水污染控制工程_第十二章_ 活性污泥法

1、第十二章 活性污泥法第一節(jié)第一節(jié) 基基 本本 概概 念念 什么是活性污泥？由細(xì)菌、菌膠團(tuán)、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等微生物群體及由細(xì)菌、菌膠團(tuán)、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等微生物群體及吸附的污水中有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)組成的、有一定活力的、吸附的污水中有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)組成的、有一定活力的、具有良好的凈化污水功能的絮絨狀污泥。具有良好的凈化污水功能的絮絨狀污泥?；钚晕勰嗟男再|(zhì)顏色黃褐色黃褐色狀態(tài)似礬花絮絨顆粒似礬花絮絨顆粒味道土腥味土腥味相對密度曝氣池混合液：曝氣池混合液：1.0021.003回流污泥：回流污泥：1.0041.00620100cm2/mL比表面積細(xì)菌：以異養(yǎng)型原核生物細(xì)菌：以異養(yǎng)型原核生物(細(xì)菌細(xì)菌)為

2、主，數(shù)量為主，數(shù)量107108個(gè)個(gè)/mL，自養(yǎng)菌數(shù)量略低。其優(yōu)勢，自養(yǎng)菌數(shù)量略低。其優(yōu)勢菌種：菌種：產(chǎn)堿桿菌產(chǎn)堿桿菌屬等，它是降解污染物質(zhì)的屬等，它是降解污染物質(zhì)的主體，具有分解有機(jī)物的能力。主體，具有分解有機(jī)物的能力。真菌：由細(xì)小的腐生或寄生菌組成，具分解真菌：由細(xì)小的腐生或寄生菌組成，具分解碳水化合物，脂肪、蛋白質(zhì)的功能，但碳水化合物，脂肪、蛋白質(zhì)的功能，但絲狀絲狀菌菌大量增殖會(huì)引發(fā)污泥膨脹。大量增殖會(huì)引發(fā)污泥膨脹。原生動(dòng)物：肉足蟲，鞭毛蟲和纖毛蟲原生動(dòng)物：肉足蟲，鞭毛蟲和纖毛蟲3類，類，捕食游捕食游離細(xì)菌離細(xì)菌。其出現(xiàn)的順序反映了處理水質(zhì)的好壞。其出現(xiàn)的順序反映了處理水質(zhì)的好壞（這里的好

3、壞是指有機(jī)物的去除），最初是肉足（這里的好壞是指有機(jī)物的去除），最初是肉足蟲，繼之蟲，繼之鞭毛蟲鞭毛蟲和和游泳型纖毛蟲游泳型纖毛蟲；當(dāng)處理水質(zhì)良；當(dāng)處理水質(zhì)良好時(shí)出現(xiàn)好時(shí)出現(xiàn)固著型纖毛蟲，如鐘蟲固著型纖毛蟲，如鐘蟲、等枝蟲、獨(dú)縮、等枝蟲、獨(dú)縮蟲、聚縮蟲、蓋纖蟲等。蟲、聚縮蟲、蓋纖蟲等。 后生動(dòng)物后生動(dòng)物(主要指主要指輪蟲輪蟲、線蟲線蟲、甲殼蟲如水騷類），、甲殼蟲如水騷類），捕食菌膠團(tuán)和原生動(dòng)物捕食菌膠團(tuán)和原生動(dòng)物，是水質(zhì)穩(wěn)定的標(biāo)志。，是水質(zhì)穩(wěn)定的標(biāo)志。 產(chǎn)堿桿菌絲狀菌絲狀菌草履蟲草履蟲游泳型纖毛蟲游泳型纖毛蟲鐘蟲固著型纖毛蟲固著型纖毛蟲輪蟲線蟲曝氣池曝氣池曝氣池出水堰曝氣池出水堰曝氣池混合液配

4、水進(jìn)入二沉池曝氣池混合液配水進(jìn)入二沉池生物量分析：處理生活污水的活性污泥MLVSS: 70%NVSS: 30% MLSS表示懸浮固體物質(zhì)總量，MLVSS揮發(fā)性固體成分表示有機(jī)物含量，MLNVSS灼燒殘量，表示無機(jī)物含量。 MLVSS包含了微生物量，但不僅是微生物的量，由于測定方便，目前還是近似用于表示微生物的量。污泥沉降比：污泥沉降比：SVSV活性污泥的沉降濃縮性能取混合液至1000mL或100mL量筒，靜止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的體積，以占混合液體積的比例（%）表示污泥沉降比。通常，曝氣池混合液的沉降比正常范圍為15-30%。 污泥體積指數(shù)：污泥體積指數(shù)：SVISVISV不能確切

5、表示污泥沉降性能，故人們想起用單位干泥形成濕泥時(shí)的體積來表示污泥沉降性能，簡稱污泥指數(shù)，單位為mL/g。）（）（）（混合液中懸浮固體干重）的活性污泥體積（混合液沉淀LMLSSLLSVLLLSVI/g/mg1mmin301活性污泥法的基本流程 活性污泥降解污水中有機(jī)物的過程 活性污泥在曝氣過程中，對有機(jī)物的降解（去除）過程可分為兩個(gè)階段：吸附階段穩(wěn)定階段 由于活性污泥具有巨大的表面積，而表面上含有多糖類的黏性物質(zhì)，導(dǎo)致污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)移到活性污泥上去。主要是轉(zhuǎn)移到活性污泥上的有機(jī)物為微生物所利用?；钚晕勰嘟到馕鬯杏袡C(jī)物的過程活性污泥降解污水中有機(jī)物的過程污水與污泥混合曝氣后污水與污泥混合曝氣后

