活性污泥法課件

1、第12章 活性污泥法第一節(jié) 基 本 概 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。 一組活性污泥圖片 1、 棲息著的微生物（一）活性污泥的組成大量的細(xì)菌真菌原生動(dòng)物后生動(dòng)物 除活性微生物外，活性污泥還挾帶著來自污水的有機(jī)物、無機(jī)懸浮物、膠體物；活性污泥中棲息的微生物以好氧微生物為主，是一個(gè)以細(xì)菌為主體的群體，除細(xì)菌外,還有酵母菌、放線菌、霉菌以及原生動(dòng)物和后生動(dòng)物。 活性污泥中細(xì)菌含量一般在107108個(gè)/mL；原生動(dòng)物103個(gè)/mL，原生動(dòng)物中以纖毛蟲居多數(shù)，固著型纖毛蟲可作為指示

2、生物，固著型纖毛蟲如鐘蟲、等枝蟲、蓋纖蟲、獨(dú)縮蟲、聚縮蟲等出現(xiàn)且數(shù)量較多時(shí)，說明培養(yǎng)成熟且活性良好。細(xì)菌細(xì)菌自養(yǎng)型自養(yǎng)型異養(yǎng)型異養(yǎng)型 必須依賴必須依賴 水中的碳源水中的碳源真菌真菌有菌絲有菌絲 (霉菌等霉菌等)無菌絲無菌絲 (酵母菌等酵母菌等)大量的細(xì)菌真菌原生動(dòng)物大量的細(xì)菌真菌2、干固體和水分MLSS含水9899干固體12%活性污泥活性污泥 = Ma + Me + Mi +Mii活性微生物活性微生物自身代謝自身代謝的產(chǎn)物的產(chǎn)物吸附的不可生物吸附的不可生物降解的有機(jī)物降解的有機(jī)物吸附的無機(jī)物吸附的無機(jī)物按McKinney的分析： 3、 活性污泥的組成：有活性的微生物存在形態(tài)菌膠團(tuán)： 由細(xì)菌分泌

3、的多糖類物質(zhì)將細(xì)菌等包覆成的粘性團(tuán)塊。4、按有機(jī)性和無機(jī)性成分：MLSSMLVSS: 70%MLNVSS: 30%MLSS混合液懸浮固體濃度，指曝氣池中單位體積混合液中活性污泥懸浮固體的質(zhì)量，也叫污泥濃度（g/L)。 MLVSS混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度，表示混合液懸浮固體中有機(jī)物含量，但不僅是微生物的量，由于測(cè)定方便，目前還是近似用于表示污泥。 MLNVSS灼燒殘量，表示無機(jī)物含量。MLVSS: 一般范圍為5575，即MLVSS/MLSS=0.70.8，（二）曝氣池活性污泥的性狀顏色黃褐色、茶褐色狀態(tài)似礬花絮絨顆粒味道土腥味，有霉臭味相對(duì)密度曝氣池混合液：1.0021.003回流污泥：1.00

4、41.006粒徑0.020.2mm20100cm2/mL比表面積 1、正常pH略顯酸性（二）活性污泥的性狀供氧不足或厭氧黑色灰白色供養(yǎng)過多或營養(yǎng)不足 1、不正常曝氣池曝氣池出水堰曝氣池混合液配水進(jìn)入二沉池曝氣池中的曝氣頭的布置曝氣池中的曝氣頭的布置（三）活性污泥的評(píng)價(jià)方法1、生物相觀察光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡2、混合液懸浮固體濃度（MLSS）和混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS）。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) MLSS：取一定體積的水樣，然后用濾紙過濾，再將濾紙放在烤箱烘至恒重，減去干凈濾紙的重量就是污泥的重量（m1），除以水樣的體積。 MLVSS： 將做完 MLSS的干污泥放至電爐上碳化至不冒煙為止 再放入60

5、0的馬福爐中灼燒3040 min ，降溫至110 放入烘箱和干燥器中，冷卻 稱重記 m2(灼燒殘量)。 m1-m2/水樣體積 3、污泥沉降比：SV（三）活性污泥的評(píng)價(jià)方法 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。可反映污泥的沉降性能。污泥沉淀30min后密度接近最大，故SV可反映沉降性能。能反映污泥膨脹等異常情況，可控制剩余污泥的排放量。城市污水正常值為15%30%左右。簡單易行但SV不能確切表示污泥沉降性能。SV的測(cè)定的測(cè)定0min15min30minSV = 40%4、污泥體積指數(shù)：SVI(污泥指數(shù)、污

6、泥容積指數(shù)）曝氣池出口處出混合液，經(jīng)30分鐘靜沉后，每單位質(zhì)量干泥所形成的濕污泥的體積，簡稱污泥指數(shù)，單位為mL/g。 1L混合液沉淀30min的活性污泥體積（mL） SV(mL/L)SVI= = 1升混合液中懸浮固體干重（g） MLSS(g/L)反映污泥的凝聚、沉降性能。SVI應(yīng)在100150。影響SVI的最重要的因素是微生物群體所在的增殖期。太高，沉降性能差，可能膨脹；太低，可能處在內(nèi)源呼吸期，泥粒細(xì)小而緊密，易沉降，活性差，無機(jī)物多。實(shí)際運(yùn)行中，一般用SV了解SVI，因?yàn)槠貧獬豈LSS變化不大。 定義：指單位質(zhì)量活性污泥（干重）在單位時(shí)間內(nèi)所能夠接受，并將其降解到某一規(guī)定額數(shù)的BOD5量

7、，即:式中：Ls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，m3/d； S0曝氣池進(jìn)水的平均BOD5值，mg/L； X曝氣池中的污泥濃度，MLSS或MLVSS，mg/L污泥負(fù)荷（污泥負(fù)荷率）XVSQMFL0S)()(微生物的總量基質(zhì)的總投加量習(xí)題： 1、若曝氣池中的污泥濃度為2200mg/L，混合液在100mL量筒內(nèi)經(jīng)30min沉淀的污泥量為18mL，計(jì)算污泥體積指數(shù)。回流污泥以保證曝氣池內(nèi)有足夠的活性污泥（微生物）回流污泥以保證曝氣池內(nèi)有足夠的活性污泥（微生物）排放剩余污泥以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行排放剩余污泥以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行良好的活性污泥良好的活性污泥

8、充足的氧充足的氧二沉池二沉池二.活性污泥法的基本流程 活性污泥系統(tǒng)有效運(yùn)行的基本條件是：活性污泥系統(tǒng)有效運(yùn)行的基本條件是：廢水中含有足夠的可溶性廢水中含有足夠的可溶性；混合液含有足夠的混合液含有足夠的；活性污泥在池內(nèi)呈活性污泥在池內(nèi)呈狀態(tài)；狀態(tài)；活性污泥連續(xù)活性污泥連續(xù)，及時(shí)排放，及時(shí)排放， 維持曝氣池內(nèi)穩(wěn)定的活性污泥濃度；維持曝氣池內(nèi)穩(wěn)定的活性污泥濃度；進(jìn)水中不含有進(jìn)水中不含有對(duì)微生物對(duì)微生物的物質(zhì)的物質(zhì)二.活性污泥法的基本流程 污泥的處理處置 處理污泥占全部建設(shè)費(fèi)用的20%50%，甚至70%。 污水處理廠產(chǎn)生的污泥占處理水量的0.3%0.5%左右。 污泥含大量有害有毒物質(zhì)，如寄生蟲卵、病原

