活性污泥法課件

1、第六章 廢水好氧生物處理工藝(1) 活性污泥法第一節(jié) 活性污泥法的基本原理第二節(jié) 活性污泥法的運(yùn)行方式第三節(jié) 曝氣的原理、方法與設(shè)備第四節(jié) 活性污泥法的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第五節(jié) 活性污泥法的工藝設(shè)計(jì)第六節(jié) 活性污泥法的運(yùn)行管理第一節(jié) 活性污泥法的基本原理水體自凈作用的人工化和強(qiáng)化。歷史：1912年，Clark和gage發(fā)現(xiàn)曝氣的作用； Arden和Lockett發(fā)現(xiàn)活性污泥的作用。 1916年，英國(guó)第一座活性污泥法污水處理廠。什么是活性污泥？Activated Sludge活體。有機(jī)成分。生態(tài)系統(tǒng)。巨大的比表面積，吸附作用。一、活性污泥法的工藝流程回流污泥二次沉淀池廢水曝氣池初次沉淀池出水空氣剩余活性

2、污泥活性污泥系統(tǒng)的主要組成(功用)曝氣池：反應(yīng)的主體，有機(jī)物被降解，微生物得以增殖；二沉池： 1)泥水分離，保證出水水質(zhì)； 2)濃縮污泥，保證污泥回流，維持曝氣池內(nèi)的 污泥濃度?；亓飨到y(tǒng)：1)維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度； 2)回流比的改變，可調(diào)整曝氣池的運(yùn)行工況。剩余污泥：1)去除有機(jī)物的途徑之一； 2)維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行供氧系統(tǒng)：為微生物提供溶解氧生活污水或城市廢水的處理流程活性污泥系統(tǒng)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易降解有機(jī)物；混合液含有足夠的溶解氧；活性污泥在池內(nèi)呈懸浮狀態(tài)；活性污泥連續(xù)回流，剩余污泥及時(shí)排放，維持曝氣池內(nèi)穩(wěn)定的活性污泥濃度；進(jìn)水中不含有對(duì)微生物有毒

3、有害的物質(zhì)。二、活性污泥的性質(zhì)1、物理性質(zhì)： “菌膠團(tuán)”“生物絮凝體” 顏色：褐色、(土)黃色、鐵紅色 氣味：泥土味(城市污水) 比重：略大于1 (1.0021.006) 粒徑：0.020.2 mm 比表面積：20100cm2/ml2、生化性能： 活性污泥的含水率： 99.299.8% 其中固體物質(zhì)的組成： 1)活細(xì)胞(Ma)： 2)微生物內(nèi)源代謝的殘留物(Me)： 3)吸附的原廢水中難于生物降解的有機(jī)物(Mi)： 4)無(wú)機(jī)物質(zhì)(Mii)：有機(jī)物7585% 三、活性污泥的性能指標(biāo)1.混合液懸浮固體濃度(MLSS)(Mixed Liquor Suspended Solids) MLSS = Ma

4、 + Me + Mi + Mii 位： mg/L 或 g/m32.混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS) (Mixed Liquor Volatile Suspended Solids) MLVSS = Ma + Me + Mi 單位： mg/L 或 g/m3在條件一定時(shí)， 較穩(wěn)定；對(duì)于處理城市污水的活性污泥系統(tǒng)，一般為0.700.853.污泥沉降比(SV, Sludge Volume)定義：將曝氣池中的混合液在量筒中靜置30分鐘，其沉淀污泥與原混合液的體積比，一般以%表示；功能：能相對(duì)地反映污泥數(shù)量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期的污泥膨脹；正常范圍： 2030%SV

5、的測(cè)定0min15min30minSV = 40%4.污泥體積指數(shù)(SVI，Sludge Volume Index)定義：曝氣池出口處混合液經(jīng)30分鐘靜沉后，1g干污泥所形成的污泥體積，( ml/g) 功能：能更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)污泥的凝聚性能和沉降性能， 其值過(guò)低，說(shuō)明泥粒小，密實(shí)，無(wú)機(jī)成分多； 其值過(guò)高，說(shuō)明其沉降性能不好，將要或已經(jīng)發(fā)生膨脹；正常范圍： 50150 ml/g(處理城市污水時(shí))四、活性污泥法的基本工藝參數(shù)1、曝氣池的有機(jī)容積負(fù)荷：1)進(jìn)水COD(BOD5)容積負(fù)荷： 2)COD( BOD5 )去除容積負(fù)荷：2、 曝氣池的有機(jī)污泥負(fù)荷：2)COD(BOD5)去除污泥負(fù)荷：1)進(jìn)水(i