6、BODBOD的變化曲線的變化曲線對活性污泥法曝氣過程中污水中有機(jī)物的變化分對活性污泥法曝氣過程中污水中有機(jī)物的變化分析得到結(jié)論：析得到結(jié)論：污污水水中中的的有有機(jī)機(jī)物物殘留在污殘留在污水中的有水中的有機(jī)物機(jī)物從污水中從污水中去除的有去除的有機(jī)物機(jī)物微生物不能利用的有機(jī)物微生物不能利用的有機(jī)物微生物能利用的有機(jī)物微生物能利用的有機(jī)物微生物能利用而尚未微生物能利用而尚未利用的有機(jī)物利用的有機(jī)物微生物不能利用的有微生物不能利用的有機(jī)物機(jī)物微生物已利用的有機(jī)微生物已利用的有機(jī)物（氧化和合成）物（氧化和合成）（吸附量）（吸附量）增殖的微生物體增殖的微生物體氧化產(chǎn)物氧化產(chǎn)物P105曲線曲線反映污水中有機(jī)反

7、映污水中有機(jī)物的去除規(guī)律；物的去除規(guī)律；曲線曲線反映活性污泥利反映活性污泥利用有機(jī)物的規(guī)律；用有機(jī)物的規(guī)律；曲線曲線反映了活性污泥反映了活性污泥吸附有機(jī)物的規(guī)律。吸附有機(jī)物的規(guī)律。 這三條曲線反映出，在曝氣過程中：這三條曲線反映出，在曝氣過程中： 污水中有機(jī)物的去除在較短時(shí)間污水中有機(jī)物的去除在較短時(shí)間( 圖中是圖中是5h左右左右)內(nèi)就基本內(nèi)就基本完成了完成了(見曲線見曲線)； 污水中的有機(jī)物先是轉(zhuǎn)移到污水中的有機(jī)物先是轉(zhuǎn)移到(吸附吸附)污泥上污泥上(見曲線見曲線),然后逐然后逐漸為微生物所利用漸為微生物所利用(見曲線見曲線)； 吸附作用在相當(dāng)短的時(shí)間吸附作用在相當(dāng)短的時(shí)間(圖中是圖中是45m

8、in左右左右)內(nèi)就基本完成內(nèi)就基本完成了了(見曲線見曲線)； 微生物利用有機(jī)物的過程比較緩慢微生物利用有機(jī)物的過程比較緩慢(見曲線見曲線)。 第二節(jié)第二節(jié) 活性污泥法的發(fā)展活性污泥法的發(fā)展 傳統(tǒng)活性污泥法傳統(tǒng)活性污泥法 漸漸 減減 曝曝 氣氣分分 步步 曝曝 氣氣完全混合法完全混合法淺淺 層層 曝曝 氣氣深深 層層 曝曝 氣氣高負(fù)荷曝氣或變形曝氣高負(fù)荷曝氣或變形曝氣克克 勞勞 斯斯 法法延延 時(shí)時(shí) 曝曝 氣氣接觸穩(wěn)定法接觸穩(wěn)定法氧氧 化化 溝溝純純 氧氧 曝曝 氣氣活性污泥生物濾池（活性污泥生物濾池（ABF工藝）工藝）吸附生物降解工藝（吸附生物降解工藝（AB法）法）序批式活性污泥法（序批式活性

9、污泥法（SBR法）法）二、活性污泥法的發(fā)展與演變有機(jī)物去除和有機(jī)物去除和氨氮硝化氨氮硝化在推流式的傳統(tǒng)曝氣池中，混合液的需在推流式的傳統(tǒng)曝氣池中，混合液的需氧量在長度方向是逐步下降的。氧量在長度方向是逐步下降的。實(shí)際情況是：前半段氧遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，后半實(shí)際情況是：前半段氧遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，后半段供氧量超過需要。段供氧量超過需要。漸減曝氣的目的就是合理地布置擴(kuò)散器，漸減曝氣的目的就是合理地布置擴(kuò)散器，使布?xì)庋爻套兓?，而總的空氣量不變，這使布?xì)庋爻套兓偟目諝饬坎蛔?，這樣可以提高處理效率。樣可以提高處理效率。 漸 減 曝 氣 漸 減 曝 氣 把入流的一部分從池端引入到池的中部分把入流的一部分從池端引入到池的

10、中部分點(diǎn)進(jìn)水。點(diǎn)進(jìn)水。 階段（分 步） 曝 氣 分步曝氣示意圖分步曝氣示意圖 完 全 混 合 法 在分步曝氣的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步大大增加進(jìn)水點(diǎn)，同時(shí)在分步曝氣的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步大大增加進(jìn)水點(diǎn)，同時(shí)相應(yīng)增加回流污泥并使其在曝氣池中迅速混合，長條形池相應(yīng)增加回流污泥并使其在曝氣池中迅速混合，長條形池子中也能做到完全混合狀態(tài)。子中也能做到完全混合狀態(tài)。完全混合的概念完全混合的概念（1）池液中各個(gè)部分的微生物種類和數(shù)量基本相同，生）池液中各個(gè)部分的微生物種類和數(shù)量基本相同，生活環(huán)境也基本相同。活環(huán)境也基本相同。（2）入流出現(xiàn)沖擊負(fù)荷時(shí)，池液的組成變化也較小，因）入流出現(xiàn)沖擊負(fù)荷時(shí)，池液的組成變化也較小，因?yàn)?/p>

