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1、3.3活性污泥降解有机物的规律,在其他条件一定的条件下，需要研究的几个核心问题：1.基质BOD浓度与其去除速度的关系2.污泥的增殖与BOD去除速度的关系3.耗氧速度与BOD去除速度的关系,一、基质浓度与其去除速度的关系1.莫诺(Monod)方程式Monod经过大量的试验研究，提出的微生物增长速度公式，也可以用来描述曝气池中活性污泥的增长速度。,式中：污泥的比增长速度，即单位质量的污泥在单位时间内的增长速度，t1；m活性污泥的最大比增长速度，t1；S曝气池中的BOD浓度，mg/L；Ks饱和常数，也称半速度常数，mg/L，即污泥增长速度达到最大速度一半时的BOD浓度,半速度常数确定图示,BOD的利
2、用速度与活性污泥浓度和BOD浓度的关系为：,dS/dtBOD降低的速度，t1；X活性污泥浓度，kg/m3；vmaxBOD的最大比降解速度，t1，即单位质量的活性污泥在单位时间内利用BOD的量。v:BOD的比降解速度,2.莫诺方程式的推论,（1）当SKs时，Ks与S相比可忽略不计，于是，可简化为,（2）在低底物条件下，SKs。于是 积分整理后，得,二、细菌净增长速度与BOD利用速度之间的关系,式中：dX/dt污泥的净增长速度，表示单位体积混合液内的活性污泥在单位时间内净增加的质量；Y增殖利用系数，也称产率系数，无量纲，表示利用单位质量的BOD所生成的污泥质量。dS/dtBOD降解的速度t1；Kd
3、活性污泥的自身氧化率，即微生物的分解（死亡）系数，t1；X曝气池污泥浓度，kg/m3。,Y值表示的是微生物增殖的总量，没有去除由于微生物内源呼吸作用而使其本身质量消亡的那一部分，所以，这个产率也称为合成产率。实测所得微生物增殖量，实际上都没有包括由于内源呼吸作用而减少的那部分微生物质量，也就是微生物的净增殖量，所以，这一产率称为表观产率，用Yobs表示。于是，上式可表达为,如果曝气池的有效体积为V，活性污泥微生物在曝气池内每天的净增殖量（以X表示）为：,dS/dt=(S0Se)/,=V/Q,c=VX/X,Nr=Q(S0Se)/VX,将上式代入：,得到：,BOD去除率与c的关系:,描述活性污泥法
4、的主要公式,结论：实际水处理中一般就是通过控制c 来取得不同的处理效率的。因为BOD的去除率为:,对于同一废水，进水的S0是固定的，所以去除率取决于出水的BOD浓度Se，也即去除率也仅与c 有关。,在活性污泥法中，污泥回流的目的就是在不增加曝气池体积的条件下增加c来增加去除率的。这可以比较与c的公式看出，如果没有污泥回流，则有c V/Q，此时的去除率在理论上也仅与c有关，但由于cV/Q，要想提高去除率，就要增加c，此时要么增加曝气池的体积，要么减少处理量。而有回流时tV/Q，cV/Qw，要想增加c 只要改变QW即可，既不需要增加曝气池的体积，也不需要改变处理量，同时可以很方便地通过调整QW来改
5、变去除率。,活性污泥法常数值,例子：某有机废水，S01000mg/L，K5d-1，Ks100mg/L，Y0.5，Kd0.05d-1，如果采用不同的c，会得到不同的出水BOD浓度和去除率。以c为横坐标，去除率和出水BOD浓度为纵坐标作图，可得右图所示的曲线。,从图中看出，随污泥龄的延长，出水中BOD的浓度下降，而去除率上升。当污泥龄小到一定程度时，虽然有一定的停留时间，但是出水BOD的浓度与进水相同，即去除率为零。,说明在活性污泥法中存在最小停留时间。即若停留时间小于此值，没有处理效果。最小污泥龄常用(c)min表示。(c)min即进出水BOD浓度相同时的c。,(c)min,(c)min计算公式
6、：,实际情况大多是S0Ks，所以有：,实际废水处理中所选的污泥龄不能小于最小污泥龄，否则没有处理效果，对于传统的活性污泥法，一般是c(2-20)(c)min 才能取得较好的处理效果。如果污泥的排放是在回流污泥中排放的，则cVX/QwXr，即要想确定c需要知道回流污泥的浓度和曝气池内的污泥浓度。,三、污泥负荷对需氧量的影响理论上，去除lkgBOD应消耗lkgO2。由于废水中有机物的存在形式及运转条件不同，需氧量有所不同。废水中胶体和悬浮状态的有机物首先被污泥表面吸附、水解、再吸收和氧化，其降解途径和速度与溶解性BOD不同。当污泥负荷大时，BOD在系统中的停留时间短，一些只被吸附而未经氧化的有机物
7、可能随污泥排出处理系统，使去除单位BOD的需氧量减少。,在低负荷情况下，有机物能彻底氧化，甚至过量自身氧化，因此需氧量单耗大。从需氧量看，高负荷系统比低负荷系统经济。过程总需氧量包括有机物去除(用于分解和合成)的需氧量以及有机体自身氧化需氧量之和，在工程上，常表示为：,式中：O2每日系统的需氧量，kg/d；a有机物代谢的需氧系数，kg/kg BOD；b污泥自身氧化需氧系数，kg/kg MLSSd；Nr去除负荷，kg BOD/kg MLSSd。,把Nr代入上式得：,等式两边除以Q(S0-Se)，得：,再把Nr代入，得：,即去除每单位质量BOD的需氧量随污泥负荷升高而减小。在活性污泥法中，一般a=0.250.76，平均0.47；b=0.100.37，平均0.17。,例题：某曝气池的污泥负荷为0.3kg/kg.d，已知Y=0.6,kd=0.07，MLVSS/MLSS=0.8,去除率为90%，求污泥的平均停留时间。,
