本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及確定生物反應(yīng)池容積的綜合法和污水處理方法。

背景技術(shù)：

目前活性污泥法是廢水處理技術(shù)領(lǐng)域最常用的生化處理方法，其中的缺氧/好氧工藝是指在常規(guī)的好氧活性污泥法處理系統(tǒng)前，增加一段缺氧生物處理過(guò)程。缺氧/好氧工藝不僅可去除廢水中的有機(jī)污染物，還可同時(shí)去除氮、磷，可顯著提高廢水可生化性。

應(yīng)用缺氧/好氧工藝的生物反應(yīng)器系統(tǒng)，通常包括一個(gè)缺氧池、一個(gè)好氧池和一個(gè)泥水分離裝置。在設(shè)計(jì)該生物反應(yīng)器系統(tǒng)時(shí)，選擇合適的缺氧池容和好氧池容是非常重要的，其中，池容為缺氧池或者好氧池的容積。如果各池容過(guò)小，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)無(wú)法達(dá)到要求，最終導(dǎo)致廢水處理效果較差；如果各池容過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致投資成本較高。目前主要是通過(guò)泥齡法來(lái)確定該生物反應(yīng)器系統(tǒng)的缺氧池容和好氧池容。泥齡法中，首先選擇合適的污泥齡，根據(jù)污泥齡確定總池容，然后根據(jù)進(jìn)水的水質(zhì)和總池容，確定缺氧池容和好氧池容，最后計(jì)算該生物反應(yīng)器系統(tǒng)的總氮負(fù)荷并且根據(jù)計(jì)算所得的總氮負(fù)荷調(diào)整各池容，其中，污泥齡為污泥在生物反應(yīng)器系統(tǒng)中的平均停留時(shí)間。

活性污泥法作為一種有機(jī)污水的處理方法得到了廣泛的應(yīng)用。但是，現(xiàn)有技術(shù)確定的生物反應(yīng)器系統(tǒng)的池容不夠準(zhǔn)確，導(dǎo)致生物反應(yīng)器系統(tǒng)的污水處理能力與設(shè)計(jì)流量不夠匹配的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供確定生物反應(yīng)池容積的綜合法和污水處理方法，使缺氧池和好氧池的污水處理能與設(shè)計(jì)流量相匹配。具體技術(shù)方案如下：

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種確定生物反應(yīng)池容積的綜合法，應(yīng)用于生物反應(yīng)器系統(tǒng)，所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)包括一個(gè)缺氧池和一個(gè)好氧池，，所述生物反應(yīng)池容積為所述缺氧池和所述好氧池的容積之和，所述方法包括：

根據(jù)所述生物反應(yīng)器的進(jìn)水化學(xué)耗氧量和進(jìn)水五日生化需氧量，計(jì)算污泥齡；

至少根據(jù)所述進(jìn)水五日生化需氧量和出水五日生化需氧量之差與進(jìn)水的懸浮物濃度的商、所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度以及所述污泥齡，與第一系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定出第一系數(shù)；

根據(jù)所述第一系數(shù)和預(yù)設(shè)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第一生物混合液懸浮固體平均濃度，計(jì)算生物反應(yīng)器內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度；

根據(jù)所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量、污泥產(chǎn)率系數(shù)、所述污泥齡、所述進(jìn)水五日生化需氧量、出水五日生化需氧量、所述生物反應(yīng)器內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度以及衰減系數(shù)，計(jì)算生物反應(yīng)池容積，其中，所述污泥產(chǎn)率系數(shù)是根據(jù)進(jìn)水的無(wú)機(jī)懸浮物和難降解的有機(jī)懸浮物總濃度、所述進(jìn)水五日生化需氧量、所述污泥齡以及所述設(shè)計(jì)溫度計(jì)算得到的。

可選的，所述方法還包括：

根據(jù)進(jìn)水硝酸鹽氮濃度、進(jìn)水五日生化需氧量和所述生物反應(yīng)池容積，確定第一缺氧池容和第一好氧池容；

根據(jù)進(jìn)水的凱氏氮濃度、出水的氨氮濃度和硝化負(fù)荷，計(jì)算出硝化池容，并將所述硝化池容和所述第一好氧池容中較大者為第二好氧池容；

至少根據(jù)反硝化速率、所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的進(jìn)水總凱氏氮濃度、所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的出水總氮濃度和所述預(yù)設(shè)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第一生物混合液懸浮固體平均濃度，計(jì)算第二缺氧池容，并將第二缺氧池容和所述第一缺氧池容中較大者為第三缺氧池容；

根據(jù)所述第二好氧池容和所述第三缺氧池容，計(jì)算優(yōu)化的生物反應(yīng)池容積；

至少根據(jù)所述進(jìn)水五日生化需氧量、所述出水五日生化需氧量、所述設(shè)計(jì)流量、所述污泥齡和懸浮污泥轉(zhuǎn)化率計(jì)算總污泥量；