11、驟然增加的負(fù)荷可為全池混合液所分擔(dān)，而不是像推流為驟然增加的負(fù)荷可為全池混合液所分擔(dān)，而不是像推流中僅僅由部分回流污泥來承擔(dān)。完全混合池從某種意義上中僅僅由部分回流污泥來承擔(dān)。完全混合池從某種意義上來講，是一個(gè)大的緩沖器和均和池，在工業(yè)污水的處理中來講，是一個(gè)大的緩沖器和均和池，在工業(yè)污水的處理中有一定優(yōu)點(diǎn)。有一定優(yōu)點(diǎn)。（3）池液里各個(gè)部分的需氧量比較均勻。）池液里各個(gè)部分的需氧量比較均勻。 完全混合法的特征完全混合法的特征 完 全 混 合 法 淺 層 曝 氣 特點(diǎn)：氣泡形成和破裂瞬間的氧傳遞速率是最大的。在水的特點(diǎn)：氣泡形成和破裂瞬間的氧傳遞速率是最大的。在水的淺層處用大量空氣進(jìn)行曝氣，就可

12、獲得較高的氧傳遞速率。淺層處用大量空氣進(jìn)行曝氣，就可獲得較高的氧傳遞速率。 1953年派斯維爾（年派斯維爾（Pasveer）的研究：氧在）的研究：氧在10靜止水中的靜止水中的傳遞特征，如下圖所示。傳遞特征，如下圖所示。 淺 層 曝 氣 擴(kuò)散器的深度以在水面以下擴(kuò)散器的深度以在水面以下0.60.8m范圍為宜，可范圍為宜，可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，動(dòng)力效率可達(dá)以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，動(dòng)力效率可達(dá)1.82.6kg（O2） / kWh。淺層曝氣與一般曝氣相比，空氣量增大，但風(fēng)壓僅為淺層曝氣與一般曝氣相比，空氣量增大，但風(fēng)壓僅為一般曝氣的一般曝氣的1/41/6左右，約左右，約10kPa，故電耗略有下降。，故電耗略有下降

13、。曝氣池水深一般曝氣池水深一般34m，深寬比，深寬比1.01.3，氣量比，氣量比3040m3/（m3 水水.h）。）。淺層池適用于中小型規(guī)模的污水廠。淺層池適用于中小型規(guī)模的污水廠。部分污水廠只需要部分處理，因此產(chǎn)生了高負(fù)荷部分污水廠只需要部分處理，因此產(chǎn)生了高負(fù)荷曝氣法。曝氣法。曝氣池中的曝氣池中的MLSS約為約為300500mg/L，曝氣時(shí)間，曝氣時(shí)間比較短，約為比較短，約為23h，處理效率僅約，處理效率僅約65左右，左右，有別于傳統(tǒng)的活性污泥法，故常稱變形曝氣。有別于傳統(tǒng)的活性污泥法，故常稱變形曝氣。 高負(fù)荷曝氣或變形曝氣延時(shí)曝氣的特點(diǎn)：延時(shí)曝氣的特點(diǎn)：曝氣時(shí)間很長，達(dá)曝氣時(shí)間很長，達(dá)2

14、4h甚至更長，甚至更長，MLSS較高，達(dá)較高，達(dá)到到30006000mg/L；活性污泥在時(shí)間和空間上部分處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，活性污泥在時(shí)間和空間上部分處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，剩余污泥少而穩(wěn)定，無需消化，可直接排放；剩余污泥少而穩(wěn)定，無需消化，可直接排放；適用于污水量很小的場合，近年來，國內(nèi)小型污適用于污水量很小的場合，近年來，國內(nèi)小型污水處理系統(tǒng)多有使用。水處理系統(tǒng)多有使用。延 時(shí) 曝 氣 氧化溝是延時(shí)曝氣法的一種特殊形式，它的池體狹長，池氧化溝是延時(shí)曝氣法的一種特殊形式，它的池體狹長，池深較淺，在溝槽中設(shè)有表面曝氣裝置。深較淺，在溝槽中設(shè)有表面曝氣裝置。曝氣裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)溝內(nèi)液體迅速流動(dòng)，具有曝氣

15、和攪曝氣裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)溝內(nèi)液體迅速流動(dòng)，具有曝氣和攪拌兩個(gè)作用，溝中混合液流速約為拌兩個(gè)作用，溝中混合液流速約為0.250.3m/s，使活性污，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。泥呈懸浮狀態(tài)。氧 化 溝 吸附生物降解工藝（AB法） A A級以高負(fù)荷或超高負(fù)荷運(yùn)行，級以高負(fù)荷或超高負(fù)荷運(yùn)行，B B級以低負(fù)荷運(yùn)級以低負(fù)荷運(yùn)行，行，A A級曝氣池停留時(shí)間短，級曝氣池停留時(shí)間短，303060min60min，B B級停級停留時(shí)間留時(shí)間2 24h4h。該系統(tǒng)不設(shè)初沉池，該系統(tǒng)不設(shè)初沉池，A A級曝氣池是一個(gè)開放性的級曝氣池是一個(gè)開放性的生物系統(tǒng)。生物系統(tǒng)。A A、B B兩級各自有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，兩級各自有獨(dú)立

