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1、4.9 活性污泥处理系统的工艺设计,4.9.1 概述4.9.2 曝气池（区）容积的计算4.9.3 曝气系统与空气扩散装置的计算与设计4.9.4 污泥回流系统的设计与剩余污泥处置,4.9.1 概述,应把整个系统作为整体来考虑，包括曝气池、二沉池、曝气设备、回流设备等，甚至包括剩余污泥的处理处置。,1、主要设计内容（1）工艺流程选择；（2）曝气池容积和构筑物尺寸的确定；（3）二沉池澄清区、污泥区的工艺设计；（4）供氧系统设计；（5）污泥回流设计。,3应确定的主要参数 1）Ns MLSS（MLVSS）R SVI SV 2）K2 Y Kd a b,2、原始资料与数据 1）水量：曝气时间t6h，曝气池设
2、计流量为Q平均日；曝气时间t36h，曝气池设计流量为KdQ平均日（最大平均日）；曝气时间t2h，曝气池设计流量为KzQ平均日；2）进出水水质：BOD5、BODu、COD、SS、TN、TP,工艺流程的选择,需要调查研究和收集的基础资料：1.污水的水量水质资料 水量关系到处理规模，多种方法分析计算，注意收集率和地下水渗入量；水质决定选用的处理流程和处理程度。2.接纳污水的对象资料 3.气象水文资料 4.污水处理厂厂址资料 厂址地形资料；厂址地质资料。5.剩余污泥的出路调研,4.9.2 曝气池（区）容积的计算 方法一（按BOD-污泥负荷）,（4-12）,（4-93）,1Ns的确定1）完全混合式曝气池
3、,（4-41）,式中：K20.01680.0281,而工业废水K2值见表-17（P170）。对于城市污水：Ns0.30.5（kgBOD5/kgMLSSd）,则90，SVI80150,如何确定？,2）推流式曝气池,按经验计算式计算,根据Ns值，复核SVI值是否在恰当范围。如果要求硝化，则应复核使c3d,（4-96）,(4-25),1供氧的经济性与可能性 X太高，粘滞性，O2的扩散阻力增大，扩散器的动力费用,X太高，需氧量太大，扩散器的供氧能力活性污泥的需氧，满足不了活性污泥对氧的需要。X太高，既不经济也不可能,2活性污泥的凝聚沉淀性能 XXr，而Xr与活性污泥的沉淀性能、浓缩时间有关,Xr与SV
4、I成反比，当SVI100，则Xr在800012000mg/L之间,2X的确定 X高 V小，但X不能太高。X大小应考虑以下三个因素,3二沉池与污泥回流设备的造价 X太高，二沉池负荷大，二沉池造价高 X太高，RQ回流污泥量大，回流污泥设备的造价与动力费用,X的确定（1）进入二沉池的污泥量应等于从二沉池流出的污泥量：,（4-98）,（4-99）,不同工艺典型值见表418 P172,劳麦法,曝气池（区）容积的计算 方法二根据污泥龄（C）,C 高负荷0.22.5d，中负荷515d，低负荷2030d；Y0.40.8Kd0.040.075，注意温度修正,根据某种工艺的经验停留时间和经验去除率，确定曝气池的水
5、力停留时间。,例如：流量200m3/h，曝气池进水BOD浓150mg/L,出水要求为15mg/L，采用多点进水，求曝气池容积。多点进水经验去除率：85%90 经验停留时间：35h 取停留时间为4.5h，则曝气池容积：V2004.5m3=900m3,曝气池（区）容积的计算（工程上）根据经验水力停留时间（t）,1活性污泥需氧量（RO2）与曝气设备供气量（Gs）的计算1）需氧量计算（1）日平均需氧量,（2）最大时需氧量（O2）max,2）供气量（Gs）计算（1）计算Csb,4.9.3 曝气系统与空气扩散装置的计算与设计,（2）求曝气设备在标准条件下脱氧清水中的供氧量R0 日平均供氧量R0,最大时供氧
6、量（R0）max,（4-84）,（3）求曝气设备供气量Gs 平均时供气量,（m3/h）,（4-70）,最大时供气量（Gs）max,（m3/h）,1）空气扩散装置（曝气器）的选定与布置：要求EA、EP较高，且不易堵塞2）空气管道系统的计算与设计（1）经济流速：主干管、干管：1015 m/s 竖管、支管：45 m/s 然后根据Q、V查附录二求出对应的管径（2）阻力损失计算,KPa（1.5mH2O柱）,4.9 Kpa（4.99.8）KPa,式中：h1沿程阻力损失，查附录三求出 h2局部阻力损失，换算成当量长度L0来计算,2鼓风曝气系统的计算与设计,K是长度换算系数表（4-23）（P176）,由计算长
