欧美国家剩余污泥计算模式

1 德国剩余污泥计算模式

德国排水工程学会颁布的活性污泥法设计规范(1991)将剩余污泥分为：
　　① 由降解有机物而引起的异养性微生物的污泥增殖量(不计自养性微生物的增殖)；
　　② 活性污泥代谢过程惰性残余物(约占污泥代谢量的10%左右)；
　　③ 曝气池进水中不能水解/降解的惰性悬浮固体，其量约占悬浮固体浓度的60%左右。
　　因此，剩余污泥量可表达为：

SP=YH·Q·BOD5,i+0.6·Q·SS-0.9·bH·YH·Q·BOD5·fT,H/[1/Θc+bH·fT,H]

折算到每去除1kgBOD5的污泥产量SPt为：

　　 SPt=YH-0.9·bH·YH·fT,H/[1/Θc+bH·fT,H]+0.6·SSi/BOD5　　　　　　

式中　 Q——进水流量，m3/d
　　　　　X——异养性微生物在活性污泥中所占的比例
　　　　　V——曝气池容积，m3
　　　　　Θc——污泥泥龄，d
　　　　　YH——异养性微生物的增殖率，kgDS/kgBOD5,YH=0.6
　　　　　bH——异养性微生物的内源呼吸速率（自身氧化率），bH=0.08L/d
　　　　　fT,H——异养性微生物生长温度修正系数，fT,H=1.072(T-15）（T为温度，℃）
　　　　　SSi——瀑气池进水悬浮SS浓度，kg/m3
　　　　　BOD5，i——进水BOD5浓度，kg/m3
　　　　　MLSS——污泥浓度，kg/m3

2 美国Eckenfelder剩余污泥计算模式
　　该模式由Eckenfelder和Goronszy等人提出(1991)，主要出发点是将剩余污泥划分为有机部分和无机惰性物质两个部分，然后分别计算。
（1） 剩余污泥中的有机部分
　　剩余污泥中的有机物质主要来自微生物的增殖以及进水中的部分未降解有机固体颗粒物质。剩余污泥量包括的各项可用公式分别求得：
　　① 异养性微生物的增殖

　　dVH＝Q·(fso1·BODi-BODe-2.9·ND)·YH (好氧条件下) +2.9·ND·Q·YDN (缺氧条件下)+Q·YH·VSSi·fde·fdb(进水可降解有机物中，已降解的部分污泥增殖)

　　这里，在可降解颗粒物质中，已经降解的部分
　fde＝1-e-kh,T·ΘC 　　　　　　　　　　　　　　　　
　　式中 kh,T——温度为T时可降解VSS的水解速率常数，
　　　 kh,T＝0.15·1.072(T-15)

　　因此，异养性微生物增长总方程式为：

　　　dVH＝Q·YH(fso1·BODi-BODe-2.9·ND+VSSi·fdb·fde)+Q·YDN(29·ND)
　　式中　BODi、BODe——曝气池进、出水BOD5浓度，kg/m3
　　　　　 VSSi——曝气池进水VSS浓度,kg/m3
　　　　 YDN——异养性微生物在缺氧条件下的增殖率，kgDS/kgBOD5，YDN略低于YH，计算时一般YDN＝YH
　　　　ND——反硝化氮量
　　　　　fso1——溶解性BOD5所占比例
　　　　　fdb——在进水挥发性悬浮固体VSS中可降解物质所占的比例，一般为0.75左右。
　　　　　fde——已经降解的部分在可降解有机颗粒物质中所占比例
　　② 自养性微生物的增殖
　　　　　　dVA＝Q·YA·TKNn
　　式中 TKNn——可以硝化的总凯氏氮，kg/m3
　　　　 YA——自养性微生物的增殖率，kgDS/kgN
　　由于自养性微生物的增长速率较异养性微生物要小得多，计算时一般可忽略不计。
　　③ 进水中未降解有机颗粒物质产生的污泥
　　　　　dVud＝(1-fde)·fdb·VSSi·Q
　　④ 进水有机颗粒物质中不可降解部分所产生的剩余污泥
　　dVnd=(1-fdb)·VSSi·Q 　　　　
　　⑤ 内源呼吸引起的污泥自身氧化衰减量

　　dVr=-kb·fb·Fdb·MLVSS·V　
　　式中　kd——活性污泥内源呼吸速率常数，一般kb=0.08L/d
　　　　　fb—曝气池微生物量在MLVSS中所占比例
　　　　　Fdb—曝气池活性污泥中可降解的生物有机固体所占比例
　　　　　MLVSS—曝气池活性污泥浓度，kg/m3

　　曝气池微生物量在MLVSS中所占的比例fb定义为存活的异养性和自养性微生物占曝气池活性污泥浓度MLVSS的比例：

　　fb=(dVH+dVA-dVr)/(dVH+dVA-dVud.dVnd-dVr)
　　曝气池活性污泥中可降角的生物有机固体所占比例Fdb取决于污泥泥龄的大小，泥龄越大污泥老化程度越高，可降解物质的比例就越低：
Fdb=fp/(1+kb·(1-fp)·Θc)
　　式中 fb——所产生的生物有机颗粒中可降解的比例，fp=0.8左右
（2）剩余污泥中的无机部分
　　在Eckenfelder模式中，忽略微生物代谢过程中产生的惰性残余物质，认为活性污泥中的惰性物质主要与进水中含有的无机惰性物质有关。
　　剩余污泥中的无机惰性物质
　　dVi=Q(TSSi-VSSi)=Q.TSSi.Fi
　　式中 Fi——进水悬浮固体中无机部分所占的比例，Fi=0.2左右

因此，总的剩余污泥量可表示为：
　　SPT=dVH+dVA+dVud+dVnd-dVr+dVi
折算到每去除1kgBOD5污泥产量SPt为：
　　SPt=SPT/BODi