16、的污泥回流系統(tǒng)，兩級的污泥互不相混。兩級的污泥互不相混。處理效果穩(wěn)定，具有抗沖擊負(fù)荷和處理效果穩(wěn)定，具有抗沖擊負(fù)荷和pHpH變化的能變化的能力。該工藝還可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力進(jìn)行分期建設(shè)。力。該工藝還可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力進(jìn)行分期建設(shè)。吸附生物降解工藝（AB法）項(xiàng)目項(xiàng)目段段推薦設(shè)計(jì)參數(shù)推薦設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷容積負(fù)荷(kgBOD5/(m3d)AB6100.9污泥負(fù)荷污泥負(fù)荷(kgBOD5/(kgMLSSd)AB250.3泥齡泥齡/dAB0.30.51520曝氣時(shí)間曝氣時(shí)間/hAB0.50.7524沉淀時(shí)間沉淀時(shí)間/hAB1224BOD5去除率去除率/%AAB45559095AB兩段的主要工藝參數(shù)對比及推薦取值

17、兩段的主要工藝參數(shù)對比及推薦取值序批式活性污泥法（SBR法）SBRSBR工藝的基本運(yùn)行模式由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和工藝的基本運(yùn)行模式由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置五個(gè)基本過程組成，從污水流入到閑置結(jié)束構(gòu)成一閑置五個(gè)基本過程組成，從污水流入到閑置結(jié)束構(gòu)成一個(gè)周期，在每個(gè)周期里上述過程都是在一個(gè)設(shè)有曝氣或個(gè)周期，在每個(gè)周期里上述過程都是在一個(gè)設(shè)有曝氣或攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)依次進(jìn)行的。攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)依次進(jìn)行的。 (1)工藝系統(tǒng)組成簡單，不設(shè)二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能，工藝系統(tǒng)組成簡單，不設(shè)二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能，無污泥回流設(shè)備；無污泥回流設(shè)備；(2)耐沖擊負(fù)荷，在一般情況下（包括工業(yè)

18、污水處理）無需設(shè)置耐沖擊負(fù)荷，在一般情況下（包括工業(yè)污水處理）無需設(shè)置調(diào)節(jié)池；調(diào)節(jié)池；(3)時(shí)間上呈推流式時(shí)間上呈推流式,易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì)；易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì)；(4)運(yùn)行操作靈活，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)各單元操作的狀態(tài)可達(dá)到脫氮運(yùn)行操作靈活，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)各單元操作的狀態(tài)可達(dá)到脫氮除磷的效果；除磷的效果；(5)污泥沉淀性能好污泥沉淀性能好,SVI值較低值較低,能有效地防止絲狀菌膨脹；能有效地防止絲狀菌膨脹；(6)具有較好的脫氮除磷效果。具有較好的脫氮除磷效果。 序批式活性污泥法（SBR法）SBRSBR工藝與連續(xù)流活性污泥工藝與連續(xù)流活性污泥工藝相比的優(yōu)點(diǎn)工藝相比的優(yōu)點(diǎn) (1)

19、容積利用率低；容積利用率低； (2)水頭損失大；水頭損失大； (3)出水不連續(xù)；出水不連續(xù)； (4)峰值需氧量高；峰值需氧量高； (5)設(shè)備利用率低；設(shè)備利用率低； (6)運(yùn)行控制相對復(fù)雜；運(yùn)行控制相對復(fù)雜； (7)不適用于大水量。不適用于大水量。序批式活性污泥法（SBR法）SBRSBR工藝的缺點(diǎn)工藝的缺點(diǎn)(1) 生物選擇器生物選擇器 (2) 缺氧區(qū)缺氧區(qū) (3) 好氧區(qū)好氧區(qū) (4) 回流污泥和剩余污泥回流污泥和剩余污泥 (5) 潷水器潷水器循環(huán)式活性污泥法工藝循環(huán)式活性污泥法工藝1530回流污泥回流污泥活性污泥法動(dòng)力學(xué)模型勞倫斯（勞倫斯（Lawrence）和麥卡蒂和麥卡蒂(McCarty)

20、模型模型Eckenfelder模型麥金尼麥金尼(McKinney)模型模型底物降解速率與底物濃度、生物量等因素之間的關(guān)系底物降解速率與底物濃度、生物量等因素之間的關(guān)系微生物增殖速率與底物濃度、生物量等因素之間的關(guān)系微生物增殖速率與底物濃度、生物量等因素之間的關(guān)系一、建立模型的假設(shè)一、建立模型的假設(shè)（1）曝氣池處于完全混合狀態(tài)）曝氣池處于完全混合狀態(tài)（2）進(jìn)水中微生物可忽略）進(jìn)水中微生物可忽略（3）全部可生物降解的底物處于完全溶解狀態(tài)）全部可生物降解的底物處于完全溶解狀態(tài)（4）系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)）系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)（5）二沉池中沒有微生物活動(dòng)）二沉池中沒有微生物活動(dòng)（6）二沉池中沒有污泥積累，泥水分

21、離良好）二沉池中沒有污泥積累，泥水分離良好進(jìn)水進(jìn)水 Q S0 X0Se、X、V曝氣池二沉池剩余污泥回流污泥系統(tǒng)邊界RQ、Se、XRQW、Se、XR(Q-QW)、Se、Xe出水（1+R）QSe、XQW、Se、X剩余污泥完全混合活性污泥法系統(tǒng)的典型流程完全混合活性污泥法系統(tǒng)的典型流程RWWcXQXeQQXV）(污泥齡（SRT）SRT：曝氣池中污泥全部更新一次所需：曝氣池中污泥全部更新一次所需 要的時(shí)間。要的時(shí)間。0)0VdtdXXQXeQQQXgRWW（）（一）在穩(wěn)態(tài)下，作系統(tǒng)活性污泥的物料平衡：（一）在穩(wěn)態(tài)下，作系統(tǒng)活性污泥的物料平衡：活性污泥的凈增長速率，活性污泥的凈增長速率，gMLVSS/（

