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文檔簡介
1、5、活性污泥系統(tǒng)的工藝計算與設計一、設計應掌握的基礎資料 進行活性污泥系統(tǒng)的工藝計算和設計時,首先應比較充分地掌握與廢水、污泥有關的原始資料并確定設計的基礎數(shù)據(jù),主要有:廢水的水量、水質及其變化規(guī)律;對處理后出水的水質要求;對處理中產(chǎn)生的污泥的處理要求; ¾¾以上屬于設計所需要的原始資料污泥負荷率與BOD5的去除率;混合液濃度與污泥回流比。 ¾¾以上屬于設計所需的基礎數(shù)據(jù) 對生活污水和城市污水以及與其類似的工業(yè)廢水,已有一套成熟和完整的設計數(shù)據(jù)和規(guī)范,一般可以直接應用;對于一些性質與生活污水相差較大的工業(yè)廢水或城市廢水,一般需要通過試驗來確定有關的設計參
2、數(shù)。二、工藝計算與設計的主要內(nèi)容 活性污泥系統(tǒng)由曝氣池、二次沉淀池及污泥回流設備等組成。 其工藝計算與設計主要包括:1)工藝流程的選擇;2)曝氣池的計算與設計;3)曝氣系統(tǒng)的計算與設計;4)二次沉淀池的計算與設計;5)污泥回流系統(tǒng)的計算與設計。三、工藝流程的選擇 主要依據(jù):廢水的水量、水質及變化規(guī)律;對處理后出水的水質要求;對處理中所產(chǎn)生的污泥的處理要求;當?shù)氐牡乩砦恢?、地質條件、氣候條件等;當?shù)氐氖┕に揭约疤幚韽S建成后運行管理人員的技術水平等;工期要求以及限期達標的要求;綜合分析工藝在技術上的可行性和先進性以及經(jīng)濟上的可能性和合理性等;對于工程量大、建設費用高的工程,則應進行多種工藝流程的
3、比較后才能確定。四、曝氣池的計算與設計1、主要內(nèi)容:曝氣池容積的計算; 需氧量和供氣量的計算; 池體設計。2、曝氣池容積的計算:(1)計算方法與計算公式 常用的是有機負荷法,有關公式有: ; ; ¾¾的去除率,%;¾¾進水的濃度,或;¾¾出水的濃度,或;¾¾去除的濃度,或;¾¾曝氣池的容積,;¾¾進水設計流量,;¾¾,或;¾¾的污泥去除負荷,;¾¾的容積去除負荷,;¾¾比值,一般取值為0.70.8
4、;¾¾,或;¾¾水力停留時間或曝氣時間,。(2)設計參數(shù)的選擇 在進行曝氣池容積計算時,應在一定范圍內(nèi)合理地確定或和或值,以及處理效率、等參數(shù)。表1 部分活性污泥法處理城市廢水的設計參數(shù) 一般對于生活污水及性質與其相似的廢水,采用上表中的數(shù)據(jù)時,SVI值可能介于80150之間,污泥沉淀性能良好,出水水質也會較好。3.需氧量與供氣量的計算(1)需氧量: (kgO2/d) 但應注意:由于一日內(nèi)進入曝氣池的廢水量和BOD5的濃度是變化的,所以計算時,還應考慮最大時需氧量(O2)max: (kgO2/h)(2)供氣量: 供氣量應按鼓風曝氣型式或機械曝氣型式兩種情
5、況分別求定。但應注意: 日平均供氣量(Gs); 最大時供氣量(Gs)max:(O2)max Þ (R0)max Þ (Gs)max; 最小時供氣量(Gs)min:一般(Gs)min = 0.5Gs;4.池體尺寸設計:l 單元數(shù):不小于2組;l 廊道數(shù):不少于3個;l 廊道長、寬、高:長 = (510) 寬,深度一般為45米,超高0.5米;l 進出水以及污泥回流方式的設計;l 曝氣裝置的安裝方式與位置;l 其它附屬物的設計(消泡管等)。五、曝氣系統(tǒng)的計算與設計(只介紹鼓風曝氣系統(tǒng)的計算與設計) 鼓風曝氣系統(tǒng)包括鼓風機、空氣輸送管道和曝氣裝置。主要內(nèi)容有:選擇曝氣裝置,并對其進
