第五節(jié)、活性污泥系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)一、工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料二、工藝流程的選擇與確定三、曝氣池的工藝設(shè)計(jì)四、曝氣系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)五、二沉池的工藝設(shè)計(jì)六、污泥回流及處理一、工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料①?gòu)U水的水量、水質(zhì)及其變化規(guī)律；②對(duì)處理后出水的水質(zhì)要求；③對(duì)處理中產(chǎn)生的污泥的處理要求；

設(shè)計(jì)所需要的原始資料

④污泥負(fù)荷；⑤混合液濃度與污泥回流比。

設(shè)計(jì)所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生活污水或城市污水——設(shè)計(jì)規(guī)范——試驗(yàn)確定設(shè)計(jì)參數(shù)工業(yè)廢水工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容:

活性污泥系統(tǒng)由曝氣池、曝氣系統(tǒng)、二沉池及污泥回流設(shè)備等組成。

工藝計(jì)算與設(shè)計(jì)主要包括：

l工藝流程的選擇；

l

曝氣池的計(jì)算與設(shè)計(jì)；

l

曝氣系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)；

l

二沉池的計(jì)算與設(shè)計(jì)；

l

污泥回流系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)；等。三、曝氣池的工藝設(shè)計(jì)1、曝氣池的類型；2、曝氣池的構(gòu)造；3、曝氣池體積的計(jì)算；4、曝氣池池體的設(shè)計(jì)計(jì)算.1、曝氣池的類型

根據(jù)曝氣池內(nèi)的流態(tài)，可分為推流式、完全混合式和循環(huán)混合式三種；

根據(jù)曝氣方式，可分為鼓風(fēng)曝氣池、機(jī)械曝氣池以及二者聯(lián)合使用的機(jī)械鼓風(fēng)曝氣池；

根據(jù)曝氣池的形狀，可分為長(zhǎng)方廊道形、圓形、方形以及環(huán)狀跑道形等四種；

根據(jù)曝氣池與二沉池之間的關(guān)系，可分為合建式（即曝氣沉淀池）和分建式兩種。（1）推流式曝氣池從池首到池尾，其F/M值、微生物的組成與數(shù)量、基質(zhì)的組成與數(shù)量等都在連續(xù)地變化；

有機(jī)物的降解速率、耗氧速率也都連續(xù)地變化；

活性污泥在池內(nèi)按增長(zhǎng)曲線的一個(gè)線段進(jìn)行增長(zhǎng)；適用于進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定、處理效果要求高的大型城市污水處理廠。（3）循環(huán)混合式曝氣池氧化溝在短時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)推流式，在沿池長(zhǎng)方向形成好氧、缺氧和厭氧條件；一般混合液的環(huán)流量為進(jìn)水量的數(shù)百倍以上，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)呈完全混合特征；屬于延時(shí)曝氣法，負(fù)荷低，曝氣時(shí)間長(zhǎng)，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)較好；泥齡長(zhǎng)，微生物處于內(nèi)源呼吸期，剩余污泥少；

可以不設(shè)初沉池，節(jié)約占地。2、曝氣池的構(gòu)造曝氣池在構(gòu)造上應(yīng)滿足曝氣充氧、混合的要求，曝氣池的構(gòu)造取決于曝氣方式和所采用的曝氣裝置。（1）采用鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的曝氣池的構(gòu)造——多為廊道型的推流式曝氣池①曝氣池的數(shù)目、規(guī)模與廊道組合；②廊道的長(zhǎng)度與寬度：廊道長(zhǎng)度以5070m為宜，長(zhǎng)與寬之比為510:1，寬與深之比為12:1；③廊道的橫斷面與深度：