22、m3d）XKdtdSYdtdXdug)()（ducKdtdSXY)(11ducKdtdSXY)(11duKdtdSXY)(1c1通過控制污泥齡，可以控制微生物的比增長速率通過控制污泥齡，可以控制微生物的比增長速率ducKdtdSXY)(11SKSrrSmaxXdtdSr deSecKSKSrYmax1代入代入deSecKSKSrYmax111max）（）（dccdSeKYrKKS出水有機(jī)物濃度僅僅是污泥齡和動(dòng)力學(xué)參數(shù)出水有機(jī)物濃度僅僅是污泥齡和動(dòng)力學(xué)參數(shù)的函數(shù)，與進(jìn)水有機(jī)物濃度無關(guān)。的函數(shù)，與進(jìn)水有機(jī)物濃度無關(guān)。（二）在穩(wěn)態(tài)下，作曝氣池底物的物料平衡：（二）在穩(wěn)態(tài)下，作曝氣池底物的物料平衡：0

23、)1 ()(0eueQSRVdtdSRQSQSVSSQdtdSeu）（0)(ducKdtdSXY)(11decKXVSSQY)(10decKXVSSQY)(10）（cdceKVSSYQX1)(0活性污泥濃度與進(jìn)出水水質(zhì)、污泥泥齡活性污泥濃度與進(jìn)出水水質(zhì)、污泥泥齡和動(dòng)力學(xué)參數(shù)密切相關(guān)。和動(dòng)力學(xué)參數(shù)密切相關(guān)。）（cdceKVSSYQX1)(011max）（）（dccdSeKYrKKSLawrence、McCarty導(dǎo)出的活性污泥數(shù)學(xué)模型導(dǎo)出的活性污泥數(shù)學(xué)模型第四節(jié) 氣體傳遞原理和曝氣設(shè)備 活性污泥法的三個(gè)要素構(gòu)成一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污

24、泥；就是活性污泥；二是污水中的有機(jī)物，它是處理對象，也是二是污水中的有機(jī)物，它是處理對象，也是微生物的食料；微生物的食料；三是溶解氧，沒有充足的溶解氧，好氧微生三是溶解氧，沒有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能發(fā)揮氧化分解作用。物既不能生存，也不能發(fā)揮氧化分解作用。氣氣 體體 傳傳 遞遞 原原 理理 雙膜理論的基點(diǎn)是認(rèn)雙膜理論的基點(diǎn)是認(rèn)為在氣液界面存在著二為在氣液界面存在著二層膜（即氣膜和液膜）層膜（即氣膜和液膜）這一物理現(xiàn)象。這一物理現(xiàn)象。 這兩層薄膜使氣體分子這兩層薄膜使氣體分子從一相進(jìn)入另一相時(shí)受從一相進(jìn)入另一相時(shí)受到了阻力。當(dāng)氣體分子到了阻力。當(dāng)氣體分子從氣相向液相傳遞時(shí)，從氣

25、相向液相傳遞時(shí)，若氣體的溶解度低，則若氣體的溶解度低，則阻力主要來自液膜。阻力主要來自液膜。RrFccKtcTST024. 1dd)()2020La（）（氣壓修正系數(shù)氣壓修正系數(shù)=當(dāng)?shù)貧鈮寒?dāng)?shù)貧鈮?標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓總傳質(zhì)系數(shù)總傳質(zhì)系數(shù) KLa值受污水水質(zhì)的影響，把用于清水測出的值值受污水水質(zhì)的影響，把用于清水測出的值用于污水，要采用修正系數(shù)用于污水，要采用修正系數(shù)，同樣清水的，同樣清水的cs0值值要用于污水要乘以系數(shù)要用于污水要乘以系數(shù)，因而上式變?yōu)椋?，因而上式變?yōu)椋?(ddLaccKtcS)()()()(ssLaLa清水污水清水污水ccKK在標(biāo)準(zhǔn)條件下，轉(zhuǎn)移到一定體積脫氧清水中總氧量在標(biāo)

26、準(zhǔn)條件下，轉(zhuǎn)移到一定體積脫氧清水中總氧量（OS，單位：，單位：kg/h）為：）為：VFccKOTTSLa)20()()20(2024. 1VcKOSLaS)20()20(而在實(shí)際情況下，同樣的曝氣系統(tǒng)設(shè)備，能夠轉(zhuǎn)移到而在實(shí)際情況下，同樣的曝氣系統(tǒng)設(shè)備，能夠轉(zhuǎn)移到同樣體積曝氣池混合液中總氧量（同樣體積曝氣池混合液中總氧量（O2，kg/h）為：）為：FcccOOTTSSs)20()()20(2024. 1根據(jù)生化過程計(jì)算實(shí)際需氧量根據(jù)生化過程計(jì)算實(shí)際需氧量O2換算為OS根據(jù)氧利用效率根據(jù)氧利用效率EA計(jì)算供氣量計(jì)算供氣量GS曝氣系統(tǒng)需要的供氣量曝氣系統(tǒng)需要的供氣量GS（m3/h）：）：ASSEOG

