廢水好氧生物處理工程和技術(shù)概述

1、廢水好氧生物處理工程和技術(shù)概述內(nèi)容：第一節(jié) 廢水處理技術(shù)概述第二節(jié) 活性污泥法第三節(jié) 第一節(jié) 生物處理技術(shù)概述 一、生物處理的基本原理生物處理的主體是微生物。有機物的轉(zhuǎn)化廣義上可以定義為兩種： 礦化和共代謝 礦化是將有機物完全無機化的過程，是與微生物生長包括分解代謝與合成代謝過程相關(guān)的過程。 共代謝通常是由非專一性酶促反應(yīng)完成的，不導(dǎo)致細胞質(zhì)量或能量的增加,使有機物得到修飾和轉(zhuǎn)化，但不能使其分子完全分解。 在好氧條件下，有機物在好氧微生物的作用下氧化分解，有機物濃度下降，微生物量增加。微生物將有機物攝入體內(nèi)后，以其作為營養(yǎng)源加以代謝，代謝按兩條途徑進行：合成代謝和分解代謝圖6-1 有機物好氧分

2、解圖示 在有機物的好氧分解過程中，有機物的降解、微生物的增殖及溶解氧的消耗這三個過程是同步進行的，也是控制好氧生物處理成功與否的關(guān)鍵過程。（1）有機物的降解圖6-2 有機物好氧生物降解的一般途徑（2）微生物的增殖圖6-3 靜態(tài)培養(yǎng)微生物生長曲線（3）溶解氧的提供 溶解氧是影響好氧生物處理過程的重要因素。 充足的溶解氧供應(yīng)有利于好氧生物降解過程的順利進行。 溶解氧的需求量與微生物的代謝過程密切相關(guān)。 在不同的好氧生物處理過程和工藝中，溶解氧的提供方式也不同。二、微生物催化降解的必要條件1.存在含有某種降解酶的微生物。2.微生物必須在目標化合物出現(xiàn)的環(huán)境中出現(xiàn)。3.化合物必須是具有適宜酶的微生物可

3、獲得的。4. 如果產(chǎn)生降解的啟動酶是胞外酶，酶作用的化學鍵必須暴露以利于催化作用發(fā)生，這種條件并不是總能滿足，因為許多化合物會發(fā)生吸附。5. 催化起始降解的酶如果是胞內(nèi)酶，化合物分子則必須進入細胞內(nèi)部的酶作用位點，或者胞外反應(yīng)產(chǎn)物進入細胞內(nèi)部進行進一步降解。6. 由于能作用于多種合成化合物的細菌或真菌種群或生物量起始濃度較低，環(huán)境條件必須適合具有活性潛力的微生物增殖。三、影響生物降解的因素（1）營養(yǎng)（2）溫度（3）pH（4）氧第一節(jié) 廢水處理技術(shù)概述廢水包括生活污水和工業(yè)廢水工業(yè)廢水是生產(chǎn)污水和生產(chǎn)廢水的總稱一、廢水水質(zhì)指標水質(zhì)指標是水污染控制工程的基礎(chǔ)，其主要作用是： 1）表示水的污染程度

4、2）表示處理廠的處理效果 3）作為設(shè)計處理工程的指標 4）作為污水排入水體的標準制定、檢驗等。 1. 生物化學需氧量（BOD） 生化需氧量表示在有氧的情況下，由于微生物的活動，可降解有機物穩(wěn)定化所需的氧量。BOD越大，表示水體中的有機物越多，污染越嚴重。2.化學需氧量（COD） 化學需氧量是指在一定條件下水中有機物與強氧化劑（如 K2CrO4,KMnO4 )作用所消耗的氧量。水中的COD不僅代表水中有機物的含量，同時也包括水中還原性無機物被氧化的耗氧量。根據(jù)BOD/COD的比值可以初步評介廢水的可生化性。一般來說： BOD/COD =0.4 可生化性較好，適合于用生化處理方法。 BOD/COD

5、 =0.30.4 可生化性一般，可以用生化處理方法。 BOD/COD =0.20.3 可生化性較差，需馴化后用生化處理方法。BOD/COD 0.2 可生化性很差，不適合于用生化處理方法。 3、 懸浮固體（Suspended Solid, SS） 懸浮固體 SS；揮發(fā)性懸浮固體 VSS； 總固體 TS； 4、 無機性水質(zhì)指標 PH；顏色；溫度；氨氮；溶解固體；氯化物。有毒物指標：重金屬；硫化物；氰化物； 其它有機物； 三致物質(zhì)及高穩(wěn)定有機合成化合物。 （細菌總數(shù)；大腸菌指數(shù)。-微生物指標） 二、廢水處理的方法按照作用原理和去除對象可分為： 物理法 化學法 生物法1.廢水的物理處理法利用物理作用分

6、離廢水中呈懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)。使用的處理設(shè)備有：格柵、篩網(wǎng)、沉砂池、沉淀池、濾池、氣浮裝置、離心機等。2.廢水的化學處理法利用化學反應(yīng)作用來分離、轉(zhuǎn)化、破壞或回收廢水中的污染物，使其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。通常通過向廢水中投加某些化學物質(zhì)，從而達到凈化廢水的目的。1）中和處理法 酸或堿2）混凝處理法 3) 化學沉淀法4）氧化 還原法5）吸附法6）離子交換法7）膜分離法3.廢水生物處理法采取一定的措施，使微生物大量生長和繁殖，從而提高微生物氧化、分解有機污染物的一種技術(shù)。第二節(jié) 生物處理法1.活性污泥法Activated Sludge Processes1. 活性污泥法 主要內(nèi)容：1.1 廢水的生物處理

