力损失 ③再调整管径 ④重复上述步骤。 **空气管道的压力损失(h)的求定 h=h+h2 式中h空气管道的沿程阻力,mmH2O h2空气管道的局部阻力,mmH2O。 其中 h,=il-arap 式中 空气管道单位长度的阻力,根据Q、"查表可得, mmh,O/mt —空气管道得长度,m ar空气容重修正系数,20℃时,a=1:30℃时,ar=0.9 压力修正系数,在标准状态下,为1.0 其中 h,=i-lo- arap 式中b—空气管的当量长度,m lo=55.5KD12
⚫ 曝气装置的安装方式与位置； ⚫ 其它附属物的设计(消泡管等)。 五、曝气系统的计算与设计(只介绍鼓风曝气系统的计算与设计) 鼓风曝气系统包括鼓风机、空气输送管道和曝气装置。 主要内容有：①选择曝气装置，并对其进行布置；②计算空气管道；③确定鼓风机的型号及台数。 1.曝气装置的选定及布置： a.一般要求： ①具有较高的氧利用率(EA)和动力效率(Ep)，节能效果好； ②不易堵塞和破损，出现故障时易于排除，便于维护管理； ③结构简单，工程造价低。 同时还应考虑：废水水质、地区条件以及曝气池的池型、水深等。 b.计算所需曝气装置的数目： 根据总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质地总面积等，即可求得。 c.曝气装置的布置： ①沿池壁的一侧布置； ②相互垂直呈正交式布置； ③呈梅花形交错布置。 2.空气管道的计算与设计 a.一般规定： ①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； ②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； ③空气管道的设计流速，干、支管为 1015m/s，竖管、小支管为 45m/s。 b.空气管道的计算： 空气通气管道和曝气装置的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： ①根据流量(Q)、流速(v)选定管径(D)，如图 1 所示； ②计算和校核压力损失； ③再调整管径； ④重复上述步骤。 **空气管道的压力损失(h)的求定： h = h1 +h2 式中 h1⎯⎯空气管道的沿程阻力，mmH2O； h2⎯⎯空气管道的局部阻力，mmH2O。 其中 h1 = ilTP 式中 i⎯⎯空气管道单位长度的阻力，根据 Q、v 查表可得，mmH2O/m； l⎯⎯空气管道得长度，m； T⎯⎯空气容重修正系数，20C 时，T = 1； 30C 时，T =0.98； P⎯⎯压力修正系数，在标准状态下，为 1.0。 其中 h2 = il0TP 式中 l0 ⎯⎯空气管的当量长度，m； l0 = 55.5 KD 1.2
式中K长度换算系数,查表可得 D空气管道的管径,m。 C鼓风机所需的压力H 式中hy曝气装置的安装深度,mm h,曝气装置的阻力,mmH2O加,一般根据产品样本或试验数据确定。 d鼓风机的选择及鼓风机房的设计 ①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;变速离心风机可自控: 轴流式通风机:风压较小(<1.2m以下),一般用于浅层曝气 ②在同一供气系统中,应尽可能地选用同一型号的鼓风机,并注意备用 一般:当工作鼓风机≤3台时,备用1台 当工作鼓风机≥4台时,备用2台。 ③噪音防护:在鼓风机的进风和送风的管道上,安装消声器 ④鼓风机房的设计: 平面布置:基础设计:供电:防噪声措施 其它附属设施—机器间、值班室、配电室等 六、二次沉淀池的计算与设 沉池的作用是:分离泥水、澄清混合液、浓缩和回流活性污泥。其工作性能的好坏,对活性污泥处 理系统的出水水质和回流污泥的浓度有直接影响 1、与初沉池相比,二沉池的特点 ①活性污泥混合液的浓度较高,有絮凝性能,其沉降属于成层沉淀 ②活性污泥的质量较轻,易产生异重流,因此,其最大允许的水平流速(对平流式、辐流式而言)或上 升流速(竖流式)都应低于初沉池 ③由于二沉池还起着污泥浓缩的作用,所以需要适当增大污泥区的容积 2、设计计算的主要内容 池型的选择:②沉淀池(澄清区)面积:③有效水深的计算:④污泥区容积的计算:⑤污泥排放量 的计算等 3、二沉池池型的选择: 平流式、竖流式、辐流式: -斜板(管)沉淀池一一原则上不建议采用 带有机楲吸泥及排泥设施的辐流式沉淀池,比较适合于大型污水厂: -方形多斗辐流式沉淀池常用于中型污水厂 —竖流式或多斗式平流式沉淀池,则多用于小型污水厂。 4、二沉池的沉淀面积和有效水深的计算: 主要有:a、表面负荷法:b、固体通量法 a.表面负荷法 沉池的表面负荷是指单位面积所承受的水量 -表面负荷法计算二沉池面积和有效水深的公式: Q Q q