根據(jù)所述總污泥量和所述優(yōu)化的生物反應(yīng)池容積計(jì)算生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第二生物混合液懸浮固體平均濃度；

判斷所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第二生物混合液懸浮固體平均濃度是否小于第一預(yù)設(shè)閾值；若是，調(diào)大所述污泥齡，并返回執(zhí)行所述至少根據(jù)所述進(jìn)水五日生化需氧量、所述出水五日生化需氧量、所述設(shè)計(jì)流量、所述污泥齡和懸浮污泥轉(zhuǎn)化率計(jì)算總污泥量的步驟；若否，將所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第二生物混合液懸浮固體平均濃度作為生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)目標(biāo)混合液懸浮固體平均濃度；

根據(jù)所述設(shè)計(jì)流量、所述進(jìn)水五日生化需氧量、所述出水五日生化需氧量、所述優(yōu)化的生物反應(yīng)池容積以及所述生物反應(yīng)器內(nèi)目標(biāo)混合液懸浮固體平均濃度，計(jì)算污泥負(fù)荷；

判斷所述污泥負(fù)荷是否大于或等于第二預(yù)設(shè)閾值；若是，調(diào)大所述污泥齡，返回執(zhí)行所述根據(jù)所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量、污泥產(chǎn)率系數(shù)、所述污泥齡、所述進(jìn)水五日生化需氧量、出水五日生化需氧量、所述生物反應(yīng)器內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度以及衰減系數(shù)，計(jì)算生物反應(yīng)池容積的步驟。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種污水處理方法，應(yīng)用于生物反應(yīng)器系統(tǒng)，所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)包括一個(gè)缺氧池和一個(gè)好氧池，所述方法包括：

將污水輸入缺氧池進(jìn)行反硝化處理，其中，所述缺氧池的池容是根據(jù)上述任一項(xiàng)所述方法確定的；

將經(jīng)所述缺氧池容處理后的污水，輸入好氧池進(jìn)行硝化處理，其中，所述好氧池的池容是根據(jù)上述任一項(xiàng)所述方法確定的。

本發(fā)明實(shí)施例提供了確定生物反應(yīng)池容積的綜合法和污水處理方法，所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)包括一個(gè)缺氧池和一個(gè)好氧池，所述生物反應(yīng)池容積為所述缺氧池和所述好氧池的容積之和，所述方法包括：根據(jù)所述生物反應(yīng)器的進(jìn)水化學(xué)耗氧量和進(jìn)水五日生化需氧量，計(jì)算污泥齡；至少根據(jù)所述進(jìn)水五日生化需氧量和出水五日生化需氧量之差與進(jìn)水的懸浮物濃度的商、所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度以及所述污泥齡，與第一系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定出第一系數(shù)；根據(jù)所述第一系數(shù)和預(yù)設(shè)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第一生物混合液懸浮固體平均濃度，計(jì)算生物反應(yīng)器內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度；根據(jù)所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量、污泥產(chǎn)率系數(shù)、所述污泥齡、所述進(jìn)水五日生化需氧量、出水五日生化需氧量、所述生物反應(yīng)器內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度以及衰減系數(shù)，計(jì)算生物反應(yīng)池容積，其中，所述污泥產(chǎn)率系數(shù)是根據(jù)進(jìn)水的無(wú)機(jī)懸浮物和難降解的有機(jī)懸浮物總濃度、所述進(jìn)水五日生化需氧量、所述污泥齡以及所述設(shè)計(jì)溫度計(jì)算得到的。

應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例提供的確定生物反應(yīng)池容積的綜合法和污水處理方法，通過(guò)計(jì)算污泥齡和確定第一系數(shù)，可以更加準(zhǔn)確的計(jì)算出生物反應(yīng)器系統(tǒng)的生物反應(yīng)池容積，使生物反應(yīng)器系統(tǒng)的污水處理能力與設(shè)計(jì)流量相匹配。當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品或方法必不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種確定生物反應(yīng)池容積的綜合法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種生物反應(yīng)器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a至圖3d為本發(fā)明實(shí)施例提供的進(jìn)水五日生化需氧量和出水五日生化需氧量之差與進(jìn)水的懸浮物濃度的商、所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度以及所述污泥齡，與第一系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種確定生物反應(yīng)池容積的綜合法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面首先對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種確定生物反應(yīng)池容積的綜合法進(jìn)行介紹。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種確定生物反應(yīng)池容積的綜合法的流程示意圖。本發(fā)明實(shí)施例所述的綜合法為，根據(jù)所述生物反應(yīng)器的進(jìn)水化學(xué)耗氧量、進(jìn)水五日生化需氧量、出水五日生化需氧量、進(jìn)水的懸浮物濃度、生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度、預(yù)設(shè)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第一生物混合液懸浮固體平均濃度和生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量計(jì)算生物反應(yīng)池容積的方法，其具體技術(shù)方案如圖1所示，該方法包括：