7、方法簡介 L1.2 活性污泥法的基本原理 L1.3 活性污泥法的分類1.4 活性污泥的評價指標 L1.5 影響活性污泥法處理效果的因素 L1.6 活性污泥增長規(guī)律L1.7 活性污泥法的結(jié)論 L1.8 曝氣的方法與設(shè)備 L1.9 活性污泥法的運行管理L1.10 活性污泥法的運行方式L11廢水的生物處理方法簡介1）定義：廢水的生物處理方法是利用生物的新陳代謝作用，對廢水中的污染物質(zhì)進行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定、使之無害化的處理方法。2）方法特點：對污染物進行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定的主體是微生物。由于微生物具有來源廣、易培養(yǎng)、繁殖快、對環(huán)境適應(yīng)性強、易變異等特性，因此在使用上能較容易地采集菌種進行培養(yǎng)增殖，并在特定條件下進行

8、馴化使之適應(yīng)有毒工業(yè)廢水的水質(zhì)條件。微生物的生存條件溫和，新陳代謝過程中不需高溫高壓，它是不需投加催化劑的催化反應(yīng)，用生化法促使污染物的轉(zhuǎn)化過程與一般化學法相比優(yōu)越得多。 3）微生物的生長（1）微生物的新陳代謝(i) 分解代謝：好氧分解代謝：好氧菌在好氧條件下，將有機物分解為二氧化碳和水，并釋放出能量的過程；厭氧分解代謝：厭氧菌在厭氧條件下，將復(fù)雜的有機物分解為簡單的有機物和無機物，再被甲烷菌進一步轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等，并釋放出能量的過程；(ii) 合成代謝： 將低能化合物合成為生物體的過程。（2）微生物的生長繁殖規(guī)律(i) 生長規(guī)律及生長曲線微生物生長分為以下四個時期：a)停滯期，細菌需要

9、適應(yīng)環(huán)境，經(jīng)過一段時間后才能在新的培養(yǎng)基中生長繁殖，故細菌數(shù)有所減少；b)對數(shù)期，微生物適應(yīng)了環(huán)境，利用環(huán)境中營養(yǎng)迅速增長，增長速率達到最大；c)靜止期，微生物總數(shù)達到最大，并恒定一段時間，代謝產(chǎn)物抑制微生物生長；d)衰亡期，微生物因缺乏營養(yǎng)而死亡，總數(shù)減少。(ii) 細菌生長曲線在污水處理中的應(yīng)用：a)反應(yīng)微生物量（M)與營養(yǎng)物(F)量間的關(guān)系b)為使處理效果達到最好，一般不利用對數(shù)增長期的微生物而利用靜止期的微生物4）微生物的營養(yǎng)及影響因素：（1）微生物生長的營養(yǎng)(i)主要為C、N、P稱為碳源、氮源、磷源。(ii)營養(yǎng)對微生物的作用：a)提供合成細胞質(zhì)時需要的物質(zhì)；b)作為細胞增長和生物合

10、成反應(yīng)時的能源；c)充當產(chǎn)能反應(yīng)所釋放的電子的受體。（2）環(huán)境對微生物生長的影響因素(i)溫度：按細胞對溫度需求分為嗜冷菌（510），中溫菌（2540 ），嗜熱菌（5060 ）；(ii)溶解氧：根據(jù)好氧性不同分為好氧微生物和厭氧微生物；(iii)PH：需氧微生物處理要求，厭氧微生物處理要求；(iv)營養(yǎng)物要求：好氧生物處理對營養(yǎng)物的要求為C：N：P=100：5：1；(v)有毒物質(zhì)：抑制微生物的新陳代謝(vi)進水有機物濃度：好氧處理中進水BOD5宜在5001000之間（過高則溶解氧不足），且不低于100（過低則營養(yǎng)物不足）；5）污水的可生化性評價（1）污水的可生化性（2）主要評價方法(i)相對

11、耗氧速率法(ii)生化呼吸線法(iii)有關(guān)水質(zhì)指標法(iv)微生物脫氫酶含量或ATP含量法6）應(yīng)用：處理廢水的費用低廉，運行管理較方便，所以生化處理是廢水處理系統(tǒng)中最重要的過程之一，目前，這種方法已廣泛用作生活污水及工業(yè)有機廢水的二級處理。7）處理方法簡介好氧法和厭氧法處理區(qū)別：起作用的微生物群不同；產(chǎn)物不同；反應(yīng)速率不同；對環(huán)境條件要求不同；對進水BOD要求不同。 生物處理法好氧生物法厭氧生物法自然條件下人工條件下自然條件下人工條件下水體自凈天然水體和氧化塘土壤凈化污水灌溉懸浮生物法活性污泥法及其變種、氧化塘、氧化溝固著生物法生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化、好氧生物流化床高溫堆肥厭氧塘懸浮生