7、度L来查附录三，求出h管。,（4-102）,（3）鼓风曝气压缩空气的绝对压力P,（4-104）,式中：h1管路沿程阻力损失（Pa）h2管路局部阻力损失（Pa）h3曝气器的阻力损失（Pa）查产品样本 h4曝气器安装深度（9.8103 Pa）h5所在地区的大气压（Pa）（4）空压机所需压力H,估算空压机所需压力P=,（5）鼓风机的选择,同型号：3台 备用1台 4台 备用2台,1.5mH2O柱,3 机械曝气装置的设计1）选择叶轮型式2）确定叶轮直径与轴功率,3）其它要求,叶轮速度和淹没深度应可调,（1）回流污泥量的计算（QR）,（4-105）,SVI、X、Xr三者之间关系见(表4-24)SVI会在一
8、定范围内变化，要维持一定的X，则R就应加以调整变化 同时X也需要根据进水负荷的变化而加以调整，为调整X也需要调整R,（4-106）,设计按Rmax设计，并有能在较小R条件下工作的可能性，使R可以调整,4.9.4 污泥回流系统的设计与剩余污泥处置,1、污泥回流系统的设计,（2）污泥提升设备的选择与设计 污泥泵（主要是轴流泵）效率高、运行稳定，不会破坏活性污泥絮体。设回流污泥泵站，适用于大、中型污水厂,空气提升器 设在二沉池排泥井或曝气池进口处的污泥井内 一座污泥回流井设一台空气提升器，并只接受一座二沉池污泥斗来的污泥 升液筒在井内的最小淹没水深h1（mm）见（图4-86）,（4-107）,式中：
9、n密度系数，一般为22.5 h2需提升的高度,空气用量Qu（35）Qmax提升污泥量（查设计手册）,螺旋泵,优点：效率高，节省能耗，应用广泛 不堵塞，维护管理方便 转速较慢，不会打碎活性污泥絮体 无其它附属设备，直接设在曝气池与二沉池之间 变速控制流量缺点：占地较大,(1)剩余污泥量,（4-21）,（4-112）,（4-113）,2、剩余污泥及其处置,将含水率为99的剩余污泥送入浓缩池浓缩成含水率为（9697）的污泥，再与初沉池污泥一起去进行厌氧消化 剩余污泥（99）浓缩与初沉池污泥相混合，并投加混凝剂后采用机械脱水。,(2)剩余污泥的处置,5.二沉池的设计,2)特点(1)同时具有泥水分离和污
10、泥浓缩的二种功能，要求池表面积A较大(2)进入的混合液污泥浓度高，且具有絮凝性，属于成层沉淀(3)因为活性污泥质轻，出流堰负荷比初沉池小，为1.7L/ms，初沉池为2.9 L/ms,1),同时,5mm/s 7mm/s,二沉池进水口,(4)静水压力排泥的静水头0.9mH2O柱,3),(1)沉淀池表面积 A,式中：u成层沉淀之沉速，0.20.5mm/s,查（表4-25）(P181),（4-114）,(2)澄清区水深H1,式中：t水力停留时间（h），一般为11.5h,（4-115）,(3)污泥区容积V,设计二沉池贮泥时间为2h,(4)圆筒部分污泥区高度H2,(5)池边水深（有效水深）H H H1+H
11、2+h2 H1H20.3 澄清区 污泥区 缓冲层,(6)池总高度H总H总 H+h1+h3+h4 池边水深 超高 池中心与池边落差 污泥斗高度 6.曝气沉淀池各部分尺寸的确定 1)池体（1）D20m（一般15m），受充氧能力和搅拌能力的限制D不能过大（2）H水深5m，太深，搅拌不好，池底易于积泥 结构尺寸的要求：（3）h3（沉淀区水深）12m，过小就会影响上升水流的稳定（4）曝气筒保护高度0.81.20m（5）曝气筒直壁段高度h2导流区高度h1 且（h2h1）0.414B（B为导流区宽度）,h3,H,h1,h2,V2,V3,V4,V1,2)回流窗,回流窗总长度为曝气筒周长的30，其调节高度为50
12、150mm3)导流区,4)V42040mm/s,确定回流缝的宽度b，b一般取值为150300mm，顺流圈长度L0.40.6m。该结构形式为防止曝气区混合液和气泡窜入污泥回流区，干扰沉淀；同时要使回流污泥顺利回流入曝气区。,5)池底斜壁与水平呈456)结构容积系数为（35）,回流缝设计：先确定回流缝的宽度b（150300mm）确定顺流圈长度L0.40.6m校核回流缝内流速V4（2040mm/s）,则,1)出水总的BOD5溶解性BOD5非溶解性BOD5（Se）2)出水中SS Ce 2030mg/L（Xe）,3),（4-116）,式中：Ce出水中SS浓度（mg/L）Xa活的微生物在出水SS中所占比例,b微生物自身氧化率（Kd）：0.050.10 kg/kgd（d1）,7.处理水的水质,1.42氧化1g微生物体所需氧量1.42g C5H7NO2+5O2 5CO2+NH3+2H2O,113 160 1 X,5五天的BOD培养期,4)处理出水中总BOD5值：,Se值是从滤后水样测出的，则出水总的BOD5值应按（4-117）计算得出 Se值是从静沉的水样测出，则Ce值从静沉下污泥中测 出，总的BOD5按（4-117）计算得出 Se值是从搅拌过的水样中测出，则测出的Se值即为总的BOD5,（4-117）,