s101：根據(jù)所述生物反應(yīng)器的進(jìn)水化學(xué)耗氧量和進(jìn)水五日生化需氧量，計(jì)算污泥齡。

具體的，可以利用公式，計(jì)算污泥齡，其中，

θc為污泥齡；codcr為所述生物反應(yīng)器的進(jìn)水化學(xué)耗氧量；s0為進(jìn)水五日生化需氧量。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種確定生物反應(yīng)池容積的綜合法，優(yōu)選適用于生物反應(yīng)器系統(tǒng)。圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種生物反應(yīng)器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，該生物反應(yīng)器系統(tǒng)包括一個(gè)缺氧池1和一個(gè)好氧池2，在進(jìn)行污水處理時(shí)，先將污水輸入缺氧池1中進(jìn)行反硝化處理，再將反硝化處理后的污水輸入好氧池2中進(jìn)行硝化處理，最后將處理完成的污水排入蓄水池3。

示例性的，以天津市靜?？h污水處理工程為例，該污水處理工程采用mbr(membranebio-reactor，膜生物反應(yīng)器)工藝進(jìn)行污水處理，該生物反應(yīng)器系統(tǒng)的進(jìn)水中含有90％的農(nóng)村生活污水和10％的豆腐加工廢水。設(shè)計(jì)進(jìn)水化學(xué)耗氧量為450mg/l、進(jìn)水五日生化需氧量為270mg/l、懸浮物濃度為55mg/l、總氮濃度為45mg/l、氨氮濃度為40mg/l；設(shè)計(jì)的出水的化學(xué)耗氧量為50mg/l、出水五日生化需氧量為10mg/l、懸浮物濃度小于1mg/l、總氮濃度為15mg/l、氨氮濃度為5mg/l、設(shè)計(jì)流量為8.333m³/h為例。

利用公式，計(jì)算污泥齡：

需要說(shuō)明的是，在污水處理時(shí)，如果不需要降低進(jìn)水中的氨氮濃度和總氮濃度時(shí)，可以降低污泥齡。進(jìn)水五日生化需氧量可以為0.55-0.6倍的進(jìn)水化學(xué)耗氧量，其中，該進(jìn)水化學(xué)耗氧量為采用重鉻酸鉀作為氧化劑測(cè)定出來(lái)的化學(xué)耗氧量。另外，污泥齡為污泥在該生物反應(yīng)器系統(tǒng)中的平均停留時(shí)間，缺氧池容為缺氧池的容積，好氧池容為好氧池的容積。綜合法為綜合活性污泥法工藝計(jì)算方法的簡(jiǎn)稱(chēng)。

現(xiàn)有技術(shù)《活性污泥工藝簡(jiǎn)明原理及設(shè)計(jì)計(jì)算》中采用的污泥齡通常取值為0.2-15，單位為天(d)。本發(fā)明采用上述公式進(jìn)行計(jì)算，不同于現(xiàn)有技術(shù)中的取值方法，可以根據(jù)生物反應(yīng)器系統(tǒng)的實(shí)際情況采用匹配的污泥齡。

在應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)確定生物反應(yīng)池容積的過(guò)程中，除了按照《活性污泥工藝簡(jiǎn)明原理及設(shè)計(jì)計(jì)算》之外，還可以根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范gb50014-2006》確定出生物反應(yīng)池容積。

s102：至少根據(jù)所述進(jìn)水五日生化需氧量和出水五日生化需氧量之差與進(jìn)水的懸浮物濃度的商、所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度以及所述污泥齡，與第一系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定出第一系數(shù)。

示例性的，進(jìn)水五日生化需氧量和出水五日生化需氧量之差與進(jìn)水的懸浮物濃度的商為，

圖3a至圖3d為本發(fā)明實(shí)施例提供的進(jìn)水五日生化需氧量和出水五日生化需氧量之差與進(jìn)水的懸浮物濃度的商、所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度以及所述污泥齡，與第一系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的示意圖，參照?qǐng)D3a至圖3d，由于本生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度為10攝氏度，且進(jìn)水五日生化需氧量和出水五日生化需氧量之差與進(jìn)水的懸浮物濃度的商為4.727，小于9，因此適用圖3a。

如圖3a至圖3d所示，在圖3a至圖3d中，bod5為進(jìn)水五日生化需氧量和出水五日生化需氧量之差；ss為進(jìn)水的懸浮物濃度；kv為第一系數(shù)；t＝10℃為生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度；25d污泥齡代表污泥齡為25天。