9、微生物、細(xì)菌、合成有機(jī)物及重金屬離子等；有用物質(zhì)如植物營養(yǎng)素(氮、磷、鉀)、有機(jī)物及水分等。污泥的處理處置與其他固體廢物的處理處置一樣，都應(yīng)遵循減量化、穩(wěn)定化、無害化的原則。三、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(duì)有機(jī)物的降解（去除）過程可分為兩個(gè)階段：吸附階段吸附階段穩(wěn)定階段穩(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。對(duì)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：廢水中的有機(jī)物殘留在廢水中的有機(jī)物從廢水中去除的有機(jī)物微生物不能利用的有機(jī)物微生物能利用的有

10、機(jī)物微生物能利用而尚未利用的有機(jī)物微生物不能利用的有機(jī)物微生物已利用的有機(jī)物（氧化和合成）（吸附量）增殖的微生物體氧化產(chǎn)物 曲線表示曝氣池中有機(jī)物的的去除量，反映去除規(guī)律； 曲線表示微生物已經(jīng)氧化和合成的量，反映活性污泥利用有機(jī)物的規(guī)律； 曲線表示活性污泥的吸附量反映了活性污泥吸附有機(jī)物的規(guī)律。 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( 圖中是5h左右)內(nèi)就基本完成了(見曲線)； 污水中的有機(jī)物先是吸附到污泥上(見曲線),然后逐漸為微生物所利用(見曲線)； 吸附作用在相當(dāng)短的時(shí)間(圖中是45min左右)內(nèi)就基本完成了(見曲線)； 微生物利用有機(jī)物的過程比較緩慢(見曲線)

11、。 活性污泥法的設(shè)計(jì)與運(yùn)行參數(shù)活性污泥法的設(shè)計(jì)與運(yùn)行參數(shù) 活性污泥法是一個(gè)復(fù)雜的工程化的生物系統(tǒng)，除了前活性污泥法是一個(gè)復(fù)雜的工程化的生物系統(tǒng)，除了前述的污泥性能指標(biāo)外，還有很多可以描述這個(gè)系統(tǒng)的工藝述的污泥性能指標(biāo)外，還有很多可以描述這個(gè)系統(tǒng)的工藝參數(shù)，下面介紹主要的幾種：參數(shù)，下面介紹主要的幾種： （1）BOD污泥污泥負(fù)荷率與負(fù)荷率與BOD容容積負(fù)荷率積負(fù)荷率 （2）污泥齡）污泥齡c（或污泥停（或污泥停留時(shí)間留時(shí)間 SRT）（3）污泥回）污泥回流比流比 R （4） 曝氣時(shí)曝氣時(shí)間間t（或水力停（或水力停留時(shí)間留時(shí)間 HRT）BOD污泥負(fù)荷率污泥負(fù)荷率Ns= F / M=QSaXVkg BO

12、D5 / (kgMLSS d)污水流量污水流量 m3 / d原污水中原污水中BOD量量 mg/L反應(yīng)器（曝氣池）容積反應(yīng)器（曝氣池）容積 m3MLSS mg/L定義：定義：單位重量的污泥在單位時(shí)間內(nèi)所能單位重量的污泥在單位時(shí)間內(nèi)所能承受承受的有機(jī)物的有機(jī)物的量的量 在具體工程應(yīng)用上，在具體工程應(yīng)用上，F(xiàn)/M比值比值一般是以一般是以BOD污泥負(fù)荷率污泥負(fù)荷率（又稱（又稱BOD-SS負(fù)荷率）（負(fù)荷率）（Ns）表示的。即：）表示的。即：Ns= F / M=QSaXVkg BOD5 / (kgMLSS d)BOD污泥負(fù)荷率的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義污泥負(fù)荷率的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義 第二節(jié) 活性污泥法的發(fā)展封閉環(huán)流式序批式

13、曝氣池的四種池型推流式曝氣池完全混合式曝氣池一、活性污泥法曝氣反應(yīng)池的基本形式其他曝氣池基本上是這四種池型的組合或變形1、推流式曝氣池 推流式曝氣池的長寬比一般為510； 進(jìn)水方式不限；出水用溢流堰。1.平面布置 推流式曝氣池的池寬和有效水深之比一般為12。2.橫斷面布置水流：推流型底物濃度分布：進(jìn)口最高，沿池長逐漸降低，出口端最低。理想推流：橫斷面上濃度均勻，縱向無摻混根據(jù)橫斷面上的水流情況，可分為推流式曝氣池推流式曝氣池2.完全混合曝氣池 池 形 根據(jù)和沉淀池的關(guān)系 圓 形 方 形 矩 形 分建式合建式 污水與回流污泥在進(jìn)入曝氣池后，立即與池中的污水與回流污泥在進(jìn)入曝氣池后，立即與池中的混

14、合液完全混合混合液完全混合 池中微生物的種類和濃度、底物濃度需氧速率各池中微生物的種類和濃度、底物濃度需氧速率各點(diǎn)相同點(diǎn)相同與推流式不同；與推流式不同； 對(duì)沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；對(duì)沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力； 出水水質(zhì)不及推流式。出水水質(zhì)不及推流式。完全混合法的特征 完 全 混 合 法 曝氣池的三種池型機(jī)械曝氣完全混合曝氣池鼓風(fēng)曝氣完全混合曝氣池局部完全混合推流式曝氣池思考： 比較推流式曝氣池和完全混合式曝氣池的優(yōu)缺點(diǎn)3.封閉環(huán)流式反應(yīng)池4.序批式反應(yīng)池（SBR） SBR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)成一個(gè)周期，在每個(gè)周期里上述過程都

15、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。 (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，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)污水處理）無需設(shè)置調(diào)節(jié)池； (3)反應(yīng)推動(dòng)力大,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)到脫氮除磷的效果； (5)污泥沉淀性能好,SVI值較低,能有效地防止絲狀菌膨脹; (6)該工藝的各操作階段及各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)可通過計(jì)算機(jī)加以控制，便于自控運(yùn)行，易于維護(hù)管理。 序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝與連續(xù)流活性污泥工藝相比的優(yōu)點(diǎn) (1)容積利用率低； (2)水頭損失大； (3)出水不

16、連續(xù)； (4)峰值需氧量高； (5)設(shè)備利用率低； (6)運(yùn)行控制復(fù)雜； (7)不適用于大水量。 序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝的缺點(diǎn)傳統(tǒng)推流式活性污泥法 漸 減 曝 氣分 步 曝 氣完全混合法淺 層 曝 氣深 層 曝 氣高負(fù)荷曝氣或變形曝氣克 勞 斯 法延 時(shí) 曝 氣接觸穩(wěn)定法氧 化 溝純 氧 曝 氣活性污泥生物濾池（ABF工藝）吸附生物降解工藝（AB法）序批式活性污泥法（SBR法）二、活性污泥法的發(fā)展和演變有機(jī)物去除和氨氮硝化一般采用35條廊道。充氧設(shè)備沿池長均勻分布。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。前半段氧遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，后半段供氧量超過需要，而充氧設(shè)備沿