12、物法厭氧消化、上流式厭氧污泥床、高溫堆肥、化糞池固著生物法厭氧濾池、厭氧流化床返回目錄12活性污泥法的基本原理1）基本流程 定義：向生活污水注入空氣進行曝氣，并持續(xù)一段時間以后，污水中即生成一種絮凝體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，它有巨大的表面積和很強的吸附性能，稱為活性污泥。出水剩余污泥進水回流污泥空氣曝氣池二沉池活性污泥法處理食品廢水活性污泥法處理食品廢水活性污泥法處理食品廢水（活性污泥）活性污泥法處理印染廢水2）活性污泥的組成活性污泥組成：（1）活性的微生物（2）微生物自身氧化的殘留物（3）吸附在活性污泥上不能被生物降解的有機物和無機物組成。其中微生物是活性污泥的主要組

13、成部分?；钚晕勰嘀械奈⑸镉质怯杉毦?、真菌、原生動物、后生動物等多種微生物群體相結(jié)合所組成的一個生態(tài)系統(tǒng)?；钚晕勰嗤ǔ辄S褐色絮狀顆粒，其直徑一般為2mm，含水率一般為，密度因含水率不同而異。細菌是活性污泥組成和凈化功能的中心，是微生物的最主要部分。污水中有機物的性質(zhì)決定那些種屬的細菌占優(yōu)勢例如：含蛋白質(zhì)的污水有利于產(chǎn)堿桿菌屬和芽孢桿菌屬，而糖類污水或烴類污水則有利于假單孢菌屬。在一定的能量水平(即細菌的活動能力)下，細菌構(gòu)成了活性污泥的絮凝體的大部分，并形成菌膠團，具有良好的自身凝聚和沉降性能。在活性污泥中，除細菌外還出現(xiàn)原生動物，是細菌的首次捕食者，繼之出現(xiàn)后生動物，是細菌的第二次捕食者。

14、活性污泥絮體3）凈化過程與機理（1）初期去除與吸附作用在很多活性污泥系統(tǒng)里，當污水與活性污泥接觸后很短的時間（1045 min)內(nèi)就出現(xiàn)了很高的有機物(BOD)去除率。這種初期高速去除現(xiàn)象是吸附作用所引起的。由于污泥表面積很大(可達200010000m2/m3混合液)，且表面具有多糖類粘質(zhì)層，因此，污水中懸浮的和膠體的物質(zhì)是被絮凝和吸附去除的。（2）微生物的代謝作用活性污泥中的微生物以污水中各種有機物作為營養(yǎng)，在有氧的條件下，將其中一部分有機物合成新的細胞物質(zhì)(原生質(zhì))，對另一部分有機物則進行分解代謝，即氧化分解以獲得合成新細胞所需要的能量，并最終形成CO2和H2O等穩(wěn)定物質(zhì)。（3）絮凝體的形

15、成與凝聚沉降（i）如果形成菌體的有機物不從污水中分離出去，這樣的凈化不能算結(jié)束。（ii）為了使菌體從水中分離出來，現(xiàn)多采用重力沉降法。如果每個菌體都處于松散狀態(tài)，由于其大小與膠體顆粒大體相同，它們將保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài)，沉降分離是不可能的。為此，必須使菌體凝聚成為易于沉降的絮凝體。（iii）絮凝體的形成是通過絲狀細菌來實現(xiàn)的。返回目錄13活性污泥法的分類 1）分類：（1）按廢水和回流污泥的進入方式及其在曝氣池中的混合方式，活性污泥法可分為推流式和完全混合式兩大類。（i）推流式活性污泥曝氣池有若干個狹長的流槽，廢水從一端進入，在曝氣的作用下，以螺旋方式推進，流經(jīng)整個曝氣池，至池的另一端流出，隨著水流

16、的過程，污染物被降解。此類曝氣池又可分為平行水流(并聯(lián))式和轉(zhuǎn)折水流(串聯(lián))式兩種。曝氣池推流式曝氣池示意圖（平行水流式） 出水剩余污泥進水回流污泥空氣二次沉淀池曝氣池推流式曝氣池示意圖 （轉(zhuǎn)折水流式） 剩余污泥進水回流污泥空氣二次沉淀池出水曝氣池推流式活性污泥法的特點：（a）廢水中污染物濃度自池首至池尾是逐漸下降的，由于在曝氣池內(nèi)存在這種濃度梯度，廢水降解反應(yīng)的推動力較大，效率較高；（b）推流式曝氣池可采用多種運行方式；（c）曝氣池可以做的比較大，不易產(chǎn)生短路，適合于處理量比較大的情況；（d）氧的利用率不均勻，入流端利用率高，出流端利用率低，會出現(xiàn)池尾供氣過量的現(xiàn)象，增加動力費用。（ii）完