6、行布置;計算空氣管道;確定鼓風機的型號及臺數(shù)。1.曝氣裝置的選定及布置:a.一般要求: 具有較高的氧利用率(EA)和動力效率(Ep),節(jié)能效果好; 不易堵塞和破損,出現(xiàn)故障時易于排除,便于維護管理; 結構簡單,工程造價低。 同時還應考慮:廢水水質、地區(qū)條件以及曝氣池的池型、水深等。b.計算所需曝氣裝置的數(shù)目: 根據(jù)總供氣量以及每個曝氣裝置的通氣量、服務面積以及曝氣池的質地總面積等,即可求得。c.曝氣裝置的布置: 沿池壁的一側布置; 相互垂直呈正交式布置; 呈梅花形交錯布置。2.空氣管道的計算與設計a.一般規(guī)定: 小型廢水處理站的空氣管道系統(tǒng)一般為枝狀,而大、中型廢水處理廠則宜采用環(huán)狀管網(wǎng),以保
7、證安全供氣; 空氣管道可敷設在地面上,接入曝氣池的管道應高出池水面0.5m,以免發(fā)生回水現(xiàn)象; 空氣管道的設計流速,干、支管為1015m/s,豎管、小支管為45m/s。b.空氣管道的計算: 空氣通氣管道和曝氣裝置的壓力損失一般控制在14.7kPa以內(nèi),其中空氣管道的總損失控制在4.9kPa以內(nèi),曝氣裝置的阻力損失為4.99.8kPa。*計算步驟: 根據(jù)流量(Q)、流速(v)選定管徑(D),如圖1所示; 計算和校核壓力損失; 再調整管徑; 重復上述步驟。*空氣管道的壓力損失(h)的求定: h = h1 +h2式中 h1¾¾空氣管道的沿程阻力,mmH2O; h2¾
8、190;空氣管道的局部阻力,mmH2O。其中 h1 = i×l×aT×aP式中 i¾¾空氣管道單位長度的阻力,根據(jù)Q、v查表可得,mmH2O/m; l¾¾空氣管道得長度,m; aT¾¾空氣容重修正系數(shù),20°C時,aT = 1; 30°C時,aT =0.98; aP¾¾壓力修正系數(shù),在標準狀態(tài)下,為1.0。其中 h2 = i×l0×aT×aP式中 l0 ¾¾空氣管的當量長度,m; l0 = 55.5 ×K&
9、#215;D1.2式中 K¾¾長度換算系數(shù),查表可得; D¾¾空氣管道的管徑,m。C.鼓風機所需的壓力(H): H = h1 +h2+ h3 +h4式中 h3¾¾曝氣裝置的安裝深度,mm; h4¾¾曝氣裝置的阻力,mmH2O/m,一般根據(jù)產(chǎn)品樣本或試驗數(shù)據(jù)確定。d.鼓風機的選擇及鼓風機房的設計根據(jù)設計風量和風壓來選擇鼓風機:l 羅茨鼓風機:噪音大,必須采取消聲措施,一般用于中、小型污水廠;l 離心式鼓風機:噪音較小,效率較高,適用于大、中型污水廠;變速離心風機可自控;l 軸流式通風機:風壓較小(<1.2m以下
10、),一般用于淺層曝氣。在同一供氣系統(tǒng)中,應盡可能地選用同一型號的鼓風機,并注意備用; 一般:當工作鼓風機 £ 3臺時,備用1臺; 當工作鼓風機 ³ 4臺時,備用2臺。噪音防護:在鼓風機的進風和送風的管道上,安裝消聲器;鼓風機房的設計: 平面布置; 基礎設計; 供電; 防噪聲措施; 其它附屬設施¾¾機器間、值班室、配電室等。六、二次沉淀池的計算與設計 二沉池的作用是:分離泥水、澄清混合液、濃縮和回流活性污泥。其工作性能的好壞,對活性污泥處理系統(tǒng)的出水水質和回流污泥的濃度有直接影響。1、與初沉池相比,二沉池的特點: 活性污泥混合液的濃度較高,有絮凝性能,其沉
11、降屬于成層沉淀; 活性污泥的質量較輕,易產(chǎn)生異重流,因此,其最大允許的水平流速(對平流式、輻流式而言)或上升流速(豎流式)都應低于初沉池; 由于二沉池還起著污泥濃縮的作用,所以需要適當增大污泥區(qū)的容積。2、設計計算的主要內(nèi)容: 池型的選擇;沉淀池(澄清區(qū))面積;有效水深的計算;污泥區(qū)容積的計算;污泥排放量的計算等。3、二沉池池型的選擇:¾¾平流式、豎流式、輻流式;¾¾斜板(管)沉淀池原則上不建議采用;¾¾帶有機械吸泥及排泥設施的輻流式沉淀池,比較適合于大型污水廠;¾¾方形多斗輻流式沉淀池常用于中型污水廠;¾