17、池長均勻分布。易受沖擊負(fù)荷的影響，適應(yīng)水質(zhì)水量變化的能力差：污泥進(jìn)入池后不能立即與混合液充分混合。 1、傳統(tǒng)推流式 1. 傳統(tǒng)推流式傳統(tǒng)推流式曝曝 氣氣 池池狹長方形狹長方形供供O2進(jìn)水進(jìn)水出水出水回流污泥回流污泥傳統(tǒng)推流式活性污泥法系統(tǒng)傳統(tǒng)推流式活性污泥法系統(tǒng)二沉池二沉池污泥回流系統(tǒng)污泥回流系統(tǒng)處理水處理水 預(yù)處理水預(yù)處理水2、漸 減 曝 氣：特征： 充氧設(shè)備沿池長布置與需氧量匹配。節(jié)能在推流式的傳統(tǒng)曝氣池中，混合液的需氧量在長度方向是逐步下降的。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。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，這樣可以提高處理效率。

18、漸 減 曝 氣 二二. 漸減曝氣活性污泥法漸減曝氣活性污泥法（Tapered Aeration activated sludge ）漸減曝氣池供氧曲線漸減曝氣池供氧曲線曝氣過程（曝氣池長度）曝氣過程（曝氣池長度）需氧量需氧量定常供氧速率定常供氧速率特征:把入流的一部分從池端引入到池的中部分點(diǎn)進(jìn)水。優(yōu)點(diǎn)： 均衡了污染負(fù)荷和需氧率 提高了耐沖擊負(fù)荷的能力3、階段曝氣（分步曝氣） 二沉池二沉池污泥回流系統(tǒng)污泥回流系統(tǒng)處理水處理水進(jìn)水進(jìn)水 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。 曝氣池構(gòu)造與傳統(tǒng)推流式相同。 曝氣時(shí)間比較短，約為1.53h，BOD5處理效率僅約70%75左右。 活性污泥處于

19、旺盛生長期。4.高負(fù)荷曝氣（改良曝氣） 延時(shí)曝氣的特點(diǎn)：曝氣時(shí)間很長，達(dá)24h甚至更長，MLSS較高，達(dá)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)，剩余污泥主要是一些難于生物降解的微生物內(nèi)源代謝殘留物，少而穩(wěn)定，無需消化，可直接排放；適用于污水量很小的場(chǎng)合，近年來，國內(nèi)小型污水處理系統(tǒng)多有使用。耐沖擊負(fù)荷，無需初沉池，缺點(diǎn)：池體積大，基建費(fèi)運(yùn)行費(fèi)高 5、延 時(shí) 曝 氣 6.接 觸 穩(wěn) 定 法（吸附再生法） 混合液曝氣過程中第一階段BOD5的下降是由于吸附作用造成的，對(duì)于溶解的有機(jī)物，吸附作用不大或沒有，因此，把這種方法稱為接觸穩(wěn)定法，也叫吸附再生法。吸附吸附 - 再

20、生活性污泥法再生活性污泥法(Contact stabilization activated sludge，簡寫，簡寫CSAS) 吸附池吸附池二沉池二沉池再生池再生池進(jìn)水進(jìn)水出水出水再生段再生段 吸附段吸附段二沉池二沉池進(jìn)水進(jìn)水出水出水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥分分 建建 式式合合 建建 式式直接用于原污水的處理比用于初沉池的出流處理效果好；可省去初沉池；此方法接觸時(shí)間短，氨氮難硝化，不適于處理溶解性有機(jī)污染物廢水，剩余污泥量多。吸附再生 法 回流污泥的曝回流污泥的曝氣使污泥再生氣使污泥再生曝氣的同時(shí)吸曝氣的同時(shí)吸附附 7. 完 全 混 合 法 長條形池子的

21、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)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)。 7. 完 全 混 合 法 曝氣池曝氣池剩余污泥剩余污泥Qw 空氣空氣回流污泥回流污泥出水出水二沉池二沉池進(jìn)水進(jìn)水 （1）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。 （2）入流出現(xiàn)沖擊負(fù)荷時(shí)，池液的組成變化也較小，因?yàn)轶E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)。（3）池液里各個(gè)部分的需氧量比較均勻。 易產(chǎn)生污泥膨脹。完全混合法的

22、特征 完 全 混 合 法 污泥膨脹及其控制 正常的活性污泥沉降性能良好，其污泥體積指數(shù)SVI在50150之間；當(dāng)活性污泥不正常時(shí)，污泥不易沉淀，反映在SVI值升高。 混合液在1000mL量筒中沉淀30min后，污泥體積膨脹，上層澄清液減少，這種現(xiàn)象稱為活性污泥膨脹。 活性污泥膨脹可分為污泥中絲狀菌大量繁殖導(dǎo)致的絲狀菌性膨脹并無大量絲狀菌存在的非絲狀菌性膨脹 絲狀菌性膨脹絮花狀物質(zhì)，其骨干是菌膠團(tuán)正常的活性污泥絲狀菌大量出現(xiàn)，主要是有鞘細(xì)菌和硫細(xì)菌不正常的情況下 當(dāng)污泥中有大量絲狀菌時(shí)，大量有一定強(qiáng)度的絲狀體相互支撐、交錯(cuò)，大大惡化了污泥的沉降、壓縮性能，形成了污泥膨脹。 非絲狀菌性膨脹 非絲狀

23、菌性膨脹主要發(fā)生在污水水溫較低而污泥負(fù)荷太高時(shí)。 微生物的負(fù)荷高，細(xì)菌吸收了大量的營養(yǎng)物，但由于溫度低，代謝速度較慢，就積貯起大量高黏性的多糖類物質(zhì)。這些多糖類物質(zhì)的積貯，使活性污泥的表面附著水大大增加，使污泥形成污泥膨脹。 發(fā)生污泥非絲狀菌性膨脹時(shí)，處理效率仍很高，上清液也清澈。一般深層曝氣池直徑約16m，水深約1020m。但深井曝氣法深度可達(dá)150300m，節(jié)省了用地面積。在深井中可利用空氣作為動(dòng)力，促使液流循環(huán)。深井曝氣法中，活性污泥經(jīng)受壓力變化較大，實(shí)踐表明這時(shí)微生物的活性和代謝能力并無異常變化，但合成和能量分配有一定的變化。深井曝氣池內(nèi)，氣液紊流大，液膜更新快，促使KLa值增大，同時(shí)