17、全混合式活性污泥法：完全混合式曝氣池，是廢水進入曝氣池后在攪拌的作用下迅速與池中原有的混合液充分混合，因此混合液的組成、微生物群的量和質(zhì)是完全均勻一致的。這意味著曝氣池中所有部位的生物反應(yīng)都是同樣的，氧吸收率都是相同的。曝氣池進水回流污泥剩余污泥出水二沉池完全混合式活性污泥法的特點：（a）抗沖擊負荷的能力強，池內(nèi)混合液能對廢水起稀釋作用。（b）由于全池需氧要求相同，能節(jié)省動力；（c）有時曝氣池和沉淀池可合建，不需要單獨設(shè)置污泥回流系統(tǒng)，便于運行管理；（d）連續(xù)進水、出水可能造成短路，易引起污泥膨脹。（e）池子體積不能太大，因此一般用于處理量比較小的情況，比較適宜處理高濃度的有機廢水。（2）按供

18、氧方式，活性污泥可分為鼓風曝氣式和機械曝氣式兩大類。（i）鼓風曝氣式是采用空氣(或純氧)作氧源，以氣泡形式鼓入廢水中。它適合于長方形曝氣池，布氣設(shè)備裝在曝氣池的一側(cè)或池底。氣泡在形成、上升和破壞時向水中傳氧并攪動水流。適用于大型曝氣池（ii）機械曝氣式是用專門的曝氣機械，劇烈地攪動水面，使空氣中的氧溶解于水中。通常，曝氣機兼有攪拌和充氧作用，使系統(tǒng)接近完全混合型。適用于小型曝氣池（iii）聯(lián)合曝氣鼓風曝氣返回目錄14活性污泥的評價指標（1）混合液懸浮固體(mixed liquor suspension solid, MLSS)混合液是曝氣池中污水和活性污泥混合后的混合懸浮液?；旌弦汗腆w懸浮物數(shù)

19、量是指單位體積混合液中干固體的含量，單位為mg/L或g/L，工程上還常用kg/m3，也稱混合液污泥濃度（一般用X表示）。它是計量曝氣池中活性污泥數(shù)量多少的指標。一般活性污泥法中，MLSS濃度一般為24g/L。（2）混合液揮發(fā)性懸浮固體 (mixed liquor volatile suspension solid, MLVSS)指混合液懸浮固體中的有機物的重量，單位為mg/L、g/L或kg/m3。把混合液懸浮固體在600焙燒，能揮發(fā)的部分即是揮發(fā)性懸浮固體，剩下的部分稱為非揮發(fā)性懸浮固體（MLNVSS）。一般在活性污泥法中用MLVSS表示活性污泥中生物的含量。在一般情況下，MLVSS/MLSS

20、的比值較固定，對于生活污水，常在左右。對于工業(yè)廢水，其比值視水質(zhì)不同而異。（3）污泥沉降比(settling volume, sludge sedimentation ratio, SV)污泥沉降比是指曝氣池混合液在l00mL量筒中，靜置沉降30min后，沉降污泥所占的體積與混合液總體積之比的百分數(shù)。所以也常稱為30 min沉降比。正常的活性污泥在沉降30min后，可以接近它的最大密度，故污泥沉降比可以反映曝氣池正常運行時的污泥量?？捎糜诳刂剖Ｓ辔勰嗟呐欧?。它還能及時反映出污泥膨脹等異常情況，便于及早查明原因，采取措施。污泥沉降比測定比較簡單，并能說明一定問題，因此它成為評定活性污泥的重要指標

21、之一。（4）污泥體積指數(shù) (sludge volume index, SVI)污泥體積指數(shù)簡稱污泥指數(shù)（SI），系指曝氣池污泥混合液經(jīng)30min沉降后，1g干污泥所占的體積（以mL計）。單位為mL/g，但經(jīng)常省略。計算式如下： 它與污泥沉降比有如下關(guān)系：SVI=(SV10)/X式中：X的單位為g/L，SVI以百分數(shù)代入。SVI值能較好地反映出活性污泥的松散程度(活性)和凝聚、沉降性能。SVl值過低，說明污泥顆粒細小緊密，無機物多，缺乏活性和吸附力；SVI值過高，說明污泥難于沉降分離，并使回流污泥的濃度降低，甚至出現(xiàn)污泥膨脹，導(dǎo)致污泥流失等后果。一般認為，處理生活污水時SVI200時，沉降性能不

22、好。一般控制SVI為50150之間較好。（5）活性污泥的生物相活性污泥中出現(xiàn)的是普通的微生物。 主要是細菌、放線菌、真菌、原生動物和少數(shù)其他微型動物。在正常情況下，細菌主要以菌膠團形式存在，游離細菌僅出現(xiàn)在未成熟的活性污泥中，也可能出現(xiàn)在廢水處理條件變化 (如毒物濃度升高、pH值過高或過低等)，使菌膠團解體時。游離細菌多是活性污泥處于不正常狀態(tài)的特征。返回目錄15影響活性污泥法處理效果的因素1）污泥負荷（1）定義： 在活性污泥法中，一般將有機物（BOD5）與活性污泥(MLSS)的重量比值( F:M)，稱為污泥負荷，一般用N表示。（2）分類：污泥負荷又分為重量負荷和容積負荷。（i）重量負荷( N