12、;¾豎流式或多斗式平流式沉淀池,則多用于小型污水廠。4、二沉池的沉淀面積和有效水深的計算:主要有:a、表面負荷法;b、固體通量法a.表面負荷法¾¾二沉池的表面負荷是指單位面積所承受的水量;¾¾表面負荷法計算二沉池面積和有效水深的公式: A¾¾二沉池的面積,m2;Qmax¾¾廢水最大時流量,m3/h;q¾¾水力表面負荷,m3/m2.h;H¾¾澄清區(qū)水深,m;t¾¾二沉池的水力停留時間,h。*關于q值:l q一般為0.71.8 m3/m2.h;l q
13、與污水性質有關:當污水中無機物含量較高時,可采用較高的q值;當污水中含有的溶解性有機物較多時,則q值宜低;l 混合液污泥濃度對q值的影響較大,當污泥濃度較高時,應采用較小的q值;反之。則可采用較高的q值??梢詤⒁娤卤恚篗LSS(mg/L)q(m3/m2.h)20001.830001.2640001.0150000.7960000.6570000.50*關于Qmax:l 二沉池的沉淀面積以最大時流量作為設計流量,二不考慮回流污泥量;l 但二沉池的某些部位則需要包括回流污泥的流量在內(nèi),如進水管(渠)道、中心管等。*關于澄清區(qū)水深:l 通常按沉淀時間來確定,沉淀時間一般取值為1.52.5h。b.固體
14、通量法¾¾固體通量也稱固體面積負荷,是指單位時間內(nèi)通過單位面積的固體質量,kgSS/m2.d;¾¾,¾¾固體通量,kgSS/m2.d; ¾¾對于連續(xù)流的二沉池,懸浮固體的下沉速度為由于沉淀池底部排泥導致的液體下沉速度,以及在重力作用下懸浮固體的自沉速度之和;¾¾一般二沉池的Gt值為140160 kgSS/m2.d;如果是斜板二沉池,則Gt值可大到180195 kgSS/m2.d;¾¾有效水深同樣按水力停留時間來定。5、池邊水深: 為了保證二沉池的水力效率和有效容積,池的水深和
15、直徑應保持一定的比例關系,一般要求:二沉池直徑(m)池邊水深(m)10203.020303.5>304.06、出水堰負荷 二沉池的出水堰負荷,一般可以在1.52.9L/m.s之間選取。7、污泥斗的計算¾¾污泥斗的作用是貯存和濃縮沉淀后的污泥;(由于活性污泥易因缺氧而失去活性而腐敗,因此污泥斗容積不能過大)¾¾污泥斗內(nèi)的平均污泥濃度(Xs)為: Xs = 0.5(X+Xr)¾¾污泥斗容積(Vs)為:Vs = T(1+R)QX/0.5(X+Xr);¾¾對于分建式沉淀池,一般規(guī)定污泥斗的貯泥時間為2h,所以污泥斗容
16、積為:RQ, Xr Dx(1+R)Q, X Vs = 4(1+R)QX/(X+Xr)式中 Q¾¾日平均廢水流量,m3/h; X¾¾混合液污泥濃度,mgSS/L; Xr¾¾回流污泥濃度,mgSS/L; R¾¾回流比; Vs¾¾污泥斗容積,m3。*關于Xr:1) (Xr)max = 106/SVI (mgSS/L);2) Xr = X(1+R)/R RQXr + Dx = (1+R)QX由于Dx相對于(1+R)QX來說很小,如果認為可以忽略不計時,則有:Xr = X(1+R)/R3)注意:動力學第三
17、導出方程: 若將 代入,則:1/qc = 0,即qc®¥8、污泥排放量的計算:即:應注意:Dxv 是以VSS計的,應換算成SS。9、污泥含水率與污泥濃度: 若可以假定在一定范圍內(nèi),混合液的比重為1.0g/ml,則: 含水率為99%,則污泥濃度為10 gSS/L, Þ 10,000mg/L 99.5% 5 gSS/L, Þ 5,000mg/L 98% 20 gSS/L, Þ 20,000mg/L 99.8% 2 gSS/L, Þ 2,000mg/L 例:Dx = 1000kgSS/d, 若含水率為99%, 則V1 = 100m3/d;