24、氣液接觸時(shí)間延長，溶解氧的飽和度也隨深度的增加而增加。需解決的問題：當(dāng)井壁腐蝕或受損時(shí)，污水可能會(huì)通過井壁滲透，污染地下水。 8. 深 層 曝 氣 普通曝氣池經(jīng)濟(jì)深度：56m，占地面積大。 8.深 層 曝 氣 深井曝氣法處理流程深井曝氣池簡圖處理水空氣空氣提升原污水回流污泥圖17-15 深井曝氣活性污泥法系統(tǒng) 純氧代替空氣，可以提高生物處理的速度。純氧曝氣池的構(gòu)造見右圖。9.純 氧 曝 氣 缺點(diǎn)：純氧發(fā)生器容易出現(xiàn)故障，裝置復(fù)雜，運(yùn)轉(zhuǎn)管理較麻煩。 在密閉的容器中，溶解氧的飽和度可提高，氧溶解的推動(dòng)力也隨著提高，氧傳遞速率增加了，因而處理效果好，污泥的沉淀性也好。純氧曝氣并沒有改變活性污泥或微生

25、物的性質(zhì)，但使微生物充分發(fā)揮了作用。 純氧曝氣曝氣池構(gòu)造圖 (有蓋密閉式）廢氣氣體循環(huán)攪拌用空壓機(jī)攪拌用電機(jī)原污水回流污泥混合液流向沉淀池?cái)嚢枞~輪噴氣管阻流板池內(nèi)分成若干個(gè)小室，各室串聯(lián)運(yùn)行，每室流態(tài)均為完全混合。池內(nèi)氣壓應(yīng)略高于池外以防池外空氣滲入，同時(shí)，池內(nèi)產(chǎn)生的廢氣如CO2等得以排出。曝氣池蓋氧 改造型圓頂式純氧曝氣池噴氣擴(kuò)散器循環(huán)污泥供氧沉淀水蒸發(fā)器剩余污泥循環(huán)用空壓機(jī)空氣擴(kuò)散器蓋循環(huán)氣體液氧排氣二沉池處理水 這種曝氣池主要用于原設(shè)備的改造，設(shè)有圓頂式池蓋。氣態(tài)氧經(jīng)新安設(shè)的噴氣擴(kuò)散器進(jìn)行曝氣，同時(shí)設(shè)循環(huán)空壓機(jī)，抽出蓋內(nèi)的氣態(tài)氧，送入原設(shè)的空氣擴(kuò)散裝置進(jìn)行氣態(tài)氧的循環(huán)。這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是投

26、資少，但由于裝置內(nèi)不分室，氧分壓較有蓋密閉式純氧曝氣池低。 克勞斯工程師把厭氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝氣，然后再進(jìn)入曝氣池，克服了高碳水化合物的污泥膨脹問題，這個(gè)方法稱為克勞斯法。 消化池上清液中富有氨氮，可以供應(yīng)大量碳水化合物代謝所需的氮。 消化池上清液夾帶的消化污泥相對(duì)密度較大，有改善混合液沉淀性能的功效。 10.克 勞 斯 法 11.吸附生物降解工藝（AB法）特征：u分為預(yù)處理段、A級(jí)和B級(jí)三段，無初沉池uA級(jí)以高負(fù)荷或超高負(fù)荷運(yùn)行，B級(jí)以低負(fù)荷運(yùn)行，A級(jí)曝氣池停留時(shí)間短，3060min，B級(jí)停留時(shí)間24h。u該系統(tǒng)不設(shè)初沉池，A級(jí)曝氣池是一個(gè)開放性的生物系統(tǒng)。A、B兩級(jí)各自有獨(dú)

27、立的污泥回流系統(tǒng)，兩級(jí)的污泥互不相混。u處理效果穩(wěn)定，具有抗沖擊負(fù)荷和pH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)。11.吸附生物降解工藝（AB法）u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。u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0.30.6m/s，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。5 15min完成一次循環(huán)。u廊道水流呈推流式，但總體接近完全混合反應(yīng)器 12. 氧 化 溝 13.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。在水的淺層處用大量空氣進(jìn)行曝氣，就可以獲得較高的氧傳遞速率。 1953年

28、派斯維爾（Pasveer）的研究：氧在10靜止水中的傳遞特征，如下圖所示。 淺 層 曝 氣 擴(kuò)散器的深度以在水面以下0.60.8m范圍為宜，可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，動(dòng)力效率可達(dá)1.82.6kg（O2） / kWh?？梢杂靡话愕碾x心鼓風(fēng)機(jī)。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1/41/6左右，約10kPa，故電耗略有下降。曝氣池水深一般34m，深寬比1.01.3，氣量比3040m3/（m3 H2O.h）。淺層池適用于中小型規(guī)模的污水廠。由于布?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)行維修上的困難，沒有得到推廣利用。14.活性污泥生物濾池（ABF工藝） 上圖為ABF的流程，在通常的活性污泥過程之前設(shè)置一個(gè)塔式濾池，

29、它同曝氣池可以是串聯(lián)或并聯(lián)的。塔式濾池濾料表面附著很多的活性污泥，因此濾料的材質(zhì)和構(gòu)造不同于一般生物濾池。濾池也可以看作采用表面曝氣特殊形式的曝氣池，塔是一外置的強(qiáng)烈充氧器。因而ABF可以認(rèn)為是一種復(fù)合式活性污泥法。活性污泥生物濾池（ABF工藝）15.序批式活性污泥法（SBR法） SBR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。 (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，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)污水處理）無需設(shè)置調(diào)節(jié)

30、池； (3)反應(yīng)推動(dòng)力大,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)到脫氮除磷的效果； (5)污泥沉淀性能好,SVI值較低,能有效地防止絲狀菌膨脹; (6)該工藝的各操作階段及各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)可通過計(jì)算機(jī)加以控制，便于自控運(yùn)行，易于維護(hù)管理。 序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝與連續(xù)流活性污泥工藝相比的優(yōu)點(diǎn) (1)容積利用率低； (2)水頭損失大； (3)出水不連續(xù)； (4)峰值需氧量高； (5)設(shè)備利用率低； (6)運(yùn)行控制復(fù)雜； (7)不適用于大水量。 序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝的缺點(diǎn)四、膜生物反應(yīng)器（四、膜生物反應(yīng)器（MBR）反應(yīng)

31、原理）反應(yīng)原理 膜生物反應(yīng)器是常規(guī)活性污泥法的進(jìn)一步發(fā)展。它主要由膜膜生物反應(yīng)器是常規(guī)活性污泥法的進(jìn)一步發(fā)展。它主要由膜組件和生物反應(yīng)器兩部分組成，大量的微生物組件和生物反應(yīng)器兩部分組成，大量的微生物(活性污泥活性污泥)在膜生在膜生物反應(yīng)器內(nèi)與基質(zhì)物反應(yīng)器內(nèi)與基質(zhì)(廢水中的可降解有機(jī)物等廢水中的可降解有機(jī)物等)充分接觸，通過氧充分接觸，通過氧化分解作用進(jìn)行新陳代謝以維持自身生長、繁殖，同時(shí)使有機(jī)污化分解作用進(jìn)行新陳代謝以維持自身生長、繁殖，同時(shí)使有機(jī)污染物降解。膜組件通過機(jī)械篩分、截留等作用對(duì)廢水和污泥混合染物降解。膜組件通過機(jī)械篩分、截留等作用對(duì)廢水和污泥混合液進(jìn)行固液分離。生物處理系統(tǒng)和膜

