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曝氣池容積計(jì)算方法分析

 

　 石家莊沃斯特環(huán)?？萍加邢薰臼巧a(chǎn)微孔曝氣器、ABS管道、U-PVC管道、管道配件、水處理環(huán)保填料等產(chǎn)品的專業(yè)廠家。本公司是以設(shè)計(jì)開發(fā)，生產(chǎn)制造、銷售和服務(wù)為一體的曝氣器，水處理環(huán)保填料生產(chǎn)型企業(yè)。主要產(chǎn)品有膜片式曝氣器，微孔曝氣器、旋混式曝氣器、管式曝氣器、曝氣軟管、曝氣頭、散流曝氣器、ABS管道，UPVC管道及配件，組合填料、立體彈性填料、蜂窩斜管填料、空心球填料、鮑爾環(huán)填料、懸浮球填料、階梯環(huán)、排水帽等。

　　

曝氣池是活性污泥處理系統(tǒng)中的核心構(gòu)筑物，其容積的大小不僅關(guān)系到整個(gè)處理系統(tǒng)的凈化效果，同時(shí)還關(guān)系到建造費(fèi)用的問題。因此，有必要對(duì)曝氣池容積的計(jì)算方法進(jìn)行分析，從而得到較佳的設(shè)計(jì)取值。長(zhǎng)期以來，曝氣池容積的計(jì)算，采用較普遍的是按BOD—污泥負(fù)荷率法，但近來也有人建議采用污泥齡法。那么，二者之間有何異同，是否有某種內(nèi)在的、可否將二者有機(jī)地結(jié)合起來呢？本文就此進(jìn)行如下的分析討論。

1 BOD—污泥負(fù)荷率(Ns)曝氣池容積計(jì)算法

1.1 BOD—污泥負(fù)荷率(Ns)的物理概念

曝氣池內(nèi)單位重量(千克)的活性污泥，在單位時(shí)間內(nèi)能夠接受并將其降解到某一規(guī)定額數(shù)的BOD₅重量值，被稱為BOD—污泥負(fù)荷率(Ns)。即^[1][2]：

                   ⑴

式中  Ns——BOD—污泥負(fù)荷率,

kg BOD₅/kgMLSS·d

Q——污水設(shè)計(jì)流量，m³/d

Sa——原污水的BOD5值，mg/l

X——曝氣池內(nèi)混合液懸浮固體濃度

(MLSS),mg/l

V——曝氣池容積，m³

1.2  曝氣池物料平衡方程式

如圖1為*混合活性污泥系統(tǒng)的物料平衡圖^[1][4]。

在穩(wěn)定條件下，對(duì)于系統(tǒng)中的有機(jī)物進(jìn)行物料平衡，則有：

     ⑵

整理得：

                ⑶

由莫諾(Monod)方程式的推論知^[1][4] ：

                  ⑷

代入式⑶，并整理得：

             ⑸

或

                ⑹

又

                     ⑺

代入式⑹得：

               ⑻

或

                 ⑼

式中   X_V——曝氣池混合液揮發(fā)性懸浮固體

濃度(MLVSS),mg/l

S_e——處理水出水有機(jī)物濃度，mg/l

——有機(jī)物降解速度，

K₂——有機(jī)物降解常數(shù)。

1.3 曝氣池容積計(jì)算

由式⑴有：

                    ⑽

將式⑼代入式⑽得：

              ⑾

式⑽即為按BOD—污泥負(fù)荷率法計(jì)算曝氣池容積得計(jì)算公式，式⑾為經(jīng)變換后得計(jì)算公式。

2 污泥齡(θc)曝氣池容積計(jì)算法

2.1 污泥齡(θc)的物理概念

曝氣池內(nèi)活性污泥總量與每日排放污泥量之比，稱為污泥齡(θc)。也即勞倫斯—麥卡蒂(Lawrence—McCayty)的“生物固體平均停留時(shí)間” ^[1]。即：

              ⑿

式中  θc——污泥齡，d

ΔXv——曝氣池內(nèi)每日增加的揮發(fā)性

污泥量(Vss)，kmg/l

其它——同前

2.2 生物增長(zhǎng)基本方程式

在曝氣池內(nèi)，活性污泥微生物的增殖是微生物的合成和內(nèi)源代謝共同活動(dòng)的結(jié)果。即：

     ⒀

或

         ⒁

此式⒁經(jīng)整理即可得勞倫斯—麥卡蒂(Lawrence—McCayty)方程式的推論—曝氣池內(nèi)活性污泥濃度與污泥齡之間的關(guān)系式^[1]

             ⒂

該式即為資料^[1][2]推薦的按污泥齡計(jì)算曝氣池容積公式:

            ⒃

將式⑸與式⑿代入式⒁得:

             ⒄

式中  Y——微生物產(chǎn)率系數(shù),kgVss/kgBOD₅

Kd——微生物衰減系數(shù)，d^-1

其它——同前。

2.3 曝氣池容積計(jì)算

由式⑿有

                 ⒅

將式⒄、式⒀、代入式⒅，并整理得：

              ⒆

式⒃或式⒅即為污泥齡法計(jì)算曝氣池容積計(jì)算公式。式⒆為經(jīng)變換后的計(jì)算公式。

3 兩種計(jì)算方法的討論

3.1 兩種計(jì)算方法的相同之處

雖然兩種計(jì)算方法的原始概念不同，但經(jīng)過分析可知，兩種計(jì)算方法的計(jì)算公式式⑾與式⒆是*相同的。也就是說，在遵循莫諾(monod)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式的推論下，兩種計(jì)算方法并無本質(zhì)上的任何區(qū)別，*可以用同一公式來表達(dá):式⒆。

3.2 兩種計(jì)算方法的不同之處

盡管兩種計(jì)算方法在理論是統(tǒng)一的式⒆，但在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，采用的均是其原始概念下的公式式⑽和式⒃或式⒅。從表面上看顯然是有區(qū)別的，而且在應(yīng)用中，由于引入的概念不同，也是各有側(cè)重。

對(duì)于負(fù)荷率法，考慮的主要是處理水質(zhì)、種類及要求(η、Se)與污泥的凝聚沉淀性能(SVI)。而污泥齡法考慮的則主要是處理水質(zhì)下的微生物世代時(shí)間的長(zhǎng)短。同時(shí)，人們一般認(rèn)為污泥負(fù)荷率作為活性污泥處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與管理的指標(biāo)是合理的，而污泥齡作為活性污泥處理系統(tǒng)運(yùn)行管理zui重要的指標(biāo)則要較污泥負(fù)荷率更為穩(wěn)妥^[3]。由此說，污泥負(fù)荷側(cè)重于設(shè)計(jì)，而污泥齡則側(cè)重于運(yùn)行管理。

4 結(jié)論

雖然引入的概念不同，考慮的角度不同、側(cè)重不同，但作為設(shè)計(jì)計(jì)算公式來說，二者在本質(zhì)上是*統(tǒng)一的。因此，在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，應(yīng)將二者有機(jī)結(jié)合，綜合考慮。在原始概念計(jì)算公式的條件下，相互校核，共同優(yōu)化，從而使曝氣池的設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理更趨合理。