23、S）即單位重量活性污泥在單位時間內(nèi)所承受的BOD5量，單位為kgBOD5 /(kgMLSSd)。（ii）容積負荷（NV）是曝氣池單位有效容積在單位時間內(nèi)所承受的BOD5量，單位為kgBOD5/(m3d)。污泥負荷的計算公式：式中：Q廢水的處理量，m3/d；V曝氣池的有效容積，m3；S0進水BOD5濃度，kg/m3；X活性污泥濃度，kgMLSS/m3 。為了表示有機物的去除情況，也采用去除負荷Nr，即單位重量活性污泥在單位時間所去除的有機物重量。Nr去除負荷；Se出水BOD濃度。(3) 污泥負荷的影響：（i）污泥負荷與廢水處理效率、活性污泥特性、污泥生成量、氧的消耗量有很大關(guān)系，是設(shè)計活性污泥法

24、時的主要參數(shù)。溫度對污泥負荷的選擇也有一定影響。（ii）污泥負荷影響活性污泥特性。采用不同的污泥負荷，微生物的營養(yǎng)狀態(tài)不同，活性污泥絮凝和沉降性也就不同。（iii）實踐表明，在一定的活性污泥法系統(tǒng)中，污泥的SVI值與污泥負荷之間有復(fù)雜的變化關(guān)系。BOD負荷及水溫對污泥SVI的影響低SVI負荷區(qū)2高SVI負荷區(qū)2高SVI負荷區(qū)1低SVI負荷區(qū)1低SVI負荷區(qū)3(iv)SVI與污泥負荷曲線是具有多峰的波形曲線，有三個低SVI的負荷區(qū)和兩個高SVI的負荷區(qū)。如果在運行時負荷波動進入高SVI負荷區(qū)，污泥沉降性差，將會出現(xiàn)污泥膨脹。(v)一般在高負荷時應(yīng)選擇在1.5-2.0kgBOD /kgMLSSd范

25、圍內(nèi)，中負荷時為0.2-0.4kgBOD/kgMLSSd，低負荷時為0.05kgBOD/kgMLSSd2）污泥齡(ts或c)和水力停留時間（）污泥齡（sludge age)是曝氣池中工作著的活性污泥總量與每日排放的污泥量之比，單位是d。在運行穩(wěn)定時，曝氣池中活性污泥的量保持常數(shù)，每日排出的污泥量也就是新增長的污泥量。污泥齡也就是新增長的污泥在曝氣池中平均停留時間，或污泥增長一倍平均所需要的時間。污泥齡也稱固體平均停留時間或細胞平均停留時間 。污泥齡是影響活性污泥處理效果的重要參數(shù)。水力停留時間(hydraulic retention time, HRT)是指水在處理系統(tǒng)中的停留時間，單位也是d

26、。V/Q，V是曝氣池的體積；Q是廢水的流量。3）溶解氧(dissolved oxygen, DO) 對推流式活性污泥法，氧的最大需要量出現(xiàn)在污水與污泥開始混合的曝氣池首端，常供氧不足。供氧不足會出現(xiàn)厭氧狀態(tài)，妨礙正常的代謝過程，滋長絲狀菌。供氧量一般用混合液溶解氧的濃度表示?；钚晕勰嘈跄w的大小不同，所需要的最小溶解氧濃度也就不一樣。絮凝體越小，與污水的接觸面積越大，也越利于對氧的攝取，所需要的溶解氧濃度就小。反之絮凝體大，則所需的溶解氧濃度就大；為了使沉降分離性能良好，較大的絮凝體是所期望的，因此溶解氧濃度以2mg/L左右為宜。4）營養(yǎng)物(nutrients)在活性污泥系統(tǒng)里，微生物的代謝需

27、要一定比例的營養(yǎng)物，除以BOD表示的碳源外，還需要氮、磷和其他微量元素。生活污水含有微生物所需要的各種元素，但某些工業(yè)廢水卻缺乏氮、磷等重要元素。一般認為對氮、磷的需要應(yīng)滿足以下比例，即BOD:N:P=100:5:1。5） pH值對于好氧生物處理，pH值一般以為宜。pH值低于，真菌即開始與細菌競爭，降低到時，真菌將占優(yōu)勢，嚴重影響沉降分離。pH值超過時，代謝速度受到阻礙。需要指出的是pH值是指混合液而言。對于堿性廢水，生化反應(yīng)可以起緩沖作用。對于以有機酸為主的酸性廢水，生化反應(yīng)也可以起緩沖作用。6）水溫(temperature)在微生物酶系統(tǒng)不受變性影響的溫度范圍內(nèi)，水溫上升就會使微生物活動旺

28、盛，就能夠提高反應(yīng)速度。水溫上升還有利于混合、攪拌、沉降等物理過程，但不利于氧的轉(zhuǎn)移。對于生化過程，一般認為水溫在2030時效果最好，35以上和l0以下凈化效果即降低。7）有毒物質(zhì)(toxic materials)對生物處理有毒害作用的物質(zhì)很多。毒物大致可分為重金屬、H2S等無機物質(zhì)和氰、酚等有機物質(zhì)。這些物質(zhì)對細菌的毒害作用，或是破壞細菌細胞某些必要的生理結(jié)構(gòu)，或是抑制細菌的代謝進程。毒物的毒害作用還與pH值、水溫、溶解氧、有無其他毒物及微生物的數(shù)量或是否馴化等有很大關(guān)系。8）污泥回流比污泥回流比是指回流污泥的流量與曝氣池進水流量的比值，一般用百分數(shù)表示，符號為R。污泥回流量的大小直接影響曝