32、組件的有機(jī)結(jié)合，不僅提高液進(jìn)行固液分離。生物處理系統(tǒng)和膜組件的有機(jī)結(jié)合，不僅提高了系統(tǒng)的出水水質(zhì)和運(yùn)行的穩(wěn)定性，還延長了大分子物質(zhì)在生物了系統(tǒng)的出水水質(zhì)和運(yùn)行的穩(wěn)定性，還延長了大分子物質(zhì)在生物反應(yīng)器中的水力停留時(shí)間，使之得到最大限度的降解。反應(yīng)器中的水力停留時(shí)間，使之得到最大限度的降解。內(nèi)置式膜生物反應(yīng)器（內(nèi)置式膜生物反應(yīng)器（MBR）外置式膜生物反應(yīng)器（外置式膜生物反應(yīng)器（MBR）以MitsubishiRayon(Japan)公司為代表，它具有膜面積大，易于安裝，清洗方便等特點(diǎn) 三種常見的三種常見的MBR膜組件膜組件A.中空纖維簾狀浸入式膜組件 以GE的Zenon公司為代表，它具有膜面積大，占

33、地面積小等特點(diǎn) 。三種常見的三種常見的MBR膜組件膜組件B.中空纖維柱狀浸入式膜組件 以Kubota公司為代表，具有膜通量大，易于組裝，清洗方便等特點(diǎn)。 三種常見的三種常見的MBR膜組件膜組件C.平板型簾狀浸入式膜組件1、容積負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短。2、污泥齡較長，剩余污泥量少。MBR的優(yōu)勢(shì)的優(yōu)勢(shì) 3、克服了傳統(tǒng)活性污泥法易發(fā)生污泥膨脹的弊端。4、可以同時(shí)進(jìn)行硝化和反硝化。5、出水水質(zhì)好，甚至病原微生物都可以被去除。6、設(shè)施占地面積小。 MBR工藝優(yōu)越性工藝優(yōu)越性MBR工藝的不足工藝的不足1、投資大：膜組件的造價(jià)高，導(dǎo)致工程的投資比常規(guī)處理方法增加約3050。 MBR的不足的不足 2、能耗高：

34、泥水分離的膜驅(qū)動(dòng)壓力;高強(qiáng)度曝氣；為減輕膜污染需增大流速。3、膜污染清洗。 4、膜的壽命及更換，導(dǎo)致運(yùn)行成本高。膜組件一般使用壽命在5年左右，到期需更換。滲濾液處理應(yīng)用項(xiàng)目滲濾液處理應(yīng)用項(xiàng)目鄭州市垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)滲濾液處理應(yīng)用項(xiàng)目滲濾液處理應(yīng)用項(xiàng)目鄭州市垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)工程名稱日處理量（噸/天） 項(xiàng)目所處階段內(nèi)蒙古金橋電廠MBR項(xiàng)目30000運(yùn)行無錫梅村市政污水MBR項(xiàng)目（改善太湖水質(zhì)的要求）30000設(shè)計(jì)完成長安福特污水回用項(xiàng)目（2007年，電鍍廢水）1200運(yùn)行惠氏（蘇州）MBR污水處理回用1800設(shè)計(jì)階段中石油長慶石化煉油污水回用4800調(diào)試完畢巨石玻纖污水MBR回用4800調(diào)試中中國中國項(xiàng)

35、目項(xiàng)目4.1 GE-MBR中國項(xiàng)目中國項(xiàng)目第四章第四章.MBR案例介紹案例介紹第三節(jié) 活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ) 建立基礎(chǔ)：建立基礎(chǔ)：動(dòng)力學(xué)及系統(tǒng)的物料平衡。動(dòng)力學(xué)及系統(tǒng)的物料平衡。 目的目的：便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理。便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理。 內(nèi)容內(nèi)容：底物降解速率與底物濃度、生物量等因素之間關(guān)系。底物降解速率與底物濃度、生物量等因素之間關(guān)系。 微生物增長速率與底物濃度、生物量等因素之間關(guān)系。微生物增長速率與底物濃度、生物量等因素之間關(guān)系。 常見模型常見模型：勞倫斯勞倫斯-麥卡蒂、麥卡蒂、?？戏茽柕?、麥金尼模型。埃肯菲爾德、麥金尼模型。 一、建立模型的假設(shè)一、建立模型的假設(shè) （

36、1）整個(gè)反應(yīng)過程中）整個(gè)反應(yīng)過程中, 氧的供應(yīng)是充分的（對(duì)于好氧處理氧的供應(yīng)是充分的（對(duì)于好氧處理 ）；）； (2) 曝氣池處于曝氣池處于完全混合狀態(tài)；完全混合狀態(tài)；(3) 進(jìn)水中微生物濃度假設(shè)為零；進(jìn)水中微生物濃度假設(shè)為零；(4) 全部可生物降解的底物全部可生物降解的底物都處于溶解狀態(tài)；都處于溶解狀態(tài)；(5) 系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)；系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)；(6) 二沉池中沒有微生物活動(dòng)；二沉池中沒有微生物活動(dòng)；(7) 二沉池中沒有污泥累積，泥水分離良好二沉池中沒有污泥累積，泥水分離良好完全混合活性污泥法系統(tǒng)典型流程完全混合活性污泥法系統(tǒng)典型流程00,Q SX進(jìn)水曝氣池,weQSX剩 余 污 泥(1)

37、,eR Q SX(),weeQQSX 出 水,eRRQ SX回流污泥,weRQSX剩余污泥二沉池系統(tǒng)邊界,eSX V剩余污泥排除方式剩余污泥排除方式：排除曝氣池混合液從二沉池底部排泥管排除排除曝氣池混合液從二沉池底部排泥管排除( (普遍采用的方式普遍采用的方式) )12-3 12-3 活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ) 二、勞倫斯麥卡蒂模型二、勞倫斯麥卡蒂模型 1. 微生物平均停留時(shí)間微生物平均停留時(shí)間(污泥齡污泥齡d):反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)微生物全部更新一反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)微生物全部更新一次所需要的時(shí)間，即系統(tǒng)內(nèi)微生物總量與每日排出的剩余污泥量次所需要的時(shí)間，即系統(tǒng)內(nèi)微生物總量與每日排出的剩余污泥量

38、的比值，以的比值，以c表示。表示。()(/)TcTXXt()cwRweXVQXQQX cc可以控制可以控制活性污泥比增長速率活性污泥比增長速率，也可控制也可控制微生物的生理狀態(tài)。微生物的生理狀態(tài)。12-3 12-3 活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)二、勞倫斯麥卡蒂模型二、勞倫斯麥卡蒂模型 2.根據(jù)假定條件，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行微生物的物料橫算：根據(jù)假定條件，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行微生物的物料橫算： 或或 QX0-進(jìn)入反應(yīng)器的微生物的量進(jìn)入反應(yīng)器的微生物的量; QwX+(QQw)Xe-排除的微生物的量排除的微生物的量;0()wRwegdXdXVQXQXQQXVdtdt0()wRweddXdSVQXQXQQ