可以理解的是，生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度為該生物反應(yīng)器系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，該生物反應(yīng)器系統(tǒng)中污水的溫度。

s101步驟中，確定出的污泥齡為25d，因此適用圖3a中的對(duì)應(yīng)污泥齡為25d的曲線。

由圖3a可知，確定的第一系數(shù)為0.618。

需要說(shuō)明的是，第一系數(shù)kv可以由如下方式得到。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)量，污泥轉(zhuǎn)化率f＝0.6；20攝氏度的衰減系數(shù)kd20取值為0.065；溫度系數(shù)θt取值范圍為1.05；設(shè)計(jì)溫度t為10攝氏度；設(shè)計(jì)流量為8.333m³/h；進(jìn)水的化學(xué)需氧量為400mg/l；進(jìn)水的五日生化需氧量s0為180mg/l；出水的五日生化需氧量se為20mg/l；進(jìn)水的懸浮物濃度ss0為125mg/l；進(jìn)水的無(wú)機(jī)懸浮物和難降解的有機(jī)懸浮物總濃度x0為72.6；污泥濃度x為3.5g/l。

第一步：利用公式，計(jì)算污泥齡。

污泥齡為：

第二步：利用公式，k＝1-0.0033(θc-20)，計(jì)算k值。

k值為，1-0.0033(50-20)＝0.865。

第三步：利用公式，計(jì)算污泥產(chǎn)率系數(shù)。

污泥產(chǎn)率系數(shù)為：

第四步：利用公式，kd＝kd20*(θt)^t-20，計(jì)算衰減系數(shù)。

衰減系數(shù)為：0.065*(1.05)^10-20＝0.04。

第五步：利用公式，利用公式，計(jì)算生物反應(yīng)池容積。

生物反應(yīng)池容積為：

第六步，利用公式，

xt＝θc[0.001qy(s0-se)-kdvxv+0.001fq(ss0-sse)]，計(jì)算總污泥量，且總污泥量為v*x。

再通過(guò)測(cè)量出水的懸浮物濃度ss0，以及出水的懸浮物濃度sse，根據(jù)第六步和第五步可以計(jì)算出生物反應(yīng)池容積和生物反應(yīng)器內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度xv，假設(shè)計(jì)算得xv為1.27；

利用公式，xv＝kv*x，計(jì)算kv為1.27/3.5＝0.363。

再確定出進(jìn)水五日生化需氧量和出水五日生化需氧量之差與進(jìn)水的懸浮物濃度的商，bod5/ss為(400-20)/125＝3.04。

根據(jù)kv以及與其對(duì)應(yīng)的bod5/ss，可以確定出kv與bod5/ss的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖中的一點(diǎn)，進(jìn)而根據(jù)其他條件下的試驗(yàn)確定出該圖中的其他的點(diǎn)，進(jìn)而繪制出kv與bod5/ss的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。需要說(shuō)明的是，kv與bod5/ss的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖包括但不僅限于本發(fā)明實(shí)施例提供的圖3a至圖3d中的四幅圖?？梢岳斫獾氖?，kv與bod5/ss的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖也被稱(chēng)為進(jìn)水五日生化需氧量和出水五日生化需氧量之差與進(jìn)水的懸浮物濃度的商、所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度以及所述污泥齡，與第一系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的示意圖。

s103：根據(jù)所述第一系數(shù)和預(yù)設(shè)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第一生物混合液懸浮固體平均濃度，計(jì)算生物反應(yīng)器內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度。

示例性的，通常情況下，mbr工藝中預(yù)設(shè)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第一生物混合液懸浮固體平均濃度的取值范圍為6-10g/l，由于本項(xiàng)目采用的是mbr(membranebio-reactor，膜生物反應(yīng)器)工藝。預(yù)設(shè)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第一生物混合液懸浮固體平均濃度的取值為8.5g/l。在計(jì)算時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)預(yù)設(shè)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第一生物混合液懸浮固體平均濃度取值。

生物反應(yīng)器內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度＝0.618*8.5＝5.253g/l。

現(xiàn)有技術(shù)《活性污泥工藝簡(jiǎn)明原理及設(shè)計(jì)計(jì)算》中采用的第一系數(shù)通常取值為0.7。本發(fā)明采用上述公式進(jìn)行計(jì)算，不同于現(xiàn)有技術(shù)中的取值方法。

