2-4-2 活性污泥法的反应动力学2在线视频

我们在之前已经介绍了这个莫诺德模型

莫诺德模型有两个推论

在高基质浓度下和低基质浓度下,有了这个莫诺德模型

但是实际上对于一个活性污泥系统来说

我们从运行的角度或者从管理的角度

我们最关心的实际上是它的出水水质到底能不能够达标

我们当然也知道，对于一个曝气池来说

要想出水水质达标，其中最重要的是曝气池中间的生物的浓度

也就是我们通常说的污泥浓度X

因此，我们也会需要在保证出水达标的前提下

我希望知道曝气池中间生物浓度应该是多少

曝气池中间生物的浓度的维持，实际上是靠这个合适的污泥回流的回流比

因此，我也希望，能够通过理论计算,找到一个合适的污泥的回流比

有了这三条保证以后，我们在前面也介绍

为了维持曝气池中间的污泥浓度，就需要适当的排放剩余污泥

所以呢，我也很希望能够知道这个污泥的产率到底是多大？

当然最后一点，我们希望能够知道

污泥龄应该控制在多少？

这五个问题，我们可以用Lawrence-McCarty模型来进行解决

在正式介绍这个Lawrence-McCarty模式之前

我们先来介绍一些有关的基本概念

第一个基本概念是，微生物的比增殖速率，可以用这个公式来计算

第二个是单位基质的利用率，可以用这个公式来表达

我们可以看到，这里面写了一个下脚是U

指的是基质的利用速率

是指的第一步合成的过程中间，被微生物所利用的这一部分的基质的量

还有一个呢，要明确一下，这个污泥龄的概念

或者是污泥停留时间的概念

污泥龄呢，我们用θc来表示

污泥停留时间呢，我们用SRT来表示

在有些这个文章或者是有些杂志中间呢，还用到了另外一个概念

叫平均细胞停留时间MCRT

这个具体的计算公式呢，我们对于一个活性污泥系统来说呢

可以用这个计算公式来进行计算

当我们假设进水中间带入的微生物的量可以忽略不计

或者说，我们假设出水中间的Xe也等于0

就是假设我们二沉池的固液分离效果非常好

出水中间几乎不带出微生物的情况下

可以把这个复杂的公式简化成下面的这个公式

这个公式，我们当然就可以看到

是由这个曝气池中间的微生物的总量除以每天排放剩余污泥的量

来计算得到这个污泥龄θc

另外一个，在一个曝气池的系统，或者说是一个活性污泥系统

非常运行稳定的情况下，μ和θc的关系

我们可以看到它们的定义分别是这样

通过计算以后，我们就会发现它们两者是互成倒数的关系

这里面也给出了它们的关系式

有了这些基本概念之后，我们就来开始学习这个Lawrence-McCarty模型的基本方程

一共有两个基本方程，我们首先看，第一基本方程

第一基本方程，就是我们根据前面已经介绍的在这个活性污泥这个曝气池的系统中间

微生物的增量，实际上是有两部分组成

一部分呢，是由于这个细菌的合成，利用基质以后

它会合成一部分新的细胞

另一部分呢，是它会有内原呼吸

而内原呼吸呢，会使生物量减少

所以，总的公式可以用这个公式来表示

经过刚才前面利用前面的这个基本概念以后

我们就可以把它整理成为这样的一个公式

这个公式，我们称为Lawrence-McCarty模式的第一个基本方程

它表示的是污泥龄跟产率系数Y以及基质比利用速率q

以及自身氧化系数Kd之间的关系

第二个基本方程，他首先认同这个莫诺德模型

它的方程呢，就可以用这个公式来表示

它认为有机基质的降解速率等于其被微生物所利用的速率

即这个方程成立

代入上面这个公式以后，就得到了所谓的第二个基本方程

表示的是基质的利用速率与反应器内微生物的浓度以及基质浓度之间的关系

有了这两个基本方程以后

我们就来开始推导我们前面提出的五个问题

我们所关心的曝气池的五个关键的参数

第一个呢，当然是关于这个出水水质的这个关系式

所以，我们把它称为第一个导出方程

它主要是想推导出这个出水水质跟污泥龄之间的关系

我们首先看，由这个关系式成立

代出第一个基本方程，进行重新整理以后

我们最终得到了这样一个关系式

出水水质S跟哪些参数有关

我们可以看到，跟四个动力学常数

跟污泥龄有关，那么简单来说，出水水质只跟一个运行参数θc有关

其他都是动力学常数

因此我们可以看到，在活性污泥系统中间，θc的重要性

θc直接决定了你的出水水质

由此，我们可以看到污泥龄在活性污泥的运行中非常重要

污泥龄的计算，前面也已经给出了

如果采用这个所谓的传统的排泥方式的话

它的计算公式就是这个公式

所谓的传统排泥方式

当然是指我们通用的，从二沉池经过沉淀以后

从二沉池排放剩余污泥

简化完以后的公式就是这个公式，从这个公式上来看

我们如果要想控制我这个系统的θc或者说是污泥龄

我就需要知道两个污泥浓度

如此呢，来控制这个剩余污泥Qw的这个排放值

一个是曝气池中间的污泥浓度X，一个是剩余污泥中间的浓度Xr

因为测污泥浓度有一定的困难，或者说是需要一定的时间

那么能不能够，更简便的计算方法呢？

Lawrence-McCarty也提出了新的一种排泥方式

就是从曝气池的混合液中间，能直接排放剩余污泥

如果从这个地方直接排放剩余污泥的话

那我们就可以看到了它的计算公式呢就可以非常简单

最终结果就是θc就等于这个曝气池的体积V除上剩余污泥的排放体积Qw

因此的话，要想控制一个合适的θc

我只用调整我的Qw，就可以非常方便的知道，或者说控制住我的污泥龄

这样的一种排泥方式，实际上是相对等来说，减轻了二沉池的负担

可以将剩余污泥单独进行浓缩处理

有时候也非常的方便的控制曝气池的运行

那主要是指控制曝气池的污泥龄

有了第一个导出方程

我们知道在控制好污泥龄，就能得到我希望得到的这个出水水质

但是，实际上要想达到这个出水水质的话

一定是需要在曝气池中间有足够的污泥浓度或者是污泥量

因此的话，我们第二个导出方程

就重点是来导出想推导出曝气池内的微生物的浓度X跟污泥龄之间的关系

我们通过这个物料恒算，就得到了这个公式

这个公式，其中dS、dt，可以用这个公式来进行表达

将这些公式代入第一个基本方程，那就可以得出这样的一个关系式

也就是说曝气池中的污泥浓度可以由这些参数来决定

其中，这个我们假设t来表示这个水泥停留时间

也就是等于V除以Q的话

就上面的这个公式就可以重写成这个样子

可以看到，污泥浓度实际上是由θc除以t

再乘上一系列的这个动力学常数

其中更关键的还有这个进水的基质浓度跟出水的基质浓度之差

可以看到呢，污泥浓度实际上受两个主要的运行参数的影响

一个呢是，你要去除的基质浓度的差，第二个呢，是污泥龄

跟水泥停留时间，也就是SRT与HRT的比值

这个公式就说明，曝气池中间的微生物的浓度

跟所需要降解的有机物的浓度，以及系统的污泥龄

和水泥停留时间等有关

这个式子中间θc除以t如果我们用Φ来表示的话

我们有的时候会把它成为污泥循环因子

它的物理意义实际上是指活性污泥

从在曝气池中间生长出来到最终被排出这个活性污泥系统之间

它跟废水的接触的平均的次数