39、XV YK Xdtdt進(jìn)水微生物量進(jìn)水微生物量+回流污泥微生物量回流污泥微生物量+曝氣池新增微生物量曝氣池新增微生物量=出水微生物量出水微生物量+剩余污泥剩余污泥微生物量微生物量+回流污泥微生物量回流污泥微生物量0012-3 12-3 活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ) 二、勞倫斯麥卡蒂模型二、勞倫斯麥卡蒂模型 根據(jù)假設(shè)，穩(wěn)態(tài)條件下污泥不累積，進(jìn)水中微生物可以忽略則：根據(jù)假設(shè)，穩(wěn)態(tài)條件下污泥不累積，進(jìn)水中微生物可以忽略則： 由由 得：得：()wRwegdXQXQQXVdt()wRweddSQXQQXYK X Vdt()1wRweduQXQQXdSYKXVXdt11ducdSYKXdt

40、1dudSYKXdt1c通過控制污泥齡可以通過控制污泥齡可以控制微生物的比增長控制微生物的比增長速率及系統(tǒng)中微生物速率及系統(tǒng)中微生物的生理狀態(tài)。的生理狀態(tài)。12-3 12-3 活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ) 二、勞倫斯麥卡蒂模型二、勞倫斯麥卡蒂模型 由由 得：得： 所以污泥濃度：所以污泥濃度：maxSSrrKS11ducdSYKXdtmax1edcsersYKKSmax11sdcecdKKSYrK可以得到出水中底物的濃度Se：11(dmaxccdSe）（）KYrKKSKS 飽和常數(shù)，半速率常數(shù)，Kd內(nèi)源代謝（或衰減）系數(shù)，Y 產(chǎn)率系數(shù)，rmax最大比底物利用速率?；钚晕勰喾ㄏ到y(tǒng)的

41、出水有機(jī)物濃度僅僅是活性污泥法系統(tǒng)的出水有機(jī)物濃度僅僅是污泥泥齡污泥泥齡和和動(dòng)力學(xué)參數(shù)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的函數(shù)，與的函數(shù)，與進(jìn)水有機(jī)物的濃度進(jìn)水有機(jī)物的濃度無關(guān)無關(guān).故要控制出水有機(jī)污染物濃度，需通過污泥泥齡控制。故要控制出水有機(jī)污染物濃度，需通過污泥泥齡控制。12-3 12-3 活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ) 二、勞倫斯麥卡蒂模型二、勞倫斯麥卡蒂模型 3.在穩(wěn)態(tài)條件下對(duì)曝氣池在穩(wěn)態(tài)條件下對(duì)曝氣池底物底物作物料橫算：作物料橫算： 整理得：整理得： 結(jié)合結(jié)合 得：得：0010eudSQSRQSVR QSdt0()euQ SSdSdtV11ducdSYKXdt00()(1)()(1)ecdc

42、ecdcYQ SSXVKYQ SSVXK曝氣池中的污泥濃度與曝氣池中的污泥濃度與進(jìn)出水水質(zhì)、泥齡和動(dòng)進(jìn)出水水質(zhì)、泥齡和動(dòng)力學(xué)參數(shù)有關(guān)。力學(xué)參數(shù)有關(guān)。進(jìn)水有機(jī)物進(jìn)水有機(jī)物+回流污泥有機(jī)物回流污泥有機(jī)物=曝氣池中被分解的有機(jī)物曝氣池中被分解的有機(jī)物+從曝氣池出來的有機(jī)物從曝氣池出來的有機(jī)物12-3 活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ) 二、勞倫斯麥卡蒂模型二、勞倫斯麥卡蒂模型 Rmax、Ks 的測(cè)定的測(cè)定 所以：所以： 取倒數(shù)：取倒數(shù)： V/Q為水力停留時(shí)間，以為水力停留時(shí)間，以t表示，則：表示，則：0()euQ SSdSdtVmaxsdSSrrXdtKS0max()esQ SSSrrXV

43、KS0maxmax11()seeKXVQ SSrSr0maxmax11seeKXtSSrSr作圖可以求出作圖可以求出Ks、rmax。12-3 活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ) 二、勞倫斯麥卡蒂模型二、勞倫斯麥卡蒂模型 Kd、Y 的測(cè)定的測(cè)定 由于：由于： 得：得： 取倒數(shù)：取倒數(shù)： Yobs可根據(jù)計(jì)算：可根據(jù)計(jì)算： 所以所以01dbsKYY1c1obsdcYYK11dcobsKYYY0()obsecXtYSS0()1ecdcSSKXtYY可根據(jù)泥齡、可根據(jù)泥齡、HRT、污泥濃度和進(jìn)出水水污泥濃度和進(jìn)出水水質(zhì)求出質(zhì)求出Y和和Kd12-3 12-3 活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)活性污泥法數(shù)學(xué)

44、模型基礎(chǔ) 二、勞倫斯麥卡蒂模型二、勞倫斯麥卡蒂模型 4. 近似計(jì)算近似計(jì)算 二沉池沉淀效果好時(shí)，二沉池沉淀效果好時(shí)，SS 小于小于15mg/L，隨出水排除的污泥量相，隨出水排除的污泥量相對(duì)剩余污泥量對(duì)泥齡的影響很小，可以忽略，泥齡簡化為：對(duì)剩余污泥量對(duì)泥齡的影響很小，可以忽略，泥齡簡化為： 利用此式可計(jì)算剩余污泥量：利用此式可計(jì)算剩余污泥量： 如果剩余污泥從曝氣池排出，則上式中污泥濃度一樣，故：如果剩余污泥從曝氣池排出，則上式中污泥濃度一樣，故：cwRXVQ XwRcXVXQ XcwVQ()cwRweXVQXQQX12-3 活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)二、勞倫斯麥卡蒂模型二、勞

45、倫斯麥卡蒂模型5. 穩(wěn)態(tài)條件下對(duì)穩(wěn)態(tài)條件下對(duì)進(jìn)入和離開曝氣池的微生物進(jìn)入和離開曝氣池的微生物建立物料平衡方程（忽略進(jìn)水微生物濃度）建立物料平衡方程（忽略進(jìn)水微生物濃度）回流微生物量回流微生物量+新增微生物量新增微生物量=出曝氣池微生物濃度出曝氣池微生物濃度所以：所以：KsS時(shí)(11-27)，則有：則有：(1)0RgdXRQXVQR Xdt(1)0RdudSRQXYK X VQR XdtmaxsrrSKSKdSKXSdt(1)0RedRQXYKXSK X VQR X12-3 活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ) 二、勞倫斯麥卡蒂模型二、勞倫斯麥卡蒂模型 由由 及及 得：得： 帶入帶入 得