27、28.0風(fēng)機(jī)工作臺(tái)數(shù)風(fēng)機(jī)工作臺(tái)數(shù)3，1臺(tái)備用臺(tái)備用風(fēng)機(jī)工作臺(tái)數(shù)風(fēng)機(jī)工作臺(tái)數(shù)4，2臺(tái)備用（備用風(fēng)機(jī)同時(shí)可臺(tái)備用（備用風(fēng)機(jī)同時(shí)可用于高峰負(fù)荷時(shí)補(bǔ)充供氣量）用于高峰負(fù)荷時(shí)補(bǔ)充供氣量）根據(jù)擴(kuò)散設(shè)備的淹沒水深及風(fēng)壓損失、根據(jù)擴(kuò)散設(shè)備的淹沒水深及風(fēng)壓損失、風(fēng)管的壓力損失、管道中調(diào)節(jié)閥門等配風(fēng)管的壓力損失、管道中調(diào)節(jié)閥門等配件的局部壓力損失等確定件的局部壓力損失等確定p=H+Hd+Hf+安全壓頭安全壓頭KDQS88.18 .2379.0QS在標(biāo)準(zhǔn)條件下脫氧清水中的充氧量，在標(biāo)準(zhǔn)條件下脫氧清水中的充氧量，kg/h葉輪線速度，葉輪線速度，m/sD葉輪直徑葉輪直徑K池型修正系數(shù)池型修正系數(shù) 曝 氣 設(shè) 備 鼓風(fēng)曝

28、氣鼓風(fēng)曝氣機(jī)械曝氣機(jī)械曝氣空氣凈化器空氣凈化器 鼓鼓 風(fēng)風(fēng) 機(jī)機(jī) 空氣輸配管系統(tǒng)空氣輸配管系統(tǒng) 擴(kuò)擴(kuò) 散散 器器 豎式曝氣機(jī)豎式曝氣機(jī)表面曝氣機(jī)表面曝氣機(jī)臥式曝氣機(jī)臥式曝氣機(jī) 旁通消音器旁通消音器 旁通閥 生化處理系統(tǒng)生化處理系統(tǒng) 過濾器 進(jìn)風(fēng)消音器 鼓風(fēng)機(jī) 空氣總管 調(diào)節(jié)閥 曝氣擴(kuò)散裝置 進(jìn)口導(dǎo)葉片調(diào)節(jié) 出口導(dǎo)葉片調(diào)節(jié) 壓力 DO 鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng) 鼓風(fēng)曝氣空氣凈化器空氣凈化器 鼓鼓 風(fēng)風(fēng) 機(jī)機(jī) 空氣輸配管系統(tǒng)空氣輸配管系統(tǒng) 擴(kuò)擴(kuò) 散散 器器 空氣凈化器的目的是改善整個(gè)空氣凈化器的目的是改善整個(gè)曝氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和防止擴(kuò)散曝氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和防止擴(kuò)散器阻塞。器阻塞。過過濾濾器器與

29、與進(jìn)進(jìn)口口消消音音器器 過濾器壓力損失監(jiān)測過濾器壓力損失監(jiān)測鼓風(fēng)機(jī)旁通與旁通消音器鼓風(fēng)機(jī)旁通與旁通消音器鼓風(fēng)曝氣鼓風(fēng)曝氣空氣凈化器空氣凈化器 鼓鼓 風(fēng)風(fēng) 機(jī)機(jī) 空氣輸配空氣輸配管系統(tǒng)管系統(tǒng) 擴(kuò)擴(kuò) 散散 器器 鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)供應(yīng)壓供應(yīng)壓縮空氣縮空氣風(fēng)量要滿足生化反應(yīng)所需的氧量和能保風(fēng)量要滿足生化反應(yīng)所需的氧量和能保持混合液懸浮固體呈懸浮狀態(tài)。持混合液懸浮固體呈懸浮狀態(tài)。風(fēng)壓要滿足克服管道系統(tǒng)和擴(kuò)散器的摩風(fēng)壓要滿足克服管道系統(tǒng)和擴(kuò)散器的摩阻損耗以及擴(kuò)散器上部的靜水壓。阻損耗以及擴(kuò)散器上部的靜水壓。羅茨鼓風(fēng)機(jī)：適用于中小型羅茨鼓風(fēng)機(jī)：適用于中小型污水廠，噪聲大，必須采取污水廠，噪聲大，必須采取消音、隔

30、音措施消音、隔音措施離心式鼓風(fēng)機(jī)：噪聲小，效離心式鼓風(fēng)機(jī)：噪聲小，效率高，適用于大中型污水廠率高，適用于大中型污水廠1. 容積式風(fēng)機(jī)容積式風(fēng)機(jī): 羅茨鼓風(fēng)機(jī)、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)2. 2. 單級高速離心鼓風(fēng)機(jī)單級高速離心鼓風(fēng)機(jī)丹麥HV-Turbo風(fēng)機(jī)英國Howden風(fēng)機(jī)美國美國Power MizerPower Mizer多級風(fēng)機(jī)多級風(fēng)機(jī)多極離心風(fēng)機(jī)離心鼓風(fēng)機(jī)外型離心鼓風(fēng)機(jī)外型離心鼓風(fēng)機(jī)房離心鼓風(fēng)機(jī)房鼓風(fēng)曝氣鼓風(fēng)曝氣空氣凈化器空氣凈化器 鼓鼓 風(fēng)風(fēng) 機(jī)機(jī) 擴(kuò)擴(kuò) 散散 器器 空氣輸配空氣輸配管系統(tǒng)管系統(tǒng)負(fù)責(zé)將空氣輸送到空氣擴(kuò)散器。要求沿程負(fù)責(zé)將空氣輸送到空氣擴(kuò)散器。要求沿程阻力損失小阻力損