29、氣池污泥的濃度和二次沉淀池的沉降狀況，所以應(yīng)適當選擇，一般在2050之間，有時也高達150。返回目錄16活性污泥增長規(guī)律活性污泥中的微生物是多菌種的混合群體，其生長繁殖規(guī)律比較復(fù)雜，但也可用其增長曲線表示一般規(guī)律?；钚晕勰嗟脑鲩L過程可分為對數(shù)增長期、減速增長期和內(nèi)源呼吸期三個階段。在每個階段，有機物(BOD)的去除率、去除速率、氧的利用速度及活性污泥特征等都各不相同?；钚晕勰辔⑸镌鲩L曲線 時間量對數(shù)增長期減速增長期內(nèi)源呼吸期污泥濃度氧利用率BOD濃度返回目錄17活性污泥法的結(jié)論：（1）實際水處理中一般就是通過控制c 來取得不同的處理效率的。（2）在活性污泥法中，污泥回流的目的就是在不增加曝氣

30、池體積的條件下增加c 來增加去除率的。（3）實際廢水處理中所選的污泥齡不能小于最小污泥齡，否則沒有處理效果，對于傳統(tǒng)的活性污泥法，一般是c(2-20)(c)min 才能取得較好的處理效果。（4）推流活性污泥法各符號的意義 Q,S0 Si進水曝氣池V,Xave二次沉淀池回流污泥RQ,Se,XrQ+RQSe,XaveQ-QwSe,Xe排放污泥IQw,Xave,Se排放污泥IIQw,Xr,Se出水（5）因為BOD的去除率為:對于同一廢水，進水的S0是固定的，所以去除率取決于出水的BOD濃度Se，也即去除率也僅與c 有關(guān)。（6）污泥負荷對需氧量的影響理論上，去除lkgBOD應(yīng)消耗lkgO2。由于廢水中

31、有機物的存在形式及運轉(zhuǎn)條件不同，需氧量有所不同。廢水中膠體和懸浮狀態(tài)的有機物首先被污泥表面吸附、水解、再吸收和氧化，其降解途徑和速度與溶解性BOD不同。當污泥負荷大時，BOD在系統(tǒng)中的停留時間短，一些只被吸附而未經(jīng)氧化的有機物可能隨污泥排出處理系統(tǒng)，使去除單位BOD的需氧量減少。在低負荷情況下，有機物能徹底氧化，甚至過量自身氧化，因此需氧量單耗大。從需氧量看，高負荷系統(tǒng)比低負荷系統(tǒng)經(jīng)濟。過程總需氧量包括有機物去除 (用于分解和合成)的需氧量以及有機體自身氧化需氧量之和，在工程上，常表示為：式中：O2每日系統(tǒng)的需氧量，kg/d；a有機物代謝的需氧系數(shù)，kg/kg BOD；b污泥自身氧化需氧系數(shù)，

32、kg/kg MLSSd；Nr去除負荷，kg BOD/kg MLSSd。把Nr代入上式得：等式兩邊除以Q(S0-Se)，得：再把Nr代入，得：即去除每單位質(zhì)量BOD的需氧量隨污泥負荷升高而減小。在活性污泥法中，一般a，平均；b，平均。返回目錄18曝氣方法與設(shè)備1）曝氣的作用：（1）供氧；（2）攪拌混合作用，使活性污泥在混合液中保持懸浮狀態(tài)，與廢水充分接觸混合。2）曝氣的方法： 鼓風曝氣 機械爆氣 鼓風機械曝氣聯(lián)合3）曝氣原理氣液傳質(zhì)過程通常遵循一定的傳質(zhì)擴散理論，氣液傳質(zhì)理論目前有：雙膜理論淺層理論表面更新理論目前工程和理論上應(yīng)用較多的為雙膜理論。雙膜理論：雙膜理論認為，在氣-水界面上存在著氣膜

33、和液膜，氣膜外和液膜外有空氣和液體流動，屬紊流狀態(tài)，氣膜和液膜間屬層流狀態(tài)，不存在對流。L在一定條件下會出現(xiàn)氣壓梯度和濃度梯度。如果液膜中氧的濃度低于水中氧的飽和濃度，在其界面存在的濃度梯度將促使氧向液膜傳遞，空氣中的氧繼續(xù)向內(nèi)擴散透過液膜進入水體，因而液膜和氣膜將成為氧傳遞的障礙，這就是雙膜理論。雙膜理論示意圖 氣相主體界面氣膜液膜Cs層流液相主體CpgpiPg表示氣相中氧的分壓Pi表示界面處氧的分壓Cs表示界面處水中氧的濃度C表示水中氧的濃度氧傳遞過程的基本方程如下:式中：dC/dt氧的傳遞速率(氧進入水的速率)，mg/(Lh)；C液相氧的實際濃度，mg/L；Cs氧的飽和濃度，mg/L；K