46、：得： 二沉池運(yùn)行正常時(shí)可用下式估算回流污泥的最高濃度：二沉池運(yùn)行正常時(shí)可用下式估算回流污泥的最高濃度：11ducdSYKXdtmaxsrrSKSKdSKXSdt11edcdcecYKSKKSYKcwVQ11RcXQRRVX污泥齡是污泥齡是 XR/X 和回流比和回流比R的函數(shù)，的函數(shù)， XR/X 又是污泥沉降性能和二沉又是污泥沉降性能和二沉池沉淀效率的函數(shù)池沉淀效率的函數(shù)6max10()RXSVI故欲控制泥齡，故欲控制泥齡，可通過控制回流可通過控制回流比比R來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。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)成活性污泥：引起吸附和氧化分解作用；有機(jī)物：是處理對(duì)象，也是微生物的

47、食料；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。值單位長度內(nèi)的濃度變化濃度梯度：ddC1擴(kuò)散過程的基本規(guī)律菲克（Fick）定律 式中：Vd物質(zhì)的擴(kuò)散速率，單位時(shí)間、 單位斷面上通過的物質(zhì)數(shù)量 D 擴(kuò)散系數(shù))(ddcDvd一、氣 體 傳 遞 原 理 一、氣 體 傳 遞 原 理 雙膜理論 認(rèn)為在氣液界面存在著二層做層流流動(dòng)的膜：氣膜和液膜。 傳質(zhì)阻力僅存于這兩層膜。氣液界面達(dá)到平衡態(tài)，無阻力。 傳質(zhì)推動(dòng)力氣膜：氧分壓差液膜：氧濃度差 氧的傳質(zhì)阻力主要在液膜上，故液膜內(nèi)的氧的傳質(zhì)是控制步驟。 在廢水生物處理系統(tǒng)中，氧的傳遞速率可用下式表示： 式中：dM/dt氧傳遞率；M

48、氧的質(zhì)量； D 液膜中氧的擴(kuò)散系數(shù)； A 氣液接觸面的面積； cs 氧在溶液中的飽和濃度； c 溶液中溶解氧的濃度。而dM=Vdc，V為液相主體體積，則上式可改寫成：)(ddLsccDAtM)(ddsLccVAKtc為液膜中氧分子的傳質(zhì)系數(shù)為液膜中氧分子的傳質(zhì)系數(shù)。LDKLVAKKLLa表示氧分子的總傳質(zhì)系數(shù)表示氧分子的總傳質(zhì)系數(shù)。tcdd：LDKLVAKKLLa由此上式變?yōu)椋?將上式進(jìn)行積分，可求得總的傳質(zhì)系數(shù)：1S2S12Lalg13 . 2ccccttK KLa值受污水水質(zhì)的影響，把用于清水測(cè)出的值用于污水，要采用修正系數(shù)，同樣清水的cs值要用于污水要乘以系數(shù)，因而上式變?yōu)椋菏街校?(d

49、dsLaccKtc)(ddcsLaccKt)()()()(ssLaLa清水污水清水污水ccKK)(ddsLaccKtcVADVAKKLLLa)(ddcsLaccKt四、曝氣的作用與曝氣方式四、曝氣的作用與曝氣方式 1 1、供氣、供氣 2 2、混合攪拌、混合攪拌曝氣方式：曝氣方式：1 1、鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)、鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)2 2、機(jī)械曝氣裝置：、機(jī)械曝氣裝置： 豎軸表面曝氣機(jī)、臥軸表面曝氣器豎軸表面曝氣機(jī)、臥軸表面曝氣器3 3、鼓風(fēng)、鼓風(fēng)+ +機(jī)械曝氣系統(tǒng)機(jī)械曝氣系統(tǒng)4 4、其他：富氧曝氣、純氧曝氣、其他：富氧曝氣、純氧曝氣 曝 氣 設(shè) 備 鼓風(fēng)曝氣機(jī)械曝氣空氣過濾器 鼓 風(fēng) 機(jī) 空氣輸配管系統(tǒng) 擴(kuò) 散

50、 器 豎式曝氣機(jī)表面曝氣機(jī)臥式曝氣機(jī)鼓風(fēng)曝氣空氣凈化器 鼓 風(fēng) 機(jī) 空氣輸配管系統(tǒng) 擴(kuò) 散 器 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)散器阻塞。過濾器與進(jìn)口消音器 過濾器壓力損失監(jiān)測(cè)鼓風(fēng)機(jī)旁通與旁通消音器鼓風(fēng)曝氣空氣凈化器 鼓 風(fēng) 機(jī) 空氣輸配管系統(tǒng) 擴(kuò) 散 器 鼓風(fēng)機(jī)供應(yīng)壓縮空氣 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)。 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。羅茨鼓風(fēng)機(jī)：適用于中小型污水廠，噪聲大，必須采取消音、隔音措施離心式鼓風(fēng)機(jī)：噪聲小，效率高，適用于大中型污水廠鼓風(fēng)曝氣空氣凈化器 鼓 風(fēng) 機(jī) 擴(kuò) 散 器 空氣輸配管系統(tǒng) 負(fù)責(zé)

51、將空氣輸送到空氣擴(kuò)散器。要求沿程阻力損失小,曝氣設(shè)備各點(diǎn)壓力均衡,空氣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。鼓風(fēng)曝氣空氣凈化器 鼓 風(fēng) 機(jī) 擴(kuò) 散 器 擴(kuò)散器的作用是將空氣分散成空氣泡,增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。空氣輸配管系統(tǒng)小氣泡擴(kuò)散器中氣泡擴(kuò)散器大氣泡擴(kuò)散器微氣泡擴(kuò)散器擴(kuò)散器的類型微孔曝氣設(shè)備微孔曝氣盤微孔曝氣盤 微孔曝氣管微孔曝氣管 微孔曝氣管微孔曝氣管微孔曝氣設(shè)備測(cè)試微孔曝氣設(shè)備測(cè)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)備的運(yùn)行狀況 ZDB型振動(dòng)曝氣器KBB型可變微孔曝氣器可變微孔曝氣器安裝機(jī)械曝氣：表面曝氣機(jī) 機(jī)械曝氣：表面

52、曝氣機(jī) 曝氣的效率取決于：曝氣機(jī)的性能曝氣池的池形倒傘形平板形泵 形 這類曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與水面平行,主要用于氧化溝 。豎式曝氣機(jī)臥式曝氣刷泵 形倒傘形平板形傘形曝氣器倒傘形機(jī)械曝氣器曝氣轉(zhuǎn)刷測(cè)試中的曝氣轉(zhuǎn)碟 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)液體不斷循環(huán)流動(dòng), 從而不斷更新氣液接觸面, 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)而吸入空氣。 曝 氣 設(shè) 備 性 能 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：單位為mg（O2）/（Lh）。 充氧能力（或動(dòng)力效率）：即每消

53、耗1kWh動(dòng)力能傳遞到水中的氧量（或氧傳遞速率）,單位為kg（O2）/（kWh）。 氧利用率：通過曝氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧的比例，單位為。 曝 氣 設(shè) 備 性 能第五節(jié) 去除有機(jī)污染物的活性污 泥法過程設(shè)計(jì)活性污泥系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì) 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：根據(jù)進(jìn)出水質(zhì)的要求確定以下內(nèi)容 （1） 工藝流程選擇； （2） 曝氣池容積和構(gòu)筑物尺寸的確定； （3）二沉池澄清區(qū)、污泥區(qū)的工藝設(shè)計(jì)； （4） 供氧系統(tǒng)設(shè)計(jì)：供氧量、曝氣設(shè)備選擇； （5）污泥回流設(shè)備設(shè)計(jì)：剩余污泥量。 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) 工業(yè)廢水：試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)參數(shù)污泥泥齡法一、曝氣池容積的設(shè)