31、失小, ,曝氣設(shè)備各點(diǎn)壓力均衡曝氣設(shè)備各點(diǎn)壓力均衡, ,空氣空氣干管和支管流速符合設(shè)計(jì)要求，配備必要干管和支管流速符合設(shè)計(jì)要求，配備必要的手動(dòng)閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門。的手動(dòng)閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門。鼓風(fēng)曝氣空氣凈化器空氣凈化器 鼓鼓 風(fēng)風(fēng) 機(jī)機(jī) 擴(kuò)擴(kuò) 散散 器器 擴(kuò)散器的作用是將空氣分散成空氣泡擴(kuò)散器的作用是將空氣分散成空氣泡, ,增增大空氣和混合液之間的接觸界面，把空氣大空氣和混合液之間的接觸界面，把空氣中的氧溶解于水中。中的氧溶解于水中。空氣輸配空氣輸配管系統(tǒng)管系統(tǒng)小氣泡擴(kuò)散器小氣泡擴(kuò)散器中氣泡擴(kuò)散器中氣泡擴(kuò)散器大氣泡擴(kuò)散器大氣泡擴(kuò)散器微氣泡擴(kuò)散器微氣泡擴(kuò)散器擴(kuò)散器的類型擴(kuò)散器的類型穿孔曝氣管穿孔曝氣管

32、膜片式微孔曝氣器膜片式微孔曝氣器微孔曝氣設(shè)備微孔曝氣設(shè)備微孔曝氣盤微孔曝氣盤 ZDB型振動(dòng)曝氣器型振動(dòng)曝氣器KBB型可變微孔曝氣器型可變微孔曝氣器微孔曝氣器實(shí)際安裝情況微孔曝氣器實(shí)際安裝情況微孔曝氣管微孔曝氣管 微孔曝氣設(shè)備測試微孔曝氣設(shè)備測試 微孔曝氣設(shè)備安裝微孔曝氣設(shè)備安裝 微孔曝氣設(shè)備的清水檢驗(yàn)微孔曝氣設(shè)備的清水檢驗(yàn) 微孔曝氣設(shè)備的運(yùn)行狀況微孔曝氣設(shè)備的運(yùn)行狀況 機(jī)械曝氣：表面曝氣機(jī)機(jī)械曝氣：表面曝氣機(jī) 表面曝氣機(jī)充氧原理：表面曝氣機(jī)充氧原理： (1)曝氣設(shè)備的提水和輸水作用，使曝氣池內(nèi)液體不曝氣設(shè)備的提水和輸水作用，使曝氣池內(nèi)液體不斷循環(huán)流動(dòng)斷循環(huán)流動(dòng), 從而不斷更新氣液接觸面從而不斷

33、更新氣液接觸面, 不斷吸氧；不斷吸氧； (2)曝氣設(shè)備旋轉(zhuǎn)時(shí)在周圍形成水躍，并把液體拋向曝氣設(shè)備旋轉(zhuǎn)時(shí)在周圍形成水躍，并把液體拋向空中，劇烈攪動(dòng)而卷進(jìn)空氣；空中，劇烈攪動(dòng)而卷進(jìn)空氣； (3)曝氣設(shè)備高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在后側(cè)形成負(fù)壓區(qū)而吸入曝氣設(shè)備高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在后側(cè)形成負(fù)壓區(qū)而吸入空氣。空氣。機(jī)械曝氣：表面曝氣機(jī)機(jī)械曝氣：表面曝氣機(jī) 曝氣的效率取決于：曝氣的效率取決于：曝氣機(jī)的性能曝氣機(jī)的性能曝氣池的池形曝氣池的池形倒傘形倒傘形平板形平板形泵泵 形形 這類曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與水這類曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與水面平行面平行,主要用于氧化溝主要用于氧化溝 。豎式曝氣機(jī)豎式曝氣機(jī)臥式曝氣刷臥式曝氣刷泵 形倒傘形平板形傘形

34、曝氣器倒傘形機(jī)械曝氣器倒傘形機(jī)械曝氣器表面曝氣機(jī)表面曝氣機(jī)沉水曝氣機(jī)沉水曝氣機(jī)曝氣轉(zhuǎn)刷曝氣轉(zhuǎn)刷轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)水平軸曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤水平軸曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤測試中的曝氣轉(zhuǎn)碟測試中的曝氣轉(zhuǎn)碟射流曝氣器射流曝氣器 曝曝 氣氣 設(shè)設(shè) 備備 性性 能能 指指 標(biāo)標(biāo) 比較各種曝氣設(shè)備性能的主要指標(biāo)比較各種曝氣設(shè)備性能的主要指標(biāo) 氧轉(zhuǎn)移速率氧轉(zhuǎn)移速率：單位為：單位為mgmg（OO2 2）/ /（L Lh h）。）。 充氧能力充氧能力（或動(dòng)力效率）：即每消耗（或動(dòng)力效率）：即每消耗1kW1kWh h動(dòng)力能動(dòng)力能傳遞到水中的氧量（或氧傳遞速率）傳遞到水中的氧量（或氧傳遞速率）,單位為單位為kgkg（OO2 2）

35、/ /（kWkWh h）。 氧利用率氧利用率：通過鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧：通過鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧的比例，單位為。量占總供氧的比例，單位為。 曝曝 氣氣 設(shè)設(shè) 備備 性性 能能注意：注意：各類曝氣設(shè)備除了要滿足充氧要求外，還應(yīng)滿足最低混各類曝氣設(shè)備除了要滿足充氧要求外，還應(yīng)滿足最低混合強(qiáng)度要求：合強(qiáng)度要求：u采用鼓風(fēng)曝氣，處理采用鼓風(fēng)曝氣，處理1m3污水的曝氣量污水的曝氣量3m3； 如曝氣池水位較深，則可以按最低曝氣強(qiáng)度（每單位如曝氣池水位較深，則可以按最低曝氣強(qiáng)度（每單位池底面積、單位時(shí)間內(nèi)的曝氣量）控制：池底面積、單位時(shí)間內(nèi)的曝氣量）控制：大中氣泡擴(kuò)散器：大中氣

