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即米一门方程式。
V=(ds/dt)/X,
∴ ds/dt= VmaxSX/Ks+S,即p1154-32式。
将monod方程倒装得:
1/μ=1/μmax ( ks/S+1)= ks/μmax(1/S)+1/μmax。
根据monod方程与米一门方程的相关性,前面已推导μ=YV;μmax=YVmax。
代入得:
1/V= ks/Vmax (1/S)+1/Vmax
V=(ds/dt)/X 1/V=Xdt/ds=Xt/(Sa-Se)
即:
Xt/(Sa-Se)= ks/Vmax(1/S)+1/Vmax 即p1184—4式 以1/V为纵坐标,以1/Se为横坐标,对一组实验结果进行统计(p118图4-15)则可求出1/Vmax和ks/Vmax。
三、劳伦斯——麦卡蒂方程式
1 基础概念
微生物比增殖速率:μ=(dx/dt)/X
单位基质利用率:单位微生物量的底物利用率,q=(ds/dt)μ/X
生物固体平均停留时间:单位重量的微生物在活性污泥反应系统中θc=VX/⊿X; 2 基本方程 第1方程:
dx/dt=Y(ds/dt)u-KdXa
1/ θc=Yq-Kd
第2方程:
V=VmaxS/(Ks+S)
有机质降解速率等于其被微生物利用速率,即V=q,Vmax=qmax
(ds/dt)u = VmaxSXa/(Ks+S)
3 方程的应用
(1)确立处理水有机底物浓度(Se)与生物固体平均停留时间(θc)之间的关系 对完全混合式
Se=Ks(1/ θc+Kd)/[Y (Sa-Se)-(1/ θc+Kd)]
对推流式
1/ θc= YVmax(Sa-Se)/[(Sa-Se)+ Ks㏑Sa/Se]-Kd
上式表示Se=f(θc),欲提高处理效果,降低Se值,就必须适当提高θc。 (2)确立微生物浓度(X)与θc间的关系。
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对完全混合式:
X=θcY(Sa-Se)/t(1+Kdθc)
对推流式:
X=θcY(Sa-Se)/t(1+KdQc)
说明反应器内微生物浓度(X)是θc的函数。 (3)确立了污泥回流比(R)与Qc的关系。
1/θc=Q[1+R-R(Xr/Xa)]/V
式中:Xr为回流污泥浓度,(Xr)max=106/SVI 。 (4)总产率系数(Y)与表观产率系数(Yobs)间的关系.
Yobs=Y/(1+KdQc)
即实测污泥产率系数较理论总降低。 (5)确立了污泥回流比(R)与Qc的关系。
1/θc=Q[1+R-R(Xr/Xa)]/V
式中:Xr为回流污泥浓度
(Xr)max=106/SVI
(6)总产率系数(Y)与表观产率系数(Yobs)间的关系
Yobs=Y/(1+KdQc)
即实测污泥产率系数较理论总降低。
(7)在污水处理系统中(低基质浓度)中,对V=VmaxS/(Ks+S) 的推论:
V=VmaxS/(Ks+S),V=q
q=VmaxS/(Ks+S)
由于Ks》S(低基质浓度),
q=VmaxS/Ks=K.S=v。 V=(ds/dt)u/Xa=Ks (ds/dt)u =(Ks)max (ds/dt)u=(Sa-Se)/t=Q(Sa-Se)/V
KSe=Q(Sa-Se)/XaV
由此可以求定曝气池体积。
第四节 活性污泥处理系统的运行方式与曝气池的工艺参数
一、传统活性污泥法
1 工艺特征
1) 经历了起端的吸附和不断的代谢过程。 2) 微生物经历了由对数期至内源呼吸期。
3) 有机物,迅速降低,但之后变化不大,总去除率90%左右。 4) 需氧量由大逐步减少。
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2 存在不足
曝气池首端有机负荷大,需氧量大,而实际供氧难于满足此要求(平均供氧)。使首端供氧不足,末端供氧出现富裕,需采用渐减试供氧。 3 工艺流程
二、阶段曝气活性污泥法(分阶段进水或多阶段进水)
1 工艺特点
1) 污水均匀分散地进入,使负荷及需氧趋于均衡,利于生物降解,降低能耗。 2) 混合液中Xa浓度逐步降低,减轻二次池负荷,利于固液分离。 3) 污水均匀分散地进入,增强了系统对水质、水量冲击负荷的适应能力。 2 工艺流程
三、再生曝气活性污泥法(即传统活性污泥法的前端先设置污泥再生)
1 工艺特点
1) 提高污泥活性,使其充分代谢。
2) 再生池不另行设置,而是将曝气池的一部分作为再生池。曝气池一般3或6廊道,将其
中的1/3或1/6作再生段。
3) 处理效果与传统活性污泥法相近,BOD去除率90%以上。 2 工艺流程
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四、吸附——再生活性污泥法
1 工艺特点
1) 将吸附与代谢过程分二个池或二段。其初期吸附现象见p125~126及图4-22。 2) 由于再生池只对活性污泥曝气,减小了池容。
3) 由于吸附段池容较小(部分为再生池容积),泥水接触时间短(30~60min),出水BOD
去除率一般小于90%。 2 工艺流程
五、延时曝气活性污泥法
适宜对出水水质要求高的场合。如氧化沟、A/O法和A2/O工艺等。
负荷低,曝气时间长(24h以上),活性污泥处于内源呼吸期,剩余污泥少且稳定,污泥不需要消化处理,工艺也不需要设初沉池。
不足:池容大、负荷小、曝气量大、投资与运行费用高。
六、高负荷活性污泥法(又叫短时曝气活性污泥法)
构筑物与普通活性污泥法以及吸附再生工艺相同,但其停留时间短,BOD负荷高、曝气时间短。
不足:BOD去除率不高(70~75%),出水水质不达标。
七、完全混合活性污泥法
1 工艺特点
1) 污水进入曝气池后迅速被稀释混匀,水质水量变化对系统影响小。
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2) 由于水质在各处相同,因而各处微生物群体与组成相同,降解工况相同。 3) 需氧速度均衡,动力消耗略省。
4) 不足:池内未有污染物浓度、微生物浓度与种群的梯度或链群,导致微生物的有机物降
解动力低下,易出现污泥膨胀。 类型:按构筑物形状分合建式与分建式。 2 工艺流程
八、AB法
1 工艺特点
1) 不设初沉池,A段由曝气吸附池和中沉池组成,B段由曝气池和二沉池组成,A、B
段由独自的污泥回流系统,因此二段由各自独特的微生物群体,故处理效果稳定。 2) A段污泥负荷率高达2~6 KgBOD5/KgMLSS·d 约为普通活性污泥的10~20倍,因此
它具有很强的抗冲击负荷的能力和具有对pH、有毒物影响的缓冲击能力。水力停留时间短(约3min),污泥龄短(0.3~0.5)d,细菌是活性污泥微生物的主体。 3) A段活性污泥吸附能力强,能吸附污水中某些重金属、难降解有机物以及N、P等
植物性营养物质,这些物质通过剩余污泥的排除而得到去除。
4) AB工艺对BOD5、COD、SS、N、P的去除率一般高于普通活性污泥法。 5) 由于A段对有机物的高效絮凝吸附作用,使AB工艺中通过絮凝吸附由排放剩余污
泥途径去除的BOD量大大提高,从而使AB工艺比普通活性污泥法节省投资20%,降低运行费用15%。
6) AB工艺很适合分步建设,首先可建设A段,然后建设B段。 7) 主要缺点是产泥量高,有两个污泥回流系统。
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