为了使泥龄计算法实用化,笔者根据自己的设计体会,建议采用德国目前使用的ATV标准中的计算公式,并对式中的关键参数取值结合我国具体情况适当修改。实践证明,按该公式计算概念清晰,特别便于操作,计算结果都能满足我国规范的要求,不失为一种简单、可信而又十分有效的设计计算方法。其基本计算公式为:
考试大环保工程师,值得您收藏的好站点! V=24QθcY(Lj-Lch)/1000Nw (4)
式中 Y——污泥产率系数(kgSS/kgBOD)
Q、Lj、Lch值是设计初始条件,是反映原水水量、水质和处理要求的,在设计计算前已经确定。
泥龄θc是指污泥在曝气池中的平均停留时间,其数值为:
θc=VNw/W (5)
式中 W——剩余污泥量,kgSS/d
W=24QY(Lj-Lch)/1000 (6)
根据以上计算式,采用泥龄法设计计算活性污泥工艺时,只需确定泥龄θc、剩余污泥量W(或污泥产率系数Y)和曝气池混合液悬浮固体平均浓度Nw(MLSS)即可求出曝气池容积V。与污泥负荷法相比,它用泥龄θc取代Fw或Fr作为设计计算的最基本参数,与数学模型法相比,它只需测定一个污泥产率系数Y,而不需测定13或19个参数数据。
3.2.泥龄的确定 泥龄是根据理论同时又参照经验的累积确定的,按照处理要求和处理厂规模的不同而采用不同的泥龄,德国ATV标准中单级活性污泥工艺污水处理厂的最小泥龄数值见表1。
表中对规模小的污水厂取大值,是考虑到小厂的进水水质变化幅度大,运行工况变化幅度大,因而选用较大的安全系数。
泥龄反映了微生物在曝气池中的平均停留时间,泥龄的长短与污水处理效果有两方面的关系:一方面是泥龄越长,微生物在曝气池中停留时间越长,微生物降解有机
污染物的时间越长,对有机
污染物降解越彻底,处理效果越好;另一方面是泥龄长短对微生物种群有选择性,因为不同种群的微生物有不同的世代周期,如果泥龄小于某种微生物的世代周期,这种微生物还来不及繁殖就排出池外,不可能在池中生存,为了培养繁殖所需要的某种微生物,选定的泥龄必须大于该种微生物的世代周期。最明显的例子是硝化菌,它是产生硝化作用的微生物,它的世代周期较长,并要求好氧环境,所以在污水进行硝化时须有较长的好氧泥龄。当污水反硝化时,是反硝化菌在工作,反硝化菌需要缺氧环境,为了进行反硝化,就必须有缺氧段(区段或时段),随着反硝化氮量的增大,需要的反硝化菌越多,也就是缺氧段和缺氧泥龄要加长。上述关系的量化已体现在表1中。
表1 德国标准中活性污泥工艺的最小泥龄 d |
处理目标 |
处理厂规模 |
≤5 000 m3/d |
≥25 000 m3/d |
无硝化 |
5 |
4 |
有硝化(设计温度:10 ℃) |
10 |
8 |
有硝化、反硝化(10 ℃) |
|
|
VD/V=0.2 VD/V=0.3 VD/V=0.4 VD/V=0.5 |
12 13 15 18 |
10 11 13 16 |
有硝化、反硝化、污泥稳定 |
25 |
不推荐 |
注 VD/V为反硝化池容与总池容之比。 |
无硝化污水处理厂的最小泥龄选择4~5 d,是针对生活污水的水质并使处理出水达到BOD=30 mg/L和SS=30 mg/L确定的,这是多年实践经验的积累,就像污泥负荷的取值一样。
有硝化的污水处理厂,泥龄必须大于硝化菌的世代周期,设计通常采用一个安全系数,以确保硝化作用的进行,其计算式为:
θc=F(1/μo) (7)
式中θc——满足硝化要求的设计泥龄,d
F——安全系数,取值范围2.0~3.0,通常取2.3
1/μo——硝化菌世代周期,d
μo——硝化菌比生长速率,d-1
μo=0.47×1.103(T-15) (8)
式中T——设计污水温度,北方地区通常取10 ℃,南方地区可取11~12 ℃ 代入式(8)得:
μo=0.47×1.103(10-15)=0.288/d
再代入式(7)得:
θc=2.3×1/0.288=7.99 d
计算所得数值与表1中的数值相符。
表1是德国标准,但它的理论依据和经验积累具有普遍意义,并不随水质变化而改变,因此笔者认为可以在我国设计中应用。
在污泥负荷法中,污泥负荷是最基本的设计参数,泥龄是导出参数。而在泥龄法中,泥龄是最基本的设计参数,污泥负荷是导出参数,两者呈近似反比关系:
θcFw=Lj/Y(Lj-Lch) (9)
式中污泥产率系数Y是泥龄θc的函数。
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