需要說(shuō)明的是，在具體工程應(yīng)用中，生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第一生物混合液懸浮固體平均濃度可以被稱(chēng)為污泥濃度；生物反應(yīng)器內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度可以被稱(chēng)為揮發(fā)性污泥濃度。

s104：根據(jù)所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量、污泥產(chǎn)率系數(shù)、所述污泥齡、所述進(jìn)水五日生化需氧量、出水五日生化需氧量、所述生物反應(yīng)器內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度以及衰減系數(shù)，計(jì)算生物反應(yīng)池容積，其中，所述污泥產(chǎn)率系數(shù)是根據(jù)進(jìn)水的無(wú)機(jī)懸浮物和難降解的有機(jī)懸浮物總濃度、所述進(jìn)水五日生化需氧量、所述污泥齡以及所述設(shè)計(jì)溫度計(jì)算得到的。

具體的，可以利用公式，

計(jì)算污泥產(chǎn)率系數(shù)，其中，

y為污泥產(chǎn)率系數(shù)；當(dāng)污泥齡小于等于20d時(shí)，k為1，當(dāng)污泥齡大于20d時(shí)，k＝1-0.0033(θc-20)；θc為污泥齡；x0為進(jìn)水的無(wú)機(jī)懸浮物和難降解的有機(jī)懸浮物總濃度；s0為進(jìn)水五日生化需氧量；t為設(shè)計(jì)溫度；

利用公式，kd＝kd20*(θt)^t-20，計(jì)算衰減系數(shù)；其中，

kd為衰減系數(shù)，kd20為20攝氏度的衰減系數(shù)，取值范圍為0.04-0.075；θt為溫度系數(shù)，取值范圍為1.02-1.06；t為設(shè)計(jì)溫度；

利用公式，計(jì)算生物反應(yīng)池容積，其中，

v為生物反應(yīng)池容積；q為設(shè)計(jì)流量；θc為污泥齡；s0為進(jìn)水五日生化需氧量；se為出水五日生化需氧量；xv為生物反應(yīng)器內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度，且xv＝kv*x，x為預(yù)設(shè)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第一生物混合液懸浮固體平均濃度；kv為第一系數(shù)。

示例性的，利用公式，

計(jì)算污泥產(chǎn)率系數(shù)：

在實(shí)際應(yīng)用中，可以對(duì)該生物反應(yīng)器系統(tǒng)的進(jìn)水取樣，對(duì)樣品進(jìn)行化驗(yàn)，進(jìn)而可以得到進(jìn)水的無(wú)機(jī)懸浮物和難降解的有機(jī)懸浮物總濃度。由于s101步驟中得到的污泥齡為25d，大于20d，因此，k的取值為，1-0.0033(25-20)＝0.9835

如果進(jìn)水的無(wú)機(jī)懸浮物和難降解的有機(jī)懸浮物總濃度為20mg/l，則有，

污泥產(chǎn)率系數(shù)為0.6487。

需要說(shuō)明的是，污泥產(chǎn)率系數(shù)是根據(jù)試驗(yàn)資料計(jì)算出來(lái)的，在沒(méi)有試驗(yàn)資料時(shí)，生物反應(yīng)器系統(tǒng)具有初次沉淀池時(shí)，污泥產(chǎn)率系數(shù)取值可以為0.3；在生物反應(yīng)器系統(tǒng)不具有初次沉淀池時(shí)，污泥產(chǎn)率系數(shù)取值可以為0.6-1.6之間的值。

計(jì)算衰減系數(shù)為：

利用公式，計(jì)算生物反應(yīng)池容積：

該生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量為8.333m³/h。

生物反應(yīng)池容積為88.205m³。

另外，依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)《活性污泥工藝簡(jiǎn)明原理及設(shè)計(jì)計(jì)算》中計(jì)算的總池容為：

當(dāng)?shù)谝幌禂?shù)取值為0.7時(shí)，

表1為利用本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行污水處理的運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)記錄表；

表2為利用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行污水處理的運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)記錄表；

表1

表2

根據(jù)表1可知，應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例在生物反應(yīng)池容積為88.205m³，污泥濃度為8.5g/l的情況下，出水的化學(xué)需氧量的平均值為16.51mg/l、出水的氨氮含量為4.99mg/l、出水的總氮含量為14.6mg/l。

根據(jù)表2可知，應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案在生物反應(yīng)池容積為77.87m³，污泥濃度為8.5g/l的情況下，出水的化學(xué)需氧量的平均值為60.81mg/l；相對(duì)于應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的處理結(jié)果高了(60.81-49.23)/49.23＝23.5％；

出水的氨氮含量為5.58mg/l；相對(duì)于應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的處理結(jié)果高了(5.58-4.99)/4.99＝11.8％；

出水的總氮含量為19.29mg/l；相對(duì)于應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的處理結(jié)果高了(19.29-14.6)/14.6＝32.1％。

顯然，應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)提供的技術(shù)方案相對(duì)于應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例，出水的化學(xué)需氧量高了23.5％，出水的氨氮含量高了11.8％，出水的總氮含量高了32.1％。