6、nfluent)COD(BOD5)污泥負(fù)荷：3、曝氣池的水力停留時(shí)間(HRT，Hydraulic Retention Time) 4、曝氣池的污泥停留時(shí)間(SRT，Sludge Retention Time、c)(h)(d)(mg/l)有關(guān)概念F/M值:在溫度適宜、DO充足、且不存在抑制物質(zhì)的條件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取決于微生物與有機(jī)基質(zhì)的相對(duì)數(shù)量，即有機(jī)基質(zhì)(Food)與微生物(Microorganism)的比值，即F/M值。F/M值是影響有機(jī)物去除速率、氧利用速率的重要因素。實(shí)際上，F(xiàn)/M值就是以BOD5表示的進(jìn)水污泥負(fù)荷，即：五、活性污泥凈化反應(yīng)過(guò)程(機(jī)理)在活性污泥處理系統(tǒng)

7、中，有機(jī)底物從廢水中被去除的實(shí)質(zhì)就是有機(jī)底物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被活性污泥微生物攝取、代謝與利用的過(guò)程，這一過(guò)程的結(jié)果是污水得到了凈化，微生物獲得了能量而合成新的細(xì)胞，活性污泥得到了增長(zhǎng)。 一般將這整個(gè)凈化反應(yīng)過(guò)程分為三個(gè)階段： 1)初期吸附；(吸附) 2)微生物代謝；(穩(wěn)定) 3)活性污泥的凝聚、沉淀與濃縮(分離)活性污泥的初期吸附作用曝氣時(shí)間降解初期吸附BOD活性污泥的初期吸附作用在活性污泥系統(tǒng)內(nèi)，在污水開(kāi)始與活性污泥接觸后的較短時(shí)間(1030min)內(nèi)，由于活性污泥具有很大的表面積因而具有很強(qiáng)的吸附能力，因此在這很短的時(shí)間內(nèi)，就能夠去除廢水中大量的呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物，使廢水的BOD5值

8、(或COD值)大幅度下降。但不是真正的降解，隨著時(shí)間的推移，混合液的BOD5值會(huì)回升，再之后，BOD5值才會(huì)逐漸下降。水污染控制工程P.136140從表141中可以看出：進(jìn)水水質(zhì)變化很大(F0值變化很大)；混合液中活性污泥量在不斷增長(zhǎng)(MLSS的值不斷增長(zhǎng))；F1和F2的變化規(guī)律很不一致。這一情況即反映了活性污泥(在逐步增加和“成熟”)和水質(zhì)(變化很大)的影響，也反映了事物中存在的偶然性。但是，不論情況如何變化，在混合液曝氣過(guò)程中，污水中去除的有機(jī)物分為兩個(gè)部分這一規(guī)律是一致的。 為便于考察起見(jiàn)，把表142中第7號(hào)的去除量、氧化和合成量以及吸附量等數(shù)據(jù)點(diǎn)繪成如圖143中的曲線，曲線和曲線。曲線

9、反映污水中有機(jī)物的下降(去除)規(guī)律，曲線反映活性污泥利用有機(jī)物的規(guī)律，曲線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(guò)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(jiàn)曲線)；污水中的有機(jī)物先是轉(zhuǎn)移到(吸附)污泥上(見(jiàn)曲線)，然后逐漸為微生物所利用(見(jiàn)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(jiàn)曲線)；微生物利用有機(jī)物的過(guò)程比較緩慢(見(jiàn)曲線)。 補(bǔ)充說(shuō)明吸附量的大小，主要取決于有機(jī)物的狀態(tài)，若廢水中的有機(jī)物處于懸浮和膠體狀態(tài)的相對(duì)量大時(shí)，則吸附量也大。這里必須指出，上面的實(shí)驗(yàn)分析中沒(méi)有考慮微生物的內(nèi)源呼吸。微生物的內(nèi)源呼吸也消耗氧，