34、La液相總傳質(zhì)系數(shù)，1/h。克服液膜障礙的最有效的方法是快速變換氣-水界面，曝氣攪拌正是如此。曝氣時推動氧分子通過液膜的動力是水中氧的飽和濃度Cs和實際濃度C的差。LCs決定于空氣中氧的分壓，所以最終起決定作用的推動力是氧分壓，而C值由微生物的耗氧速率確定。L氧的傳遞速率同氣、液兩相的界面面積成正比，由于其面積難于估算，所以把它的影響包括在傳質(zhì)系數(shù)內(nèi)，故KLa叫總傳質(zhì)系數(shù)。KLa的倒數(shù)單位是時間，可以把它看作是把溶解氧濃度從C增加到Cs所需的時間。L4）曝氣設(shè)備（1）衡量曝氣設(shè)備效能的指標有動力效率EP、氧轉(zhuǎn)移效率EA和充氧能力。（i）動力效率EA是指消耗1kWh電能所轉(zhuǎn)移到液體中去的氧量，單

35、位為kg/kWh。（ii）氧轉(zhuǎn)移效率也稱氧利用率，它是指鼓風曝氣轉(zhuǎn)移到液體中的氧占供給氧的百分數(shù)：EA=(Ro/W)100。 其中：W供氧量，kg/h；Ro吸氧量，kg/h。 對于鼓風曝氣，各種擴散裝置在標準狀態(tài)下的EA值是事先通過脫氧清水的曝氣試驗測定得出的，一般為515左右。（iii）充氧能力是指葉輪或轉(zhuǎn)刷在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移到液體中的氧量kg/h。（2）對曝氣設(shè)備的要求：良好的曝氣設(shè)備除應(yīng)當具有較高的動力效率和氧轉(zhuǎn)移效率外，還應(yīng)盡可能滿足下列要求：（a）攪拌均勻；（b）構(gòu)造簡單；（c）能耗少；（d）價格低；（e）性能穩(wěn)定，故障少；（f）不產(chǎn)生噪音及其它公害；（g）對某些工業(yè)廢水耐腐蝕性強。（

36、i）鼓風曝氣鼓風曝氣是傳統(tǒng)的曝氣方法，它由加壓設(shè)備、擴散裝置和管道系統(tǒng)三部分組成。 加壓設(shè)備一般采用回轉(zhuǎn)式鼓風機，也有采用離心式鼓風機的，為了凈化空氣，其進氣管上常裝設(shè)空氣過濾器，在寒冷地區(qū)，還常在進氣管前設(shè)空氣預(yù)熱器。擴散裝置的分類：小氣泡擴散裝置：擴散板、擴散管或擴散盤屬小氣泡擴散裝置；中氣泡擴散裝置：穿孔管屬中氣泡擴散裝置； 大氣泡擴散裝置：豎管曝氣屬大氣泡擴散裝置； 水力剪切擴散裝置：倒盆式、撞擊式和射流式屬水力剪切擴散裝置機械剪切擴散裝置：渦輪式屬機械剪切擴散裝置。擴散板、擴散管、擴散盤（小氣泡）擴散板是用多孔性材料制成的薄板，有陶土制、塑料制或其他材料制成的，其形狀可做成方形或長方

37、形，方形擴散板尺寸通常為300300（2540)mm，擴散板安裝在池底一側(cè)的預(yù)留槽上，空氣由豎管進入槽內(nèi)，然后通過擴散板進入混合液。擴散板的通氣率一般為l3/m2min，氧利用率約10，充氧動力效率約為2kgO2/kWh。缺點是板的孔隙小、空氣通過時壓力損失大、容易堵塞。擴散板及其安裝方式擴散管示意圖擴散管是由陶質(zhì)多孔管組成，其內(nèi)徑4475mm，壁厚614mm，長60Omm，每l0根為一組，通氣率為1215m3/根h。目前用軟管代替陶質(zhì)多孔管圓帽蓋型擴散器網(wǎng)狀膜擴散器該曝氣器采用網(wǎng)狀膜代替曝氣盤用的各種曝氣板材，其網(wǎng)很薄，網(wǎng)上的孔徑筆直，濾水透氣效果均優(yōu)于微孔板材，不易發(fā)生堵塞。網(wǎng)膜采用聚醋酸

38、纖維制成的。網(wǎng)狀膜曝氣器采用底部供氣，空氣經(jīng)分配器第一次切割后均勻分布到氣室內(nèi)，高速氣流經(jīng)切割分配到網(wǎng)狀膜的各個部位受到阻擋，然后通過特制網(wǎng)膜微孔的第二次切割形成微小氣泡(直徑23mm)勻地分布擴散到水中。膜片微孔曝氣器曝氣器的氣體擴散裝置采用微孔合成橡膠膜片，膜片上開有150200m的同心圓布置的5000個自閉式孔眼。當充氣時空氣通過布氣管道，并通過底座上的孔眼進入膜片和底座之間，在空氣的壓力作用下，使膜片微微鼓起，孔眼張開，達到布氣擴散的目的。優(yōu)點：不堵塞，可以省去空氣濾清裝置。穿孔管曝氣器及布置方式（中） 豎管（大）豎管曝氣是在曝氣池的一側(cè)布置以橫管分支成梳形的豎管，豎管直徑在l5mm以

