2013年環(huán)保工程師水污染防治講義15

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　　2.1.4活性污泥法的性能指標(biāo)

　　評(píng)價(jià)活性污泥，除了進(jìn)行生物相的觀察外，還使用以下指標(biāo)：

　　1、混合液懸浮固體濃度(MLSS)

　　又稱混合液污泥濃度，它表示的是曝氣池單位容積污水混合液中的活性污泥的濃度，即在單位容積混合液內(nèi)所含有的活性污泥固體物的總重量，單位是mg/L、g/L等。它包括四項(xiàng)總量，即：具有代謝功能的活性微生物群體( );微生物內(nèi)源呼吸、自身氧化的殘留物( );原污水含有的微生物難以降解的有機(jī)物( )以及原污水含有的無機(jī)物( )等四部分，公式為：

　　MLSS= 工程上往往以它作為相對(duì)計(jì)量活性污泥微生物量的指標(biāo)，在活性污泥法中，通常在2000~4000mg/L的范圍內(nèi)。

　　2、混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS)

　　MLVSS是指曝氣池單位容積污泥污水混合液中，所含有機(jī)固體的總重量，包括混合液懸浮固體濃度中的前三項(xiàng)，單位為mg/L、g/L等。一般情況下， MLVSS和MLSS的比值相對(duì)恒定，為0.65~0.85，在以處理生活污水為主的城市污水活性污泥法系統(tǒng)中，其比值約為0.75。

　　3、污泥沉降比(SV)

　　污泥沉降比是指曝氣池混合液在1L量筒中靜置沉淀30min，沉淀污泥與靜置前混合液的體積比。它能及時(shí)地反映出污泥膨脹等異常情況，便于及早查明原因，采取措施。

　　4、污泥容積指數(shù)(SVI)

　　污泥容積指數(shù)是指曝氣池中的混合液靜置30min后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占的容積，單位為mL/g。SVI值能較好地反映出活性污泥的松散程度(活性)和凝聚沉降性能，一般在50~150左右。若SVI值過低，說明泥粒細(xì)小緊密、無機(jī)物多，缺乏活性和吸附能力;若SVI值過高，表明其污泥絮體松散、沉降性能不好，即將膨脹或已經(jīng)膨脹，必須查明原因，并采取措施。

　　例題：測(cè)得曝氣池出口處混合液中活性污泥濃度為2500mg/L，1L混合液經(jīng)30min沉淀后的污泥體積為300 mL，則該曝氣池混合液的污泥沉降比和污泥容積指數(shù)是多少?

　　解：沉降比SV%= 污泥容積指數(shù)SVI= 曝氣池的污泥容積指數(shù)為120(表示指數(shù)時(shí)，單位常省略)，說明1g干污泥在沒烘干前的體積是120mL。“120”這個(gè)數(shù)字也意味著經(jīng)過30min 沉淀后，從混合液分離出來的活性污泥是脫水后干污泥的120倍，由此可以推算出活性污泥的固體率為：1/120×100%=0.8%，則污泥的含水率P為

　　5、污泥泥齡( )

　　污泥泥齡，是指曝氣池中活性污泥的總量與每日排放的污泥量之比，它是活性污泥在曝氣池中的平均停留時(shí)間，因此有時(shí)也稱為生物固體的平均停留時(shí)間，單位為天。其公式為：

　　式中 是污泥齡(d)，X指混合液懸浮固體濃度(kg/m3)，V指曝氣池的體積(m3)， X指每日排出處理系統(tǒng)的活性污泥量，即曝氣池中每日增長(zhǎng)的活性污泥量，(kg/d)

　　X可用下式計(jì)算：

　　式中， 指剩余污泥的排放量(m3/d)， 是污水流量(m3/d)， 是排放處理出水中懸浮物濃度(kg/m3)，其值與X與相比非常小，可忽略不計(jì)， 是剩余污泥或回流污泥的濃度(kg/m3)，指從二沉池底部排出的污泥濃度，與污泥容積指數(shù)的近似關(guān)系是：

　　常按照設(shè)計(jì)污泥齡來劃分生物處理負(fù)荷，高負(fù)荷時(shí)為0.2~2.5d，中負(fù)荷時(shí)為5~15d，低負(fù)荷時(shí)為20~30d。