應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例確定的生物反應(yīng)池容積，處理后的污水達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)；在與本發(fā)明實(shí)施例條件相同的情況下，應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)確定的生物反應(yīng)池進(jìn)行污水處理的出水的水質(zhì)變差，因此應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)確定的生物反應(yīng)池容積不夠準(zhǔn)確。

應(yīng)用本發(fā)明圖1所示實(shí)施例提供的一種確定生物反應(yīng)池容積的綜合法，通過(guò)計(jì)算污泥齡和確定第一系數(shù)，可以更加準(zhǔn)確的計(jì)算出生物反應(yīng)器系統(tǒng)的生物反應(yīng)池容積，使生物反應(yīng)器系統(tǒng)的污水處理能力與設(shè)計(jì)流量相匹配。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種確定生物反應(yīng)池容積的綜合法的流程示意圖，如圖4所示，本發(fā)明圖4所示實(shí)施例在本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的基礎(chǔ)上，增加了：

s105：根據(jù)進(jìn)水硝酸鹽氮濃度、進(jìn)水五日生化需氧量和所述生物反應(yīng)池容積，確定第一缺氧池容和第一好氧池容。

具體的，可以根據(jù)進(jìn)水硝酸鹽氮濃度、進(jìn)水五日生化需氧量，計(jì)算反硝化負(fù)荷；根據(jù)第一缺氧池容和第一好氧池容之比，與所述反硝化負(fù)荷的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定出所述第一缺氧池容和所述第一好氧池容的比例關(guān)系；根據(jù)所述第一缺氧池容和所述第一好氧池容的比例關(guān)系，依據(jù)所述生物反應(yīng)池容積，計(jì)算所述第一缺氧池容和所述第一好氧池容。

示例性的，一方面，可以對(duì)該生物反應(yīng)器系統(tǒng)的進(jìn)水取樣，對(duì)樣品進(jìn)行化驗(yàn)，進(jìn)而得到進(jìn)水硝酸鹽氮濃度。如果進(jìn)水的硝酸鹽氮濃度為30mg/l。

反硝化負(fù)荷為：

參照表3，表3為第一缺氧池容和第一好氧池容之比，與所述反硝化負(fù)荷的對(duì)應(yīng)關(guān)系表。

表3

由于反硝化負(fù)荷為0.111，與表3中反硝化負(fù)荷0.11較為接近，因此，缺氧池容和好氧池容的比值為0.2。且生物反應(yīng)池容積的容積為缺氧池容和好氧池容之和。根據(jù)s104步驟中計(jì)算的生物反應(yīng)池容積88.205m³，以及缺氧池容和好氧池容的比，確定出第一好氧池容為第一缺氧池容為88.205-73.504＝14.701m³。

另一方面，根據(jù)上述方法，依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)《活性污泥工藝簡(jiǎn)明原理及設(shè)計(jì)計(jì)算》計(jì)算的第一好氧池容為第一缺氧池容為77.87-64.89＝12.98m³。

s106：根據(jù)進(jìn)水的凱氏氮濃度、出水的氨氮濃度和硝化負(fù)荷，計(jì)算出硝化池容，并將所述硝化池容和所述第一好氧池容中較大者為第二好氧池容。

具體的，可以利用公式，

計(jì)算出硝化池容，其中，

v硝為硝化池容；q為所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量；硝化負(fù)荷＝0.02～0.05(kgn-nh3)/(kgmlss*d)，x為預(yù)設(shè)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第一生物混合液懸浮固體平均濃度；；

判斷所述硝化池容是否大于或等于所述第一好氧池容；若是，將所述硝化池容作為第二好氧池容；若否，將所述第一好氧池容作為第二好氧池容。

示例性的，可以對(duì)該生物反應(yīng)器系統(tǒng)的進(jìn)水取樣，對(duì)樣品進(jìn)行化驗(yàn)，進(jìn)而得到進(jìn)水的凱氏氮濃度，如果化驗(yàn)得到的進(jìn)水的凱氏氮濃度為42mg/l。

計(jì)算硝化池容為，

需要說(shuō)明的是，硝化負(fù)荷的取值范圍為經(jīng)驗(yàn)取值范圍，與現(xiàn)有技術(shù)中的取值范圍一致。在實(shí)際應(yīng)用中，也可以使用《活性污泥工藝簡(jiǎn)明原理及設(shè)計(jì)計(jì)算》中的公式計(jì)算硝化負(fù)荷。

顯然，硝化池容小于第一好氧池容，因此，第二好氧池容為73.504m³。

s107：至少根據(jù)反硝化速率、所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的進(jìn)水總凱氏氮濃度、所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的出水總氮濃度和所述預(yù)設(shè)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第一生物混合液懸浮固體平均濃度，計(jì)算第二缺氧池容，并將第二缺氧池容和所述第一缺氧池容中較大者為第三缺氧池容。