盡量共用空氣管道和布水槽；

池深35m，超高0.5m；

距池底1/2或1/3處設(shè)排水管，以備培養(yǎng)活性污泥用；

池底設(shè)放空管及0.2%的坡度，坡向放空管；

進(jìn)水多采用淹沒(méi)孔口形式，出水多采用平頂堰形式。采用葉輪曝氣的完全混合式曝氣池合建式曝氣沉淀池分建式兼具推流和完全混合的曝氣池（2）采用機(jī)械曝氣裝置的曝氣池的構(gòu)造②采用曝氣轉(zhuǎn)刷（盤）的曝氣池的構(gòu)造——環(huán)槽形曝氣池（氧化溝）平面呈環(huán)形跑道狀；溝槽的橫斷面可為方形、梯形；水深較淺，早期一般為1.0~1.5m，現(xiàn)在多為3~4m；混合液在溝內(nèi)的流速不應(yīng)小于0.4m/s，溝底流速不小于0.3m/s。采用轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)碟曝氣的氧化溝進(jìn)水回流污泥出水3、曝氣池體積的計(jì)算——有機(jī)負(fù)荷法

Q——曝氣池設(shè)計(jì)流量，m3/d；S0/Se——曝氣池進(jìn)/出水BOD5值,mg/L；X——曝氣池內(nèi)混合液懸浮固體平均濃度,mg/L；Ns——曝氣池內(nèi)BOD5污泥負(fù)荷,kgBOD5/kgMLSS·d。3、曝氣池體積的計(jì)算——污泥齡法

Q——曝氣池設(shè)計(jì)流量，m3/d；S0/Se——曝氣池進(jìn)/出水BOD5值,mg/L；Xv——曝氣池內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度,mg/L；Y——污泥產(chǎn)率系數(shù)，kgVSS/kgBOD5，根據(jù)試驗(yàn)資料確定，或取為0.4～0.8；Kd——污泥自身氧化系數(shù)，d-1，20oC取值為0.04～0.075；Θc——設(shè)計(jì)污泥泥齡，d，取值為0.2～15。3、曝氣池體積的計(jì)算——設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇BOD—污泥負(fù)荷；混合液污泥濃度；水力停留時(shí)間；污泥齡。混合液污泥濃度的選擇傳統(tǒng)曝氣池中混合液污泥濃度2000～3000mg/L。選擇MLSS的考慮因素：①供氧：高M(jìn)LSS要求高供氧量，而氧的利用率下降，造成供氧困難；②污泥凝聚沉淀性能：高M(jìn)LSS不利于污泥在沉淀池中的沉降，影響出水水質(zhì)及污泥回流；③沉淀池與污泥回流系統(tǒng)：高M(jìn)LSS增加二沉池的負(fù)荷，增加造價(jià)；高M(jìn)LSS要求的污泥回流量大，增加污泥回流系統(tǒng)的造價(jià)與運(yùn)行成本。水力停留時(shí)間一般水力停留時(shí)間為4～8h，至少3h以上；如果實(shí)現(xiàn)硝化處理，應(yīng)保持足夠的水力停留時(shí)間；水力停留時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)可以降低剩余活性污泥量，但是曝氣池容積增大。污泥齡一般污泥齡為5～15d；如果希望實(shí)現(xiàn)硝化處理，應(yīng)保持足夠長(zhǎng)的污泥齡；通常活性污泥系統(tǒng)的污泥齡約為水力停留時(shí)間的20倍，延時(shí)曝氣系統(tǒng)的比例為30～40：1，高負(fù)荷系統(tǒng)比例接近10：1。4、曝氣池池體的設(shè)計(jì)

單元數(shù)：不小于2組；

廊道數(shù)：不少于3個(gè)；

廊道長(zhǎng)、寬、高：長(zhǎng)=(510)寬，深度為45米，超高0.5米；

進(jìn)出水及污泥回流方式的設(shè)計(jì)；

其它附屬物的設(shè)計(jì)(消泡管等)。1、需氧量與供氣量的計(jì)算（kgO2/h）(2)供氣量：供氣量應(yīng)按鼓風(fēng)曝氣或機(jī)械曝氣兩種情況分別求定。但應(yīng)注意：①日平均供氣量(Gs)；②最大時(shí)供氣量(Gs)max：(O2)max

(R0)max(Gs)max；③最小時(shí)供氣量(Gs)min：一般(Gs)min=0.5Gs；最大時(shí)需氧量(O2)max：(1)需氧量：（kgO2/d）氧轉(zhuǎn)移速率的計(jì)算：供氣量的計(jì)算：3.空氣管道的計(jì)算與設(shè)計(jì)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)，以保證安全供氣；空氣管道可敷設(shè)在地面上，接入曝氣池的管道應(yīng)高出池水面0.5m，以免發(fā)生回水現(xiàn)象；空氣管道的設(shè)計(jì)流速，干、支管為1015m/s，豎管、小支管為45m/s。b.空氣管道的計(jì)算步驟：