　　6、污泥負(fù)荷和曝氣池容積負(fù)荷

　　⑴污泥負(fù)荷( )

　　在活性污泥法中，有機(jī)物量與活性污泥量的比值，即曝氣池進(jìn)水BOD5污泥負(fù)荷，簡(jiǎn)稱污泥負(fù)荷或食料比(即F/M值)，它表征了曝氣池中的單位重量活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)接受的有機(jī)污染物量，是以進(jìn)水有機(jī)物為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算的。其公式為

　　式中 是曝氣池進(jìn)水BOD5污泥負(fù)荷，Q是曝氣池的設(shè)計(jì)流量，S0是曝氣池進(jìn)水BOD5濃度，XV是曝氣池內(nèi)混合懸浮固體平均濃度，V是曝氣池的容積。

　　實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意污泥負(fù)荷的選擇，并非越大越好，取值還應(yīng)考慮進(jìn)水負(fù)荷下BOD5的去除率，只有在同一有機(jī)物去除率的條件下比較污泥負(fù)荷的大小才有實(shí)際意義。

　　有時(shí)為了使用方便，常采用以有機(jī)物去除為基礎(chǔ)的污泥負(fù)荷 ，用下式表示

　　式中， 指曝氣池出水BOD5濃度

　　它表征了曝氣池中的單位重量活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)降解的有機(jī)污泥物量。

　?、迫莘e負(fù)荷( )

　　是指曝氣池單位容積在單位時(shí)間內(nèi)接受有機(jī)污染物量，公式為：

　　容積負(fù)荷是以有機(jī)物供給為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算的。同樣，為了使用方便，也常常采用以有機(jī)物去除為基礎(chǔ)的容積負(fù)荷 ，公式為：

　　它表征了曝氣池單位容積在單位時(shí)間內(nèi)能降解的有機(jī)污染物量。

　　2.1.5活性污泥法的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

　　活性污泥法動(dòng)力學(xué)研究的目的是：定量地研究微生物在一定條件下對(duì)有機(jī)污染物的降解速率，使污水處理在比較理想的條件下，達(dá)到處理效率，并且使得工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理更加合理。此外，通過動(dòng)力學(xué)研究，明確有機(jī)物代謝和降解的內(nèi)在規(guī)律，以便人們能夠主動(dòng)地對(duì)污水生物處理的生化反應(yīng)速度進(jìn)行控制，以達(dá)到處理的要求。

　　本書主要介紹了莫諾德方程和以此為基礎(chǔ)建立的勞倫斯-麥卡蒂方程。

　　1、莫諾德方程

　　該方程是莫諾德在1942年用純種微生物在單一無毒性的有機(jī)底物的培養(yǎng)基上進(jìn)行的微生物增殖速率和底物濃度之間的關(guān)系研究試驗(yàn)中得到的，并提出了與描述酶促反應(yīng)速度與有機(jī)底物關(guān)系式類似的微生物增殖速率和底物濃度關(guān)系式，此后，他人進(jìn)行的混合微生物群體組成的活性污泥對(duì)多種有機(jī)底物的微生物增殖試驗(yàn)，也取得了與莫諾德提出關(guān)系相似的結(jié)果，這說明莫諾德方程是適合活性污泥過程的。

　　要熟悉莫諾德方程的推導(dǎo)及推論，熟悉莫諾德方程中各常數(shù)的求解。

　　2、勞倫斯-麥卡蒂方程

　　勞倫斯-麥卡蒂基本方程是根據(jù)莫諾德方程建立的動(dòng)力學(xué)關(guān)系式，仍是基于微生物的增殖和有機(jī)物的降解過程。該方程強(qiáng)調(diào)污泥齡(即細(xì)胞停留時(shí)間)的重要性，由于污泥齡可以通過控制污泥的排放量進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，勞倫斯-麥卡蒂基本方程在實(shí)際應(yīng)用中的可操作性強(qiáng)。另外，由勞倫斯-麥卡蒂基本方程衍生的其他關(guān)系式可以確定曝氣池出水有機(jī)物濃度、曝氣池微生物與污泥齡的關(guān)系濃度，確定污泥齡與污泥回流比的關(guān)系，確定有機(jī)物在高濃度與低濃度時(shí)的降解關(guān)系，確定活性污泥表觀產(chǎn)率與污泥產(chǎn)率的關(guān)系等等。

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