18、99.5%, 則V2 = 200m3/d; 99%, 則V3 = 50m3/d;若經(jīng)機械壓濾(如帶式壓濾機等)之后,一般泥餅的含水率為80%,則每天泥餅的產(chǎn)量為5000kg。七、污泥回流系統(tǒng)的技術與設計l 污泥回流量的計算;l 污泥回流設備的選擇與設計1、 污泥回流量的計算:¾¾污泥回流是關系到處理效果的重要設計參數(shù),應根據(jù)不同的水質、水量以及運行方式,確定適宜的回流比;¾¾也可利用公式 來計算;¾¾在設計時,應按最大回流比設計,并保證其具有在較小回流比時工作的可能性,以便使回流比在一定范圍內(nèi)可以調節(jié)。2、 污泥回流設備的選擇與設計&
19、#190;¾常用的污泥提升設備是污泥泵;¾¾大、中型污水處理廠,一般采用螺旋泵或軸流式污泥泵;¾¾小型污水處理廠,一般采用小型潛污泵或空氣提升器。八曝氣沉淀池的計算與設計活性污泥法的運行管理及常見問題一、 活性污泥系統(tǒng)的啟動與試運行活性污泥的培養(yǎng)與馴化¾¾接種污泥:同類污水廠的剩余污泥;糞便污水等。¾¾方法:全流量連續(xù)直接培養(yǎng)法;流量分階段直接培養(yǎng)法;間歇培養(yǎng)法;活性污泥的馴化: a.異步馴化法; b.同步馴化法活性污泥系統(tǒng)的試運行¾¾試運行的目的是確定最佳的運行條件;¾
20、190;作為變數(shù)考慮的因素:MLSS、空氣量、污水注入方式;如是吸附再生法,則吸附與再生的時間比;N、P的投加。¾¾根據(jù)上述各種參數(shù)的組合運行結果,找出最佳運行條件。二、 對活性污泥系統(tǒng)中重要運行參數(shù)的調節(jié)與觀測1、對活性污泥狀況的鏡檢觀察2、對曝氣時間(HRT)的調節(jié)3、對供氣量的調節(jié)l 供氣電耗占整個廢水處理廠的電耗的一半以上(5060%);l 保證充氧出口處的DO ³ 2mg/L;其次要保證混合攪拌的要求;l 氣水比一般為37:1(處理城市廢水的傳統(tǒng)活性污泥法);l 對于水質、水量相對穩(wěn)定的大型廢水處理廠,每年春秋各調節(jié)一次。4、SV的測定與調節(jié)l 使MLS
21、S值經(jīng)常處于最佳范圍內(nèi)是運行管理的重要內(nèi)容之一;l MLSS的測定需時較長,一般以SV值作為評定MLSS值的指標;l 每座污水處理廠可以有自己的最佳SV值;l SV值可以通過調節(jié)剩余污泥的排放量來控制;l SV值的測定,一般要求每班測一次,每天34次;l 結合MLSS 則可以得出SVI值。5、剩余污泥排放量的調節(jié)6、回流污泥量的調節(jié)三、活性污泥系統(tǒng)的水質管理A、曝氣池的水質管理(1)水質管理監(jiān)測項目水溫:1530°C, 一般要求不高于35°C或低于10°C;pH值:6.58.5,最佳7.27.4,一般不>9.5和<4.0;DO:DO>0.3mg/
22、L時,即可正常進行反應;但一般要求入口處不低于0.5 mg/L,出口處應高于2.0 mg/L;SV: MLSS、MLVSS:Xr:用于確定回流污泥量和屬于污泥量,一般在700012000mg/L;SVI:沉降性能,60150;LsrBOD和LvrBOD:污泥齡(qc):HRT:(2)生物相鏡檢觀察: 一般來說,主要鏡檢活性污泥中的原生動物,其是指示性生物,根據(jù)在混合液中出現(xiàn)的原生動物的種屬及其數(shù)量,可以大體地判斷出廢水凈化的程度和活性污泥的狀態(tài)?;钚晕勰嗌L正常、凈化功能強,出水水質良好時,主要是有柄著生型的纖毛蟲,如鐘蟲等;活性污泥生長不好、有機負荷高,DO含量低,細菌多以游離狀態(tài)存在時,出