39、上，離池底150mm左右。下圖所示為一種豎管擴散器及其布置的示意圖。豎管屬于大氣泡擴散器，由于大氣泡在上升時形成較強的紊流并能夠劇烈地翻動水面，從而加強了氣泡液膜層的更新和從大氣中吸氧的過程豎管擴散器及其布置形式水力剪切擴散裝置屬于水力剪切擴散裝置的有倒盆式、射流式、固定螺旋式和撞擊式等右圖是倒盆式擴散器倒盆式擴散器射流式曝氣器固定螺旋式曝氣器：國內(nèi)外開始使用一種稱為固定螺旋式曝氣器(也稱靜態(tài)曝氣器)的裝置。它是由35節(jié)筒體組成的，每節(jié)為 300 (450) 300，每節(jié)內(nèi)安裝著90度或180度轉(zhuǎn)動的固定螺旋葉片，相鄰兩節(jié)螺旋葉片旋轉(zhuǎn)方向相反，相錯90度，空氣從筒底部進入曝氣筒形成氣水混合液。

40、混合液在筒內(nèi)反復(fù)與器壁碰撞，迂回上升，空氣泡在上升的過程中被螺旋葉片反復(fù)切割，形成小氣泡。固定螺旋曝氣器（ii）機械曝氣機械曝氣設(shè)備的式樣較多，大致可歸納為葉輪和轉(zhuǎn)刷兩大類。曝氣葉輪有安裝在池中與鼓風曝氣聯(lián)合使用的，也有安裝在池面的，后者稱“表面曝氣”。表面曝氣具有構(gòu)造簡單，動力消耗小，運行管理方便，氧吸收率高的優(yōu)點，故應(yīng)用較多。常用的表面曝氣葉輪有泵型，倒傘型和平板型。幾種葉輪曝氣器不同形式的轉(zhuǎn)刷曝氣器不同的轉(zhuǎn)刷曝氣器設(shè)備類型 氧利用率/ 動力效率/kg O2/kWh 標準實際小氣泡擴散器 1030 1.2 2.00.7 1.4中氣泡擴散器 6 151.0 1.60.6 1.0大氣泡擴散器

41、480.6 1.20.3 0.9射流曝氣器 1025 1.5 2.40.7 1.4低速表面曝氣器 1.2 2.70.7 1.3高速表面曝氣器 1.2 2.40.7 1.3轉(zhuǎn)刷式曝氣器 1.2 2.4各類曝氣設(shè)備的性能標準狀態(tài)是指用清水作曝氣實驗，水溫20，標準大氣壓，初始水中溶解氧為0實際數(shù)據(jù)是指用廢水作實驗，水溫15，海拔150m，水中溶解氧保持2mg/L（iii）曝氣設(shè)備比較（3）曝氣器的選擇原則：（i）對于較小的曝氣池，采用機械曝氣器能減少動力費用，并省去鼓風曝氣所需的管道系統(tǒng)和鼓風機等設(shè)備，維護管理也比較方便。 這類曝氣器的缺點是，轉(zhuǎn)速高，其動力消耗隨曝氣池的增大而迅速增大，所以曝氣池

42、不能太大。 這種曝氣器需要較大的表面積，因此曝氣池的深度也受到限制。還有，如果曝氣池中產(chǎn)生泡沫，將嚴重降低充氧能力。（ii）較大的曝氣池，一般用鼓風曝氣。供應(yīng)空氣的伸縮性較大，曝氣效果也較好。 鼓風曝氣的缺點是需要鼓風機和管道系統(tǒng)。曝氣頭易堵塞。5）曝氣池的類型與構(gòu)造從混合液流型可分為推流式、完全混合式和循環(huán)混合式三種；從平面形狀可分為長方廊道形、圓形或方形、環(huán)形跑道形三種；從采用的曝氣方法可分為鼓風曝氣式、機械曝氣式以及兩者聯(lián)合使用的聯(lián)合式三種；從曝氣池與二次沉淀池的關(guān)系可分為分建式和合建式兩種。（1）推流式曝氣池推流式曝氣池為長方廊道形池子，常采用鼓風曝氣，擴散裝置排放在池子的一側(cè)。這樣布

43、置可使水流在池中呈螺旋狀前進，增加氣泡和水的接觸時間。曝氣池的數(shù)目隨污水廠大小和流量而定，在結(jié)構(gòu)上可以分成若干單元，每個單元包括幾個池子，每個池子常由一至四個折流的廊道組成。推流式曝氣池結(jié)構(gòu)示意圖曝氣裝置曝氣總管曝氣池壁曝氣池壁曝氣池的池長可達100m。為了防止短流，廊道長度和寬度之比應(yīng)大于5，甚至大于10。為了使水流更好的旋轉(zhuǎn)前進，寬深比不大于2，常在2之間。池深常在35m。曝氣池進水口一般淹沒在水面以下，以免污水進入曝氣池后沿水面擴散，造成短流，影響處理效果。曝氣池出水設(shè)備可用溢流堰或出水孔。通過出水孔的水流流速一般較小0.2m/s)，以免污泥受到破壞。（2）完全混合式曝氣池完全混合式曝氣池常采用葉輪供氧，多以圓形、方形或多邊形池子作單元，主要是因為需要和葉輪所能作用的范圍相適應(yīng)。改變?nèi)~輪的直徑可以適應(yīng)不同直徑(邊長)、不同深度的池子需要。長方形曝氣池可以分成一系列相互銜接的方形單元，每個單元設(shè)置一個葉輪。使用完全混合式曝氣池時