①根據(jù)流量(Q)、流速(v)選定管徑(D)

②計(jì)算和校核壓力損失；③再調(diào)整管徑；④重復(fù)上述步驟。對(duì)于空氣管道的阻力損失的基本要求：空氣通氣管道和曝氣裝置的總阻力損失一般要求控制在14.7kPa（1.5mH2O柱）以內(nèi)，其中：管道的總損失控制在4.9kPa（0.5mH2O柱）以內(nèi)，曝氣裝置的阻力損失為4.99.8kPa（0.5~1.0mH2O柱）

。C.鼓風(fēng)機(jī)所需的壓力(H)：

H=h1+h2+h3+h4式中:h1空氣管道的沿程阻力，mmH2O；

h2空氣管道的局部阻力，mmH2O

≤0.5mH2O柱0.5~1.0mH2O柱4.0～4.5mH2O柱

h4曝氣裝置的阻力，mmH2O。h3曝氣裝置的安裝深度，mm；d.鼓風(fēng)機(jī)的選擇及鼓風(fēng)機(jī)房的設(shè)計(jì)①根據(jù)設(shè)計(jì)風(fēng)量和風(fēng)壓來(lái)選擇鼓風(fēng)機(jī)：

羅茨鼓風(fēng)機(jī)：——噪音大，必須采取消聲措施，適用于中、小型污水廠；

離心式鼓風(fēng)機(jī)：——噪音較小，效率較高，適用于大、中型污水廠；——變速離心風(fēng)機(jī)可自控；

軸流式通風(fēng)機(jī)：——風(fēng)壓較小(<1.2m以下)，一般用于淺層曝氣。②注意型號(hào)選擇與備用：——當(dāng)工作鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)時(shí)，備用1臺(tái)；當(dāng)工作鼓風(fēng)機(jī)4臺(tái)時(shí)，備用2臺(tái)。③噪音防護(hù)：——在鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)和送風(fēng)的管道上，安裝消聲器；④鼓風(fēng)機(jī)房的設(shè)計(jì)：

平面布置；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；供電；防噪聲措施；其它附屬設(shè)施機(jī)器間、值班室、配電室等。五、二沉池的計(jì)算與設(shè)計(jì)二沉池的作用是：泥水分離混合液澄清濃縮活性污泥保證出水水質(zhì)保證回流污泥的濃度與初沉池相比，二沉池的特點(diǎn)：

①活性污泥混合液的濃度較高，且具有絮凝性能，其沉降屬于成層沉淀；②活性污泥的質(zhì)量較輕，易產(chǎn)生異重流，因此，其最大允許的水力負(fù)荷（m3/m2.h）應(yīng)低于初沉池；③由于二沉池還起著污泥濃縮的作用，所以需要適當(dāng)增大污泥區(qū)的容積。二沉池池型的選擇：平流式、豎流式、輻流式；斜板（管）沉淀池——原則上不建議采用；帶有機(jī)械吸泥及排泥設(shè)施的輻流式沉淀池，比較適合于大型污水廠；方形多斗輻流式沉淀池常用于中型污水廠；豎流式或多斗式平流式沉淀池，則多用于小型污水廠。二沉池的計(jì)算——表面負(fù)荷法確定參數(shù)：沉淀池（澄清區(qū)）面積、有效水深和污泥容積。（1）沉淀池表面面積Q－污水最大時(shí)流量，m3/h;q－表面負(fù)荷，m3/m2·h;u－正常活性污泥成層沉淀之沉速，mm/s，變化范圍0.2～0.5。Q應(yīng)為污水的最大時(shí)流量，不包括回流污泥量；但是中心管的設(shè)計(jì)應(yīng)包括回流污泥量。（2）沉淀池的有效水深

澄清區(qū)應(yīng)保持一定的水深以維持水流穩(wěn)定，水深可按照沉淀時(shí)間計(jì)算：t——水力停留時(shí)間，h，一般取值1～1.5h。（3）沉淀池的污泥區(qū)容積