23、現(xiàn)的原生動物則主要是游泳型的纖毛蟲,如草履蟲、腎形蟲等;DO不足時,可能出現(xiàn)的原生動物數(shù)量較少,主要有扭頭蟲等,它們的出現(xiàn)說明已出現(xiàn)厭氧反應,產(chǎn)生了H2S氣體;曝氣過度時,活性污泥絮體呈細小分散狀,出現(xiàn)的原生動物主要是一些小型變形蟲。c.二沉池的水質管理*水質管理監(jiān)測項目:pH值:略低于曝氣池出水,一般6.87.2;透明度:一般在30度以上,水質較好時可高于50度;SS:低于30mg/L;BOD5(COD):BOD5<30mg/L,,COD<100mg/L;DO:q表面水力負荷:1.01.5m3/m2.h出水堰的水力負荷:不大于1.7L/m.s;HRT:1.52.5h;大腸菌值:應
24、小于1000個/ml。四 活性污泥系統(tǒng)的常見異?,F(xiàn)象及其對策A. 曝氣池的異?,F(xiàn)象及對策1)混合液DO不足¾¾現(xiàn)象:活性污泥呈灰黑色、污泥發(fā)生厭氧反應,污泥中出現(xiàn)硫細菌,出水水質惡化;¾¾原因:1)負荷量增高;2)曝氣不足;3)工業(yè)廢水的流入等;¾¾對策:1)控制負荷量;2)增大曝氣量;3)切斷或控制工業(yè)廢水的流入。2)SV值異常:a.污泥沉淀3060分鐘后呈層狀上?。ㄎ勰嗌细。?#190;¾多發(fā)生在夏季;¾¾硝化作用導致在二沉池中被還原成N2,引起污泥上?。?#190;¾對策:1)減少污泥在二
25、沉池的HRT;2)減少曝氣量。b.在沉淀后的上清液中含有大量的懸浮微小絮體,出水透明度下降。¾¾原因:污泥解體¾¾曝氣過度;負荷下降,活性污泥自身氧化過度;¾¾對策:減少曝氣;增大負荷量c.泥水界面不明顯¾¾原因:高濃度有機廢水的流入,使微生物處于對數(shù)增長期;¾¾污泥形成的絮體性能較差;¾¾對策:降低負荷;增大回流量以提高曝氣池中的MLSS,降低F/M值。3)SVI值異常¾¾原廢水水質的變化和運行管理不善都會使SVI異常。異?,F(xiàn)象原因具體原因SVI值異常升
26、高原廢水水質變化1、 水溫降低;2、 pH值下降;3、 低分子量溶解性有機物的大量流入;4、 氮、磷等營養(yǎng)物不足;5、 腐敗廢水的大量流入;6、 消化池上清液大量流入;7、 原廢水的SS濃度太低;8、 有害物質流入。曝氣池管理不善9、 有機負荷過低或過高;10、混合液溶解氧不足;二沉池管理不善11、活性污泥在二沉池中停留時間過長;SVI值異常下降原廢水水質變化12、水溫上升;13、土、砂石等的流入;曝氣池管理不善14、有機負荷過低4)污泥膨脹¾¾是指活性污泥質量變輕、膨大,沉降性能惡化,在二沉池中不能正常沉淀下來,SVI異常增高,可達400以上。¾¾因絲
27、狀菌異常增殖而導致的絲狀菌性膨脹; 因粘性物質大量積累而導致的非絲狀菌性膨脹。¾¾絲狀菌性膨脹:主要是由于絲狀菌異常增殖而引起的,主要的絲狀菌有:球衣菌屬、貝氏硫細菌、以及正常活性污泥中的某些絲狀菌如芽孢桿菌屬等、某些霉菌;¾¾高粘性污泥膨脹: 多在低溫季節(jié)發(fā)生,主要現(xiàn)象是:廢水凈化效果良好,但污泥難于沉淀,污泥顆粒大量隨出水流失; 微生物表面為凝膠狀的多糖類物質所覆蓋; 主要原因:低的MLSS,高的BOD 負荷。¾¾污泥膨脹的主要對策:A殺滅絲狀菌,如投加氯、臭氧、過氧化氫等的藥劑;加殺菌藥劑B.改善、提高活性污泥的絮凝性,投加絮凝劑如:硫酸鋁等;加化學藥劑C.改善、提高活性污泥的沉降性、密實性,投加粘土、消石灰等;加化學藥劑D.加大回流污泥量并在其回流前進行再生性曝氣;加強曝氣E.使廢水經(jīng)
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