36、泡擴(kuò)散器：1.2m3/（m2 h）小氣泡擴(kuò)散器：小氣泡擴(kuò)散器：2.2m3/（m2 h）u機(jī)械曝氣：機(jī)械曝氣： 混合池功率混合池功率 25W/m3；氧化溝；氧化溝15W/m3確定工藝流程確定工藝流程選擇曝氣池的類型選擇曝氣池的類型計(jì)算曝氣池的容積計(jì)算曝氣池的容積確定污泥回流比確定污泥回流比計(jì)算所需供氧量計(jì)算所需供氧量曝氣設(shè)備選擇曝氣設(shè)備選擇剩余污泥量計(jì)算剩余污泥量計(jì)算主要依據(jù)：水質(zhì)水量資料主要依據(jù)：水質(zhì)水量資料生活污水或生活污水為主的城市污水：成熟設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)生活污水或生活污水為主的城市污水：成熟設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)工業(yè)廢水：試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)參數(shù)工業(yè)廢水：試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)參數(shù)一、曝氣池容積設(shè)計(jì)計(jì)算一、曝氣池容積設(shè)計(jì)計(jì)算

37、污泥泥齡法污泥泥齡法有機(jī)物負(fù)荷法有機(jī)物負(fù)荷法1.有機(jī)物負(fù)荷法有機(jī)物負(fù)荷法活性污泥負(fù)荷活性污泥負(fù)荷L LS S（簡（簡稱污泥負(fù)荷）稱污泥負(fù)荷）曝氣區(qū)容積負(fù)荷率曝氣區(qū)容積負(fù)荷率L LV V（簡稱容積負(fù)荷）（簡稱容積負(fù)荷） 污泥負(fù)荷率是指單位質(zhì)量活性污泥在污泥負(fù)荷率是指單位質(zhì)量活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)所承受的單位時(shí)間內(nèi)所承受的BODBOD5 5量，即量，即: :式中：式中：Ls污泥負(fù)荷率污泥負(fù)荷率,kg BOD5/（kgMLVSSd）; Q與曝氣時(shí)間相當(dāng)?shù)钠骄M(jìn)水流量，與曝氣時(shí)間相當(dāng)?shù)钠骄M(jìn)水流量，m3/d； S0曝氣池進(jìn)水的平均曝氣池進(jìn)水的平均BOD5值，值，mg/L； X曝氣池中的污泥濃度，曝氣池中

38、的污泥濃度，mg/L。 污泥負(fù)荷污泥負(fù)荷VXSQMFLS0 容積負(fù)荷是指單位容積曝氣區(qū)在單位時(shí)容積負(fù)荷是指單位容積曝氣區(qū)在單位時(shí)間內(nèi)所承受的間內(nèi)所承受的BODBOD5 5量，即：量，即：式中：式中：Lv容積負(fù)荷率，容積負(fù)荷率，kg (BOD5)/(m3d)。容積負(fù)荷容積負(fù)荷VSQLV0根據(jù)上面任何一式可計(jì)算曝氣池的體積，即根據(jù)上面任何一式可計(jì)算曝氣池的體積，即: :Q和和S0是已知的，是已知的，X、LS、LV可參考教材中可參考教材中P118表表12-1選選擇。對于某些工業(yè)污水，要通過試驗(yàn)來確定擇。對于某些工業(yè)污水，要通過試驗(yàn)來確定X、LS、LV 。污泥負(fù)荷率法應(yīng)用方便，但需要一定的經(jīng)驗(yàn)。污泥負(fù)

39、荷率法應(yīng)用方便，但需要一定的經(jīng)驗(yàn)。 V0S0LQSXLQSVVXSQMFLS0VSQLV0XLQSVS0Note：XLSSQVeS0）（室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50014-2006)）（cdVceKXSSYQV1)(0P124二、剩余污泥量計(jì)算 1.按污泥齡計(jì)算按污泥齡計(jì)算cVXX每天排出的總固體量，每天排出的總固體量，gVSS/dVdeVVXKQSSYX)(0)(0eobsVSSQYX或：P142三、需氧量設(shè)計(jì)計(jì)算三、需氧量設(shè)計(jì)計(jì)算VeVrVXbSSQaVXbQSaO)(02經(jīng)活性污泥代謝活動(dòng)被降解的有機(jī)污染物經(jīng)活性污泥代謝活動(dòng)被降解的有機(jī)污染物（BOD5）量，）量，kg/m3VeXbCODbCODQO42. 1)02（VeXSSQO42. 168. 0)(02V0X42. 168. 0)(eSSQ所需的氧量注：考慮硝化耗氧注：考慮硝化耗氧微生物細(xì)胞的耗氧當(dāng)量微生物細(xì)胞的耗氧當(dāng)量(+4.57NNOr)BOD5=0.68BODL推流式曝氣池的計(jì)算模式 由于當(dāng)前兩種形式的曝氣池實(shí)際效果差不多，因而完全混合的計(jì)算模式也可用于推流式曝氣池的計(jì)算。 2.堿缺氧好氧/硝化二沉池出水出水污泥回流污泥反硝化VdenNOrXKVN缺氧池去除的硝