2022年活性污泥法的工艺设计及原理 .pdf
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1、活性污泥法工艺的设计与运行管理一、曝气池设计在进行曝气池容积计算时,应在一定范围内合理地确定污泥负荷(Ns )和污泥浓度( X)值,此外,还应同时考虑处理效率、污泥容积指数(SVI)和污泥龄等参数。设计参数的来源主要有两个途径,一是经验数据,另一个是通过实验获得。以生活污水为主体的城市污水,主要设计参数已比较成熟,可以直接取用于设计,但是对于工业废水,则应通过实验和现场实测以确定其各项设计参数。在工程实践中,由于受实验条件的限制,一般也可根据经验选取。1.曝气池容积的设计计算(1)污泥负荷的确定(2)混合液污泥浓度的确定2.需氧量和供气量的计算(1)需氧量(2)供气量影响氧转移的因素A.氧的饱
2、和浓度B.水温C.污水性质a.污水中含有的各种杂质对氧的转移产生一定的影响,将适用于清水的KLa 用于污水时,需要用系数进行修正。污水的 KLa = 清水的 KLa精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页修正系数 值可通过实验确定。一般 值为 0.8 0.85 。b.污水中的盐类也影响氧在水中的饱和度(Cs),污水Cs 值用清水Cs 值乘以值来修正, 值一般介于 0.90.97 之间。c.大气压影响氧气的分压,因此影响氧的传递,进而影响Cs。气压增高,Cs 值升高。对于大气压不是1.013 105Pa 的地区, Cs 值
3、应乘以压力修正系数 ,= 所在地区的实际气压/(1.013 105Pa )。d.对于鼓风曝气池,空气压力还与池水深度有关。安装在池底的空气扩散装置出口处的氧分压最大,Cs 值也最大。但随着气泡的上升,气压逐渐降低,在水面时,气压为 1.013 105Pa (即 1大气压),气泡上升过程中一部分氧已转移到液体中。鼓风曝气池内的 Cs 值应是扩散装置出口和混合液表面两处溶解氧饱和浓度的平均值。另外,氧的转移还和气泡的大小、液体的紊动程度、气泡与液体的接触时间有关。空气扩散装置的性能决定气泡直径的大小。气泡越小,接触面积越大,将提高 KLa 值,有利于氧的转移;但另一方面不利于紊动,从而不利于氧的转
4、移。气泡与液体的接触时间越长,越利于氧的转移。氧从气泡中转移到液体中,逐渐使气泡周围液膜的含氧量饱和,因而,氧的转移效率又取决于液膜的更新速度。紊流和气泡的形成、上升、破裂,都有助于气泡液膜的更新和氧的转移。从上述分析可见,氧的转移效率取决于气相中氧分压梯度、液相中氧的浓度梯度、气液之间的接触面积和接触时间、水温、污水的性质和水流的紊动程度等因素。供气量的计算1.空气扩散装置空气扩散装置的类型较多,目前应用较多的是微孔曝气器。该类型曝气器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页氧利用率高,阻力损失小,混合效果好,不易堵塞
5、,并且联接部位具有可靠、有效的密封性能。微孔曝气器直径为 215260mm ,服务面积为 0.30.8m2/ 个。根据曝气池池底面积和曝气器的服务面积,可以计算出所需曝气器的数量。2.曝气器管网设计曝气器的一般采用回环式管网布置(见图6-33),可使每个曝气器的进气压力相等,达到沿池面均匀曝气的效果。根据供气量和选取的流速计算空气管道的直径和阻力损失。空气干管流速一般取1015m/s ,支管流速取 5m/s。曝气池外采用焊接钢管,池内采用ABS 管连接。3.鼓风机的选择根据所需的供气量和空气管道的阻力损失选择鼓风机。鼓风机的升压(H) 微孔曝气器的膜片距曝气池液面的距离(H0)+ 阻力损失(
6、hf)。在缺少数据的情况下,也可按H H0 + 1(m) 估算。中、小型污水处理厂(站)一般选用罗茨鼓风机,大、中污水处理厂还可选用离心鼓风机。在同一供气系统中,应尽量选择同一型号的鼓风机。当工作鼓风机 3台时,备用 1台;工作鼓风机 4台时,备用 2台。鼓风机选好后,再按鼓风机的实际流量校核管网系统的流速和阻力,并进行适当调整。三、污泥回流设备的设计回流污泥量是关系到污水处理效果的重要设计参数,应根据不同的水质、水量和运行方式确定适宜的回流比回流比的大小取决于混合液污泥浓度和回流污泥浓度,而回流污泥浓度又与 SVI 有关。在曝气池的实际运行中,由于SVI 值在一定范围内变化,并且需精选学习资