式中 K⎯⎯长度换算系数，查表可得； D⎯⎯空气管道的管径，m。 C.鼓风机所需的压力(H)： H = h1 +h2+ h3 +h4 式中 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。 d.鼓风机的选择及鼓风机房的设计 ①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；变速离心风机可自控； ⚫ 轴流式通风机：风压较小(<1.2m 以下)，一般用于浅层曝气。 ②在同一供气系统中，应尽可能地选用同一型号的鼓风机，并注意备用； 一般：当工作鼓风机 3 台时，备用 1 台； 当工作鼓风机 4 台时，备用 2 台。 ③噪音防护：在鼓风机的进风和送风的管道上，安装消声器； ④鼓风机房的设计： 平面布置； 基础设计； 供电； 防噪声措施； 其它附属设施⎯⎯机器间、值班室、配电室等。 六、二次沉淀池的计算与设计 二沉池的作用是：分离泥水、澄清混合液、浓缩和回流活性污泥。其工作性能的好坏，对活性污泥处 理系统的出水水质和回流污泥的浓度有直接影响。 1、与初沉池相比，二沉池的特点： ①活性污泥混合液的浓度较高，有絮凝性能，其沉降属于成层沉淀； ②活性污泥的质量较轻，易产生异重流，因此，其最大允许的水平流速(对平流式、辐流式而言)或上 升流速（竖流式）都应低于初沉池； ③由于二沉池还起着污泥浓缩的作用，所以需要适当增大污泥区的容积。 2、设计计算的主要内容： ①池型的选择；②沉淀池（澄清区）面积；③有效水深的计算；④污泥区容积的计算；⑤污泥排放量 的计算等。 3、二沉池池型的选择： ⎯⎯平流式、竖流式、辐流式； ⎯⎯斜板（管）沉淀池——原则上不建议采用； ⎯⎯带有机械吸泥及排泥设施的辐流式沉淀池，比较适合于大型污水厂； ⎯⎯方形多斗辐流式沉淀池常用于中型污水厂； ⎯⎯竖流式或多斗式平流式沉淀池，则多用于小型污水厂。 4、二沉池的沉淀面积和有效水深的计算： 主要有：a、表面负荷法；b、固体通量法 a.表面负荷法 ⎯⎯二沉池的表面负荷是指单位面积所承受的水量； ⎯⎯表面负荷法计算二沉池面积和有效水深的公式： q Q A max = q t A Q t H = = max
A二沉池的面积,m2 Qma废水最大时流量,m3h H澄清区水 二沉池的水力停留时间,h *关于q值 q一般为0.7~1.8m3m2h q与污水性质有关:当污水中无机物含量较高时,可采用较高的q值:当污水中含有的溶解性有机物 较多时,则q值宣低 混合液污泥浓度对q值的影响较大,当污泥浓度较高时,应采用较小的q值:反之。则可采用较高的 q值。可以参见下 MLSS (mg/L) q(m/mh) 2000 1.8 3000 126 101 5000 0.79 0.65 7000 0.50 关于Qm: 的沉淀面积以最大时流量作为设计流量,二不考虑回流污泥量: ●但二沉池的某些部位则需要包括回流污泥的流量在内,如进水管(渠)道、中心管等 **关于澄清区水深 通常按沉淀时间来确定,沉淀时间一般取值为1.5~2.5h。 b.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, kgS/m2d A=(1+R)Qm·X/G,G,-固体通量,k8Smh -对于连续流的二沉池,悬浮固体的下沉速度为由于沉淀池底部排泥导致的液体下沉速度,以及在重力 作用下悬浮固体的自沉速度之和: 一般二沉池的G值为140~1600kgSm2d;如果是斜板二沉池,则G值可大到180-195kgSm2ad -有效水深同样按水力停留时间来定。 5、池边水深: 为了保证二沉池的水力效率和有效容积,池的水深和直径应保持一定的比例关系,一般要求 沉池直径(m) 池边水深(m) 10~20 20~30 >30 4.0 6、出水堰负荷 二沉池的出水堰负荷,一般可以在1.5-29L加ms之间选取 污泥斗的计算
A⎯⎯二沉池的面积，m 2； Qmax⎯⎯废水最大时流量，m 3 /h； q⎯⎯水力表面负荷，m 3 /m2 .h； H⎯⎯澄清区水深，m； t⎯⎯二沉池的水力停留时间，h。 *关于 q 值： ⚫ q 一般为 0.71.8 m 3 /m2 .h； ⚫ q 与污水性质有关：当污水中无机物含量较高时，可采用较高的 q 值；当污水中含有的溶解性有机物 较多时，则 q 值宜低； ⚫ 混合液污泥浓度对 q 值的影响较大，当污泥浓度较高时，应采用较小的 q 值；反之。则可采用较高的 q 值。可以参见下表： MLSS（mg/L） q（m 3 /m2 .h） 2000 1.8 3000 1.26 4000 1.01 5000 0.79 6000 0.65 7000 0.50 **关于 Qmax： ⚫ 二沉池的沉淀面积以最大时流量作为设计流量，二不考虑回流污泥量； ⚫ 但二沉池的某些部位则需要包括回流污泥的流量在内，如进水管（渠）道、中心管等。 ***关于澄清区水深： ⚫ 通常按沉淀时间来确定，沉淀时间一般取值为 1.52.5h。 b.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； ⎯⎯ ( ) A R Q X Gt = + 1 max ， Gt ⎯⎯固体通量，kgSS/m2 .d； ⎯⎯对于连续流的二沉池，悬浮固体的下沉速度为由于沉淀池底部排泥导致的液体下沉速度，以及在重力 作用下悬浮固体的自沉速度之和； ⎯⎯一般二沉池的 Gt值为 140160 kgSS/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。 5、池边水深： 为了保证二沉池的水力效率和有效容积，池的水深和直径应保持一定的比例关系，一般要求： 二沉池直径（m） 池边水深（m） 1020 3.0 2030 3.5 >30 4.0 6、出水堰负荷 二沉池的出水堰负荷，一般可以在 1.52.9L/m.s 之间选取。 7、污泥斗的计算