具體的，可以利用公式，計(jì)算反硝化菌濃度與生物反應(yīng)器內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度之比，其中，

xd為反硝化菌濃度與生物反應(yīng)器內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度之比；tn0為進(jìn)水總氮濃度；tne為出水總氮濃度；s0為進(jìn)水五日生化需氧量；se為出水五日生化需氧量；

利用公式，qd＝3xd*qd(20)*kt^t-20，計(jì)算反硝化速率qd，其中，

qd為反硝化速率；xd為反硝化菌濃度與生物反應(yīng)器內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度之比；qd(20)為類(lèi)生活污水xd≈0.33的反硝化速率，取值范圍為0.192(gno3-n)/(gmlvss*d)；kt為溫度系數(shù)，取值為1.08；t為所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度；

利用公式，計(jì)算第二缺氧池容，其中，

vd′為第二缺氧池容；q為設(shè)計(jì)流量；nk為生物反應(yīng)器系統(tǒng)的進(jìn)水總凱氏氮濃度(mg/l)；nte為生物反應(yīng)器系統(tǒng)的出水總氮濃度(mg/l)；qd為反硝化速率；x為預(yù)設(shè)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第一生物混合液懸浮固體平均濃度；δxv為排出生物反應(yīng)池系統(tǒng)的微生物量，y污泥產(chǎn)率系數(shù)；kv為第一系數(shù)，且

判斷所述第二缺氧池容是否大于或等于所述第一缺氧池容；若是，將所述第二缺氧池容作為第三缺氧池容；若否，將所述第一缺氧池容作為第三缺氧池容。

示例性的，計(jì)算反硝化菌濃度與生物反應(yīng)器內(nèi)混合液揮發(fā)性懸浮固體平均濃度之比：

計(jì)算反硝化速率：3*0.2178*0.192*1.08^10-20＝0.058

排出生物反應(yīng)池系統(tǒng)的微生物量為，

計(jì)算第二缺氧池容：

顯然，第二缺氧池容小于第一缺氧池容，因此第三缺氧池容為14.701m³。

s108：根據(jù)所述第二好氧池容和所述第三缺氧池容，計(jì)算優(yōu)化的生物反應(yīng)池容積。

具體的，可以將所述第二好氧池容和所述第三缺氧池容的和作為優(yōu)化的生物反應(yīng)池容積。

根據(jù)s106步驟中確定出的第二好氧池容以及s107步驟中確定出來(lái)的第三缺氧池容的和計(jì)算優(yōu)化的生物反應(yīng)池容積：

優(yōu)化的生物反應(yīng)池容積為，14.701+73.504＝88.205m³。

s109：至少根據(jù)所述進(jìn)水五日生化需氧量、所述出水五日生化需氧量、所述設(shè)計(jì)流量、所述污泥齡和懸浮污泥轉(zhuǎn)化率計(jì)算總污泥量。

具體的，可以利用公式，

xt＝θc[0.001*24*qy(s0-se)-kdv'xv+0.001f*24*q(ss0-sse)]，計(jì)算總污泥量，其中，

xt為總污泥量；θc為污泥齡；q為所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量；y為污泥產(chǎn)率系數(shù)；s0為進(jìn)水五日生化需氧量；se為出水五日生化需氧量；kd為衰減系數(shù)；v'為優(yōu)化的生物反應(yīng)池容積；xv＝kv*x，x為預(yù)設(shè)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第一生物混合液懸浮固體平均濃度；f為懸浮污泥轉(zhuǎn)化率，取值范圍為0.5-0.7；ss0為進(jìn)水懸浮物濃度；sse為出水懸浮物濃度。

示例性的，算總污泥量：

s1010：根據(jù)所述總污泥量和所述優(yōu)化的生物反應(yīng)池容積計(jì)算生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第二生物混合液懸浮固體平均濃度。

根據(jù)s109步驟中計(jì)算的總污泥量與s108步驟中計(jì)算的優(yōu)化的生物反應(yīng)池容積的商，計(jì)算生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第二生物混合液懸浮固體平均濃度：

514.9kg/88.205m³＝5.84g/l。

s1011：判斷所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第二生物混合液懸浮固體平均濃度是否小于第一預(yù)設(shè)閾值，若是，調(diào)大所述污泥齡，并返回執(zhí)行s109的步驟；若否，將所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第二生物混合液懸浮固體平均濃度作為生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)目標(biāo)混合液懸浮固體平均濃度。

