曝气池混合液污泥浓度确定的理论分析
2002年12月第21卷第04期包头钢铁学院学报
JournalofBaotouUniversityofIronandSteelTechnologyDecember,2002Vol.21,No.4
文章编号:1004-9762(2002)04-0384-02
曝气池混合液污泥浓度确定的理论分析
延克军1,郭建平2,李卫平1,孙岩柏1
Ξ
(11包头钢铁学院能源与环境工程学院,内蒙古包头 014010;21包头市建设工程质量监督站,内蒙古包头 014010)
关键词:曝气池;污泥浓度;氧转移速率;需氧量中图分类号:X703 文献标识码:A
摘 要:就曝气池混合液污泥浓度确定的影响因素及方法进行了分析,并根据氧的转移速率与曝气池需氧量的关系,导出了混合液污泥浓度的理论计算公式1
Thetheoreticalanalysisonsludgeconcentrationof
mixturesinaerationYANKe2jun1,GUOJian2ping2,LIYan21
(1.EnergyResourcesandEnvironmentalEngineeringSchoolProjectConstructionQualityIn2spectionBureau,Baotou014010,China)
Keywords:aerationtank;sludge;oxygendemand
Abstract:Analyzeandmeansofthesludgeconcentrationidentificationofmixturesinaerationtanks,thendeductthethesludgeconcentrationinmixturesontherelationshipsbetweenoxygentranasfervelocityandtheoxygendemandin 曝气池混合液污泥浓度是活性污泥处理系统中非常重要的设计与运行参数,其取值直接影响到曝气池、
曝气装置、二沉池与回流设备的造价以及供氧的动力费用等1在现行设计中,虽大多通过试验确定,但基本上都是在采用试验值或按污泥的沉降性能与污泥回流比的关系,在估算的基础上确定的1虽说目的性很强(如采用性质相似污水处理厂的运行经验值),但也存在着很大的偏差,而且在取值过程中并未充分考虑曝气扩散装置及其供氧能力的具体影响1为此,本文经综合分析拟建立混合液污泥浓度的理论计算式1
V=
()
,
XfK2Se
(1)
式中,V为曝气池容积,m3;X为曝气池内混合液悬浮固体浓度(MLSS),mg/L;Q为污水设计流量,m3/d;Sa为原污水的BOD5值,mg/L;Se为处理出水
的BOD5值,mg/L;K2为有机物降解常数;f为混合液污泥中挥发性悬浮固体浓度(MLSS)所占比例1
在上述参数中,除X,V为待求外,其余均为原始资料和与水质有关的试验参数1V是确定曝气池尺寸的设计参数,X是运行过程中曝气池内混合液的污泥浓度,也就是说,必须先确定X值1因此,X既是设计参数,也是运行参数1由式(1)知,X取值越大,曝气池容积V则越小,其造价就越经济1
1 混合液污泥浓度现行确定方法及其
取值
111 混合液污泥浓度与曝气池容积的关系
根据莫诺(Monod)反应动力学方程式的推论,曝气池容积的计算表达式为:
112 混合液污泥浓度与污泥沉降性能及污
泥回流比的关系
根据活性污泥系统物料平衡有
Ξ收稿日期:2002-06-19
作者简介:延克军(1962-),男,陕西绥德人,包头钢铁学院副教授,主要从事给水排水研究1
延克军等:曝气池混合液污泥浓度确定的理论分析385
X=
・Xr,
1+R
(2)(3)(4)
或 R=
,
Xr-X
6
且 Xr=・r,
SVISVI为污泥容积指数;r为常数1
式中,R为污泥回流比;Xr为回流污泥浓度,mg/L;式(2)说明,X的取值与Xr及R的取值有直接的关系1回流污泥来自于二沉池,其浓度Xr与二沉池的污泥沉降性能及停留时间有关,最终集中体现在SVI上1SVI是反映活性污泥的凝聚、沉降性能的最重要的运行指标之一,SVI过低,污泥缺乏活性;反之,污泥有产生膨胀的可能1对于不同性质污水的污泥,SVI有其较固定的良好运行范围1因此,X的取值首先受到了SVI和Xr的限制,为了提高或保证较高的X,就只得加大污泥回流比R,但这势必又增加了回流污泥设备的造价和长期运行动力费用1这显然与曝气池造价的经济性相矛盾1
式(6)中除Cs(T)与曝气池水深有关外,其余均可取已知试验数值,对于Cs(T)也可按曝气池最小水
深要求确定1对此,在稳定状态下,显然是一定
dt
值1在单位时间内曝气扩散装置对曝气池内的总充氧量为:
(7)Rr=V・241
dt
213 混合液污泥浓度与氧转移速率的关系
在稳定运行过程中,曝气池内的总充氧量应不小于需氧量(Rr≥m(O2)),即:
V・24=a′Q(Sa-Se)+b′fXV,dt
(8)
整理得:
V=
()
,
24-b′fdt
(9)
式(9V()代入式(9)并整理得:
24X=,
)f(a′K2Se+b′
2 1
(10)
211 数,其计算公式为:
(5)m(O2)=a′Q(Sa-Se)+b′VfX,式中,m(O2)为曝气池混合液需氧量,kg/d;a′为活
性污泥微生物代谢每公斤BOD所需氧的公斤数;b′为每公斤活性污泥每天自身氧化所需氧的公斤数;其它同前1
式(10)即为用氧转移速率建立的混合液污泥浓度在初选曝气扩散装置下的理论计算公式1在给定污水水质和选定曝气扩散装置的条件下,式(10)中各参数均为已知值或从相关参数数据中来选定,由此可计算出曝气池内所需的混合液浓度来1
4 结束语
由推导过程可知,式(10)只能算是1个半经验理论计算公式1尽管如此,其计算结果仍应优于经验值(这是因为考虑了曝气扩散装置这一因素),并能在很大程度上克服因X取值所造成的对曝气池建造费用与回流装置费用及运行动力费用间的这一矛盾1
在实际设计过程中,式(10)计算出的X值仍应作为参考值1并以此为基本值来指导实验或作为综合分析考虑的主参考值,从而最终实现混合液污泥浓度优化取值1参考文献:
[1] 张自杰1排水工程(下册)[M]1北京:中国建筑工业出
212 曝气池中氧的转移速率
曝气池中氧的转移速率不仅与污水水质、水温、
溶解氧饱和度等有关,更是取决于曝气池扩散装置的氧的总转移系数1具体表达式为:
T-20
ρ(6)=αKLa(20)[βCs(T)-C]1102,
dt式中,为单位时间单位体积内的氧转移速率,
dt
mg/Lh;α,β为污水水质修正系数;ρ为氧分压修正系数;T为污水的计算温度;Cs(T)为水温为T时曝气池内溶解氧饱和度,mg/L;C为曝气池内混合液应保持的实际溶解氧浓度,mg/L;KLa(20)为曝气扩散装置在标准条件下的脱氧清水中的氧转移系数,d-11
版社,20001
[2] 室外排水规范[M]1北京:中国建筑工业出版社,19961