54、計(jì)計(jì)算：純經(jīng)驗(yàn)方法有機(jī)物負(fù)荷法 有機(jī)物負(fù)荷的兩種表示方法活性污泥負(fù)荷LS（簡稱污泥負(fù)荷）曝氣區(qū)容積負(fù)荷LV（簡稱容積負(fù)荷） 定義：指單位質(zhì)量活性污泥（干重）在單位時(shí)間內(nèi)所能夠接受，并將其降解到某一規(guī)定額數(shù)的BOD5量，即:式中：Ls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，m3/d； S0曝氣池進(jìn)水的平均BOD5值，mg/L； X曝氣池中的污泥濃度，MLSS或MLVSS，mg/L1) 污泥負(fù)荷（污泥負(fù)荷率）XVSQMFL0S)()(微生物的總量基質(zhì)的總投加量（1）含義： 對(duì)于一定量的基質(zhì)，達(dá)到一定處理效率所需要的微生物的量; 對(duì)于一定進(jìn)水濃度的污水（S

55、0）只有合理選擇污泥濃度（X）和恰當(dāng)?shù)奈勰嘭?fù)荷Ls才能達(dá)到指定的處理效率； 污泥負(fù)荷決定活性污泥的生長階段；Ls決定活性污泥的凝聚、沉降和系統(tǒng)的處理效率。 【1】 污泥負(fù)荷XVSQMFL0S)()(微生物的總量基質(zhì)的總投加量(2) 曝氣池容積計(jì)算XVSQMFL0S)()(微生物的總量基質(zhì)的總投加量XLSSQVSe0）（ 由Ls的定義式 按室外排水規(guī)范的規(guī)定式中： Se曝氣池出水的平均BOD5值，mg/L； X曝氣池中的污泥濃度，MLSS或MLVSS，mg/L指曝氣池的單位容積，在單位時(shí)間內(nèi)所能夠接受，并將其降解到某一規(guī)定額數(shù)的BOD5的質(zhì)量，即:式中：Lv容積負(fù)荷，kg (BOD5)/(m3d

56、)?！?】容積負(fù)荷V00VLQSVVQSL實(shí)際計(jì)算: X、 Ls、Lv可查p118表12-1. 對(duì)于某些工業(yè)污水，試驗(yàn)確定X、 Ls、Lv 污泥負(fù)荷法應(yīng)用方便，但需要一定的經(jīng)驗(yàn)。曝氣池中活性污泥濃度X：）（cdce01)(KVSSYQX)1 ()(Cd0CKXSSQYV二、排出的剩余活性污泥量計(jì)算 1、按污泥泥齡計(jì)算cVXX 2、按污泥產(chǎn)率系數(shù)計(jì)算Cdobs1KYY)(0obseSSQyXVdeVVXKSSQYX)(0三、需氧量的計(jì)算 耗氧量=氧化分解有機(jī)污染物的氧量+內(nèi)源代謝需氧量 故，OO2 2 = = a aQSQSr r + + b bVXVXV V 見見p143p143OO2 2混合

57、液需氧量混合液需氧量( (速率），速率），kgOkgO2 2/d/d生活污水生活污水a(chǎn) a=0.42=0.420.530.53； b b= 0.19= 0.190.110.11看式12-69和式12-70知：增大污泥負(fù)荷Ls，則降解單位質(zhì)量的BOD5所需的氧量下降，但曝氣池內(nèi)單位質(zhì)量揮發(fā)性懸浮固體所需的氧量升高。原因Ls越大污泥泥齡越短，被吸附的部分可降解的有機(jī)物隨剩余污泥被排出。1、根據(jù)有機(jī)物降解需氧率a和內(nèi)源代謝需氧率b計(jì)算 有機(jī)物在生化反應(yīng)中有部分被氧化，有部分合成微生物，形成剩余活性污泥量。因而所需氧量為：S0， Se 進(jìn)水和出水中BOD5的濃度，空氣中氧的含量為23.2,氧的密度為1

58、.201kg/ m3 。將上面求得的氧量除以氧的密度和空氣中氧的含量，即為所需的空氣量。Ve0242. 168. 0)(XSSQO所需的氧量2、微生物對(duì)有機(jī)物的氧化分解需氧量 習(xí)題： 城市污水廠流量Q=6000m3/d，進(jìn)水BOD5=200mg/L,出水BOD5=25mg/L曝氣池容積1000m3, MLVSS=3g/L，活性污泥合成系數(shù)y=0.4(mgVSS/mgBOD5), 活性污泥內(nèi)源代謝系數(shù)Kd=0.06(d-1)，計(jì)算該活性污泥系統(tǒng)泥齡c 石油加工廢水進(jìn)水量100m3/h。曝氣池進(jìn)水BOD5為300mg/L。出水BOD5為30mg/L，混合液污泥濃度為4g/L。曝氣池曝氣區(qū)有效容積為

59、330m3.求該處理站的活性污泥負(fù)荷和曝氣池容積負(fù)荷？ 已知曝氣池的MLSS濃度為2200mg/L，混合液在1000mL量筒中經(jīng)30min沉淀的污泥量為180mL，計(jì)算污泥指數(shù)，所需的污泥回流比及回流污泥濃度。 某完全混合曝氣池進(jìn)水流量Q=20000m3/d，進(jìn)水BOD5=260mg/L，出水BOD5=25mg/L, 曝氣池每日排放剩余污泥量MLVSS為2000kg,曝氣池體積5000m3，計(jì)算曝氣池所需要空氣量（曝氣器氧的利用率為10%，空氣密度以1.2kg/m3，空氣中氧的含量以23%計(jì)算。 某城市污水設(shè)計(jì)流量為10000m3/d，進(jìn)水BOD5平均濃度為300mg/L，若用4座完全混合曝氣

60、池，去除率90%，求每個(gè)曝氣池容積和平均需氧量。取Ls=0.5kgBOD5/(kgMLVSS.d)，MLSS=4000mg/L，MLVSS/MLSS=0.76，a=0.6,b=0.07。某城市污水設(shè)計(jì)流量Q=10000m3/d，進(jìn)水BOD5平均濃度為300mg/L，若用4座完全混合曝氣池，去除率90%，求每個(gè)曝氣池容積和平均需氣量。取泥齡10天，合成系數(shù)Y為0.5mg/mg，污泥濃度3000mg/L，內(nèi)源呼吸系數(shù)0.06d-1。 城市污水經(jīng)傳統(tǒng)的二級(jí)處理以后，氮和城市污水經(jīng)傳統(tǒng)的二級(jí)處理以后，氮和磷仍存。磷仍存。 氮、磷引起水體的富營養(yǎng)化，影響飲用水氮、磷引起水體的富營養(yǎng)化，影響飲用水水源。水