活性污泥工艺的设计计算方法比较

活性污泥工艺的设计计算方法比较

活性污泥工艺的设计计算方法比较周传庭(上海市城市建设设计研究院，上海 2 0 0 1 2 5)摘要：活性污泥工艺的设计计算方法有污泥负荷法、泥龄法和数学模型法 3种。对这 3种设计方法的优缺点进行了比较， 并重点介绍了用数学模型法进行设计的方法。 关键词：污水处理；活性污泥工艺；污泥负荷法；泥龄法；数学模型法；设计中图分类号：X 7 0 3 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 4— 4 6 5 5( 2 0 0 8) S 1 - 0 0 3 5— 0 4

活性污泥工艺于 1 9 1 3年在英国试验成功以来已有近百年的历史。它具有较好的处理效果且管理方便， 因而在城市污水处理中得到广泛应用。在我国大约有8 0%以上的城市污水厂采用活性污泥工艺，但就目前运行的情况来看，城市污水处理还存在很多问题， 还要进一步对污水处理厂的设计进行研究。

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式中： 为曝气池容积，i n ;Q为曝气池的设计流量，I n / h;L;为进水 B O D浓度，mg/ L; 为曝气池混合

液悬浮物固体平均浓度 ( ML S S ),k s/ m ;

为曝气池

污泥负荷，k g B O D/ ( k g ML S S d ); 为曝气池容积负荷，k g B O D/ ( m d )。 和是污泥负荷法的最主要的设计参数。它们的数值随着曝气类别和进水水质的不同而不同，变化幅度很大，只能按以往的设计经验进行取值. 我国

活性污泥工艺的设计计算方法有三种：污泥负荷法、泥龄法和数学模型法。污泥负荷法和泥龄法是我

国设计生物反应器的主要计算方法，也可以称之为传统设计计算方法。数学模型法是以国际水污染研究与控制协会 ( I A WP R C,国际水协的前身 )提出的活性污泥数学模型为基础的，包括 A S M1、A S M 2、A S M2 d和 AS M3 t卜钔。

规范对普通曝气推荐的数值为=

0 . 2 - 0 . 4 k g B O D/ ( k g ML S S‘ d )

: 0 . 4~ 0 . 9 k g B O D/ ( m d )

众所周知，污水厂的设计水平直接影

响着基建投资、后期运行费用以及污水处理效果，而污水厂设计计算方法选取得恰当与否决定着设计水平的高低。经过几十年的实践验证，传统设计方法的设计结果可靠，

从上面的推荐值可以看出，下，

和的最大值比

最小值大一倍多，当计算公式中其他数值不变的情况或的取值对曝气池的容积影响很大，大小相差一倍多，而曝气池的容积往往决定着污水厂的基

基本能够满足要求，但同时也暴露出很多缺点，值得环境工作者关注。数学模型法与传统设计方法相比，有着完善的理论支持，但在实际应用中还存在很多困难[ 5】。本文将分别对这三种设计计算方法的优缺点进行分析比较，并详细地介绍数学模型法的设计计算方法。

建费用。通过上面的计算公式可以得出， 或取值时小数点后取值微小的变化，经济上付出代价的差异却是巨大的。这也是污泥负荷法最大的缺点。 随着环境意识的提高，我国增加了对污水厂出水中氮、磷的要求；而用污泥负荷法进行设计时，只是

考虑了污水中 B O D,无法体现脱氮除磷过程，出水水质往往无法达标。 对于设计经验少的人在用污泥负荷法进行设计时还需注意单位不要混淆【 7】。规范中的的单

1污泥负荷法

污泥负荷法是目前国内外最流行的设计方法，以有机物污泥负荷为主要设计参数，属于经验设计方法。 成千上万个正在运行的污水处理厂都是依据该方法设计的，足以说明了污泥负荷法的可行性。

位是 k g B O D/ ( k g M L S S d ),而在很多设计手册中则是 k g B O D, ( k g ML v s s d ) i s, 9] o这两种单位相差很大，ML S S是包括无机悬浮物在内的污泥浓度， ML V S S则只是有机悬浮固体浓度。对于生活污水，

《室外排水设计规范》中推荐污泥负荷法的计算公式如下 I 6 1:收稿日期：2 0 0 8 . 0 9— 1 8

ML V S S= f * ML S S,转化系数，的范围为 0 . 7— 0 . 8【 8’ 9 1,, 的取值恰当与否也直接影响着设计结果。

活性污泥工艺的设计计算方法比较

中两盛暑缎2泥龄法

周传庭：活性污泥工艺的设计计算方法比较.

城建院论文增刊

的遗憾 u 。

泥龄法是以 L a w r e n c e— Mc C a r t y模式叫为基础的，

3 )传统设计方法没有反映出活性污泥工艺中生物.

属于理论与经验相结合的设计方法。与污泥负荷法相比，有一定的理论基础。

反应机理，缺少理论支持。存设计过程中只考虑了 B O D等简单的几个水质参数，而事实上污水中含有的污染物质是复杂多样的，如可分为易降解和难降解、

规范中推荐泥龄法的计算公式如下 f 6】:v一

2 4 Q CY ( L i— L h Jl O 0 0 N w￣【 l+ d )

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可溶性和不可溶性等[ 1 4 1 0污水中不同的水质组分比例对生物处理反应影响很大。许劲[ 以昆明市第二污】水处理厂为例说明，用污泥负荷法计算污水处理厂的排泥量时，由于没有考虑 S S的影响，导致设计排泥

式中：y为污泥产率系数 ( k g V S S/ k g B O D ),在 2 O c c, 有机物以 B O D 计时，其常数为 0 . 4~ 0 . 8。如处理系

统无初次沉淀池，J,值必须通过试验确定；三为曝气池出水 B O D浓度 ( mg/ L );Nw 为曝气池混合液挥发

量比实际排泥量小 1倍，而用 A S M2模型进行计算时，

计算值与实际值很接近。4 1传统设计方法只能对只有一个曝气池的传统活性污泥法进行计算设计，而目前为了使城市污水处理厂出水中的氮磷达到排放标准，新建的城市污水处理

性悬浮固体平均浓度 ( g V S S/ L );Kd为衰减系数 ( d ); 2 0￣ ( 2的常数值为 0 . 0 4一， 0 . 0 7 5;0 为污泥泥龄 ( d ),高负荷时为 0 . 2— 2 . 5,中负荷时为 5~ 1 5,低负荷时.为2 0-3 0。

厂大多采用几个反应器串连的改良活性污泥法 (例如 A / O),这时传统设计方法就无能为力了[ 1 6] o

泥龄法的重要之处在于，不仅可以计算反应池体积等必要的设计参数，而且强调了泥龄在污水厂设计运行中的重要作用。这样，通过调节泥龄就可以改变污水厂的出水水质，为污水厂的运行提供了一种便捷的手段。泥龄法以泥龄为主要设计

参数，但从上面可以看出，泥龄的取值范围很大，高负荷时的最大

5 )经过传统设计方法设计计算后，需要经过一系列的小试、中试试验，从设计到实际投产运行的周期长。耗费大量的人力、物力和财力。在国外，不少工程技术公司开始应用数学模型法研发新工艺，变“小试一中试一应用”传统研发模式为“小试一模拟一应用”这一现代研发模式 H”。 6 )传统设计方法是稳态设计，缺乏对系统动态过程的认识，一般只能采用增大安全系数的办法克服动态变化造成的影响。显而易见，这种方法设计的工艺

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