7、料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 12 页要根据进水负荷的变化调整混合液污泥浓度,因此,在进行污泥回流设备的设计时,应按最大回流比设计,并使其具有在较小回流比时工作的可能性,以便使回流污泥量可以在一定幅度内变化。活性污泥的回流设备有提升设备和输泥管渠等,常用的污泥提升设备是污泥泵和空气提升器。污泥泵的型式主要有螺旋泵和轴流泵,其运行效率较高,可用于各种规模的污水处理工程。选择污泥泵时,应首先考虑的因素是不破坏污泥的特性,且运行稳定可靠等。空气提升器结构简单、管理方便,并可在提升过程中对污泥进行充氧,但效率较低,因此,常用于中、小型鼓
8、风曝气系统。四、二沉池设计二次沉淀池的作用是泥水分离,使混合液澄清,污泥浓缩,并且将分离的活性污泥回流到曝气池,由于水质、水量的变化,还要暂时贮存污泥。其工作性能对活性污泥处理系统的出水水质和回流污泥浓度有着直接的影响。初沉池的设计原则一般也适用于二次沉淀池,但由于进入二次沉淀池的活性污泥混合液浓度高,具有絮凝性,属于成层沉淀,并且密度小,沉速较慢,因此,设计二次沉淀池时,最大允许水平流速(平流式、辐流式)或上升流速(竖流式)都应低于初沉池。由于二次沉淀池起着污泥浓缩的作用,所以需要适当地增大污泥区容积。二次沉淀池设计的主要内容包括:池型的选择;沉淀池的面积;有效水深的计算;污泥区容积计算;污
9、泥排放量计算等。1.二次沉淀池池型的选择带有刮吸泥设施的辐流式沉淀池,比较适合大、中型污水处理厂;小型污水处理厂则多采用竖流式沉淀池或多斗式平流式沉淀池。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 12 页2.二次沉淀池面积和有效水深计算3.污泥斗容积的计算污泥斗的作用是贮存和浓缩沉淀污泥,由于活性污泥因缺氧而失去活性和腐败,所以污泥斗容积不宜过大。对于分建式二次沉淀池,一般污泥斗的贮泥时间为 2h,故可采用下列公式计算污泥斗容积。4.污泥排放量的计算(2)确定混合液污泥浓度(3)确定曝气池容积(4)确定曝气池各部尺寸3.曝气系统的
10、计算与设计(1)平均时需氧量的计算(2)最大时需氧量(3)每日去除 BOD5值(4)去除每 kgBOD 的需氧量(5)最大时需氧量与平均时需氧量之比4.供气量的计算采用微孔曝气器,敷设于距池底0.2m 处,淹没水深 4.0m,计算温度按最不利条件考虑,本设计定为30。查表 6-2得:水中溶解氧饱和度Cs(20)=9.17mg/L ; Cs(30)=7.63mg/L(1)空气扩散器出口处的绝对压力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页 (2) 空气离开曝气池面时氧气的百分比(3)曝气池混合液中平均氧饱和度(4)换算为在
11、20条件下,脱氧清水的充氧量(5)曝气池平均时供气量(6)曝气池最大时供气量(7)去除每 kgBOD5 的供气量(8)每 m3污水的供气量(9)曝气系统六、活性污泥法运行管理在活性污泥系统投产运行时,运行管理人员不仅应熟悉处理设备的构造和功能,还要深入掌握设计内容和设计意图。对于城市污水和性质与其相类似的工业废水,在投产前首先进行的是培养活性污泥,对于其他工业废水,除培养活性污泥外,还需要对活性污泥进行驯化,使其适应所处理废水的特点。当活性污泥的培养驯化结束后,还应进行试运行,以确定系统的最佳运行条件。1.活性污泥的培养根据污水水量、水质和污水处理厂(站)的条件,可采用的活性污泥培养法有下列几
12、种:(1)全流量连续直接培养法全部流量通过活性污泥系统的曝气池和二次沉淀池,连续进水和出水。二次沉淀池不排放剩余污泥,全部回流曝气池,直到MLSS 和 SV 达到适宜数值精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 12 页为止。为了加快培养速度,减少培养时间,可考虑污水不经初次沉淀池处理,直接进入曝气池;在不产生大量泡沫的前提下,提高供气量,以保证向混合液提供足够的溶解氧,并使其充分混合。也可以从同类的正在运行的污水处理厂提取一定数量的活性污泥进行接种。活性污泥培养驯化期间必须考虑满足微生物的营养物质保持平衡。(2)流量分段直接培养
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