2015年环保工程师基础知识：活性污泥法的性能指标

　　评价活性污泥，除了进行生物相的观察外，还使用以下指标：

　　1、混合液悬浮固体浓度(MLSS)

　　又称混合液污泥浓度，它表示的是曝气池单位容积污水混合液中的活性污泥的浓度，即在单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量，单位是mg/L、g/L等。它包括四项总量，即：具有代谢功能的活性微生物群体( );微生物内源呼吸、自身氧化的残留物( );原污水含有的微生物难以降解的有机物( )以及原污水含有的无机物( )等四部分，公式为：

　　MLSS= 工程上往往以它作为相对计量活性污泥微生物量的指标，在活性污泥法中，通常在2000~4000mg/L的范围内。

　　2、混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)

　　MLVSS是指曝气池单位容积污泥污水混合液中，所含有机固体的总重量，包括混合液悬浮固体浓度中的前三项，单位为mg/L、g/L等。一般情况下， MLVSS和MLSS的比值相对恒定，为0.65~0.85，在以处理生活污水为主的城市污水活性污泥法系统中，其比值约为0.75。

　　3、污泥沉降比(SV)

　　污泥沉降比是指曝气池混合液在1L量筒中静置沉淀30min，沉淀污泥与静置前混合液的体积比。它能及时地反映出污泥膨胀等异常情况，便于及早查明原因，采取措施。

　　4、污泥容积指数(SVI)

　　污泥容积指数是指曝气池中的混合液静置30min后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占的容积，单位为mL/g。SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度(活性)和凝聚沉降性能，一般在50~150左右。若SVI值过低，说明泥粒细小紧密、无机物多，缺乏活性和吸附能力;若SVI值过高，表明其污泥絮体松散、沉降性能不好，即将膨胀或已经膨胀，必须查明原因，并采取措施。

　　例题：测得曝气池出口处混合液中活性污泥浓度为2500mg/L，1L混合液经30min沉淀后的污泥体积为300 mL，则该曝气池混合液的污泥沉降比和污泥容积指数是多少?

　　解：沉降比SV%= 污泥容积指数SVI= 曝气池的污泥容积指数为120(表示指数时，单位常省略)，说明1g干污泥在没烘干前的体积是120mL。“120”这个数字也意味着经过30min 沉淀后，从混合液分离出来的活性污泥是脱水后干污泥的120倍，由此可以推算出活性污泥的固体率为：1/120×100%=0.8%，则污泥的含水率P为

　　5、污泥泥龄( )

　　污泥泥龄，是指曝气池中活性污泥的总量与每日排放的污泥量之比，它是活性污泥在曝气池中的平均停留时间，因此有时也称为生物固体的平均停留时间，单位为天。其公式为：

　　式中 是污泥龄(d)，X指混合液悬浮固体浓度(kg/m3)，V指曝气池的体积(m3)， X指每日排出处理系统的活性污泥量，即曝气池中每日增长的活性污泥量，(kg/d)

　　X可用下式计算：

　　式中， 指剩余污泥的排放量(m3/d)， 是污水流量(m3/d)， 是排放处理出水中悬浮物浓度(kg/m3)，其值与X与相比非常小，可忽略不计， 是剩余污泥或回流污泥的浓度(kg/m3)，指从二沉池底部排出的污泥浓度，与污泥容积指数的近似关系是：

　　常按照设计污泥龄来划分生物处理负荷，高负荷时为0.2~2.5d，中负荷时为5~15d，低负荷时为20~30d。

　　6、污泥负荷和曝气池容积负荷

　　⑴污泥负荷( )

　　在活性污泥法中，有机物量与活性污泥量的比值，即曝气池进水BOD5污泥负荷，简称污泥负荷或食料比(即F/M值)，它表征了曝气池中的单位重量活性污泥在单位时间内接受的有机污染物量，是以进水有机物为基础进行计算的。其公式为

　　式中 是曝气池进水BOD5污泥负荷，Q是曝气池的设计流量，S0是曝气池进水BOD5浓度，XV是曝气池内混合悬浮固体平均浓度，V是曝气池的容积。

　　实际应用中应注意污泥负荷的选择，并非越大越好，取值还应考虑进水负荷下BOD5的去除率，只有在同一有机物去除率的条件下比较污泥负荷的大小才有实际意义。

　　有时为了使用方便，常采用以有机物去除为基础的污泥负荷 ，用下式表示

　　式中， 指曝气池出水BOD5浓度

　　它表征了曝气池中的单位重量活性污泥在单位时间内降解的有机污泥物量。

　　⑵容积负荷( )

　　是指曝气池单位容积在单位时间内接受有机污染物量，公式为：

　　容积负荷是以有机物供给为基础进行计算的。同样，为了使用方便，也常常采用以有机物去除为基础的容积负荷 ，公式为：

　　它表征了曝气池单位容积在单位时间内能降解的有机污染物量。

　　2.1.5活性污泥法的动力学基础

　　活性污泥法动力学研究的目的是：定量地研究微生物在一定条件下对有机污染物的降解速率，使污水处理在比较理想的条件下，达到处理效率，并且使得工艺设计和运行管理更加合理。此外，通过动力学研究，明确有机物代谢和降解的内在规律，以便人们能够主动地对污水生物处理的生化反应速度进行控制，以达到处理的要求。

　　本书主要介绍了莫诺德方程和以此为基础建立的劳伦斯-麦卡蒂方程。

　　1、莫诺德方程

　　该方程是莫诺德在1942年用纯种微生物在单一无毒性的有机底物的培养基上进行的微生物增殖速率和底物浓度之间的关系研究试验中得到的，并提出了与描述酶促反应速度与有机底物关系式类似的微生物增殖速率和底物浓度关系式，此后，他人进行的混合微生物群体组成的活性污泥对多种有机底物的微生物增殖试验，也取得了与莫诺德提出关系相似的结果，这说明莫诺德方程是适合活性污泥过程的。

　　要熟悉莫诺德方程的推导及推论，熟悉莫诺德方程中各常数的求解。

　　2、劳伦斯-麦卡蒂方程

　　劳伦斯-麦卡蒂基本方程是根据莫诺德方程建立的动力学关系式，仍是基于微生物的增殖和有机物的降解过程。该方程强调污泥龄(即细胞停留时间)的重要性，由于污泥龄可以通过控制污泥的排放量进行调节，因此，劳伦斯-麦卡蒂基本方程在实际应用中的可操作性强。另外，由劳伦斯-麦卡蒂基本方程衍生的其他关系式可以确定曝气池出水有机物浓度、曝气池微生物与污泥龄的关系浓度，确定污泥龄与污泥回流比的关系，确定有机物在高浓度与低浓度时的降解关系，确定活性污泥表观产率与污泥产率的关系等等。

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