通常情況下，第一預(yù)設(shè)閾值為第一生物混合液懸浮固體平均濃度的0.97倍。顯然，s1010步驟中計(jì)算的第二生物混合液懸浮固體平均濃度小于第一預(yù)設(shè)閾值為8.5*0.97＝8.245g/l，因此，將污泥齡從目前的25d調(diào)大至26d，并返回執(zhí)行s109步驟。

需要說(shuō)明的是，可以根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)或者污水的實(shí)際生化條件調(diào)大污泥齡。調(diào)大污泥齡為現(xiàn)有技術(shù)，這里不再贅述。

在實(shí)際應(yīng)用中，在s1010步驟中計(jì)算的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第二生物混合液懸浮固體平均濃度大于或等于第一預(yù)設(shè)閾值8.245g/l的情況下，將s1010步驟中計(jì)算的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第二生物混合液懸浮固體平均濃度作為目標(biāo)混合液懸浮固體平均濃度。

假設(shè)，s1010步驟中計(jì)算的生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)第二生物混合液懸浮固體平均濃度為9g/l，大于第一預(yù)設(shè)閾值8.245g/l，因此目標(biāo)混合液懸浮固體平均濃度為9g/l。

s1012：根據(jù)所述設(shè)計(jì)流量、所述進(jìn)水五日生化需氧量、所述出水五日生化需氧量、所述優(yōu)化的生物反應(yīng)池容積以及所述生物反應(yīng)器內(nèi)目標(biāo)混合液懸浮固體平均濃度，計(jì)算污泥負(fù)荷。

具體的，可以利用公式，計(jì)算污泥負(fù)荷，其中，

ls為污泥負(fù)荷；q為設(shè)計(jì)流量；s0為進(jìn)水五日生化需氧量；se為出水五日生化需氧量；x′為生物反應(yīng)器內(nèi)目標(biāo)混合液懸浮固體平均濃度；v'為優(yōu)化的生物反應(yīng)池容積。

示例性的，由于s1012步驟中僅調(diào)大了污泥齡，因此會(huì)導(dǎo)致污泥產(chǎn)率系數(shù)、和第一系數(shù)發(fā)生變化，并不會(huì)導(dǎo)致優(yōu)化的生物反應(yīng)池容積發(fā)生變化，因此，計(jì)算污泥負(fù)荷可以為：

s1013：判斷所述污泥負(fù)荷是否大于或等于第二預(yù)設(shè)閾值，若是，調(diào)大所述污泥齡，返回執(zhí)行s104的步驟。

示例性的，如果第二預(yù)設(shè)閾值為0.15kg[bod5]/(m³*d)，顯然，s1012步驟中計(jì)算的污泥負(fù)荷小于第二預(yù)設(shè)閾值，則說(shuō)明s108步驟中計(jì)算的優(yōu)化的生物反應(yīng)池容積是合理的。

另外，在實(shí)際應(yīng)用中，在s1012步驟中計(jì)算的污泥負(fù)荷大于或等于第二預(yù)設(shè)閾值的情況下，將污泥齡從目前的26d調(diào)大至27d，并返回執(zhí)行s104步驟。

需要說(shuō)明的是，可以根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)或者污水的實(shí)際生化條件調(diào)大污泥齡。調(diào)大污泥齡為現(xiàn)有技術(shù)，這里不再贅述。

應(yīng)用本發(fā)明圖4所示實(shí)施例提供的另一種確定生物反應(yīng)池容積的綜合法及，通過(guò)計(jì)算生物反應(yīng)器系統(tǒng)的優(yōu)化的生物反應(yīng)池容積和污泥負(fù)荷，使該生物反應(yīng)器系統(tǒng)中的污泥負(fù)荷處于較低的水平，可以使缺氧池和好氧池的污水處理能與設(shè)計(jì)流量相匹配。

為解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種污水處理方法，應(yīng)用于生物反應(yīng)器系統(tǒng)，所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)包括一個(gè)缺氧池和一個(gè)好氧池，該方法包括：

s401(圖中未示出)：將污水輸入缺氧池進(jìn)行反硝化處理，其中，所述缺氧池的池容是根據(jù)上述任一項(xiàng)所述方法確定的。

s402(圖中未示出)：將經(jīng)所述缺氧池容處理后的污水，輸入好氧池進(jìn)行硝化處理，其中，所述好氧池的池容是根據(jù)上述任一項(xiàng)所述方法確定的。

應(yīng)用本發(fā)明圖4所示實(shí)施例提供的一種污水處理方法，通過(guò)計(jì)算污泥齡和確定第一系數(shù)，可以更加準(zhǔn)確的計(jì)算出缺氧池容和好氧池容，使缺氧池和好氧池的污水處理能與設(shè)計(jì)流量相匹配。

需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用相關(guān)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對(duì)于系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法實(shí)施例的部分說(shuō)明即可。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。