10、特別是微生物的濃度比較高時(shí)，這部分耗氧量還比較大，不能忽略。因而上面的分析是概略的，主要目的是說(shuō)明活性污泥過(guò)程中的有機(jī)物吸附穩(wěn)定過(guò)程。 六、有機(jī)物降解與微生物增殖活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(內(nèi)源呼吸)兩項(xiàng)作用的綜合結(jié)果，所以，微生物的凈增殖速率為：式中：活性污泥中微生物的凈增值速率(kgVSS/d)；活性污泥中微生物的合成速率(kgVSS/d)；其中：a 降解1kgBOD所產(chǎn)生的VSS，即產(chǎn)率系數(shù)(kgVSS/kgBOD.d)；活性污泥中微生物的自身氧化速率(kgVSS/d)；其中：b 活性污泥的自身氧化系數(shù)(kgVSS/kgVSS.d，一般為d-1)； xv 系統(tǒng)中活性污泥的總

11、量(kgVSS)有機(jī)物降解與微生物增殖：因此，活性污泥微生物增殖的基本方程式: 積分后，得出活性污泥微生物在曝氣池內(nèi)每日的凈增長(zhǎng)量為: Si進(jìn)水BOD濃度(kgBOD/m3)； Se 出水濃度(kgBOD/m3)。式中: x每日的污泥增長(zhǎng)量(kgVSS/d)；= QwXr Q 每日處理廢水量(m3/d)；a、b經(jīng)驗(yàn)值的獲得： (1) 查閱文獻(xiàn)對(duì)于生活污水或相近的工業(yè)廢水: a = 0.50.65，b = 0.050.1；對(duì)于工業(yè)廢水，則： 合成纖維廢水0.380.10含酚廢水 0.55 0.13制漿與造紙廢水0.760.016制藥廢水 0.77釀造廢水0.93工業(yè)廢水a(chǎn)b亞硫酸漿粕廢水 0.5

12、5 0.13規(guī)律？說(shuō)明了什么？(2)通過(guò)小試獲得a、b經(jīng)驗(yàn)值可改寫(xiě)為： a bQSr/VXv(kgBOD/kgVSS.d)x/VXv(d-1)有機(jī)物降解與需氧：氧在微生物代謝過(guò)程中的用途：(1)氧化分解有機(jī)物；(2)氧化分解自身的細(xì)胞物質(zhì)。式中：O2曝氣池中混合液的需氧量，kgO2/d; a代謝每kgBOD所需的氧量， kgO2/kgBOD.d; b每kgVSS每天進(jìn)行自身氧化所需的氧量， kgO2/kgVSS.d 。有機(jī)物降解與需氧:上式可改寫(xiě)為：或式中：O2/VXv單位質(zhì)量污泥的需氧量，kgO2/kgVSS.d; O2=O2/QSr去除每kgBOD所需的氧量， kgO2/kgBOD.d;

13、思考題：如何解釋單位質(zhì)量污泥的需氧量與負(fù)荷成正比，而去除單位質(zhì)量BOD的需氧量與負(fù)荷成反比？a、b值的確定:(1) 查閱文獻(xiàn)與進(jìn)水水質(zhì)有關(guān)活性污泥法處理城市污水：與運(yùn)行方式有關(guān)運(yùn)行方式O2ab完全混合式0.71.10.420.11生物吸附法0.71.1傳統(tǒng)曝氣法0.81.1延時(shí)曝氣法1.41.80.530.188a、b值的確定: (1) 查閱文獻(xiàn)活性污泥法處理工業(yè)污水： 廢水種類ab石油化工廢水0.750.16合成纖維廢水0.550.142含酚廢水0.56制漿與造紙廢水0.380.092制藥廢水0.350.354釀造廢水0.93漂染廢水0.50.60.065煉油廢水0.550.12亞硫酸漿粕廢

14、水0.400.185規(guī)律？說(shuō)明了什么？a、b值的確定:(2)試驗(yàn)法: a bLsrBOD(kgBODr/kgVSS.d)O2/VXv(kgO2/kgVSS.d)第二節(jié) 活性污泥法的運(yùn)行方式1)傳統(tǒng)活性污泥法2)完全混合活性污泥法3)階段曝氣活性污泥法4)吸附-再生活性污泥法5)延時(shí)曝氣活性污泥法6)高負(fù)荷活性污泥法7)純氧曝氣活性污泥法8)淺層低壓曝氣活性污泥法9)深水曝氣活性污泥法10)深井曝氣活性污泥法回流污泥二次沉淀池廢水曝氣池初次沉淀池出水空氣剩余活性污泥 QSi VX QwXSe Q-QwXeSe QrXrSe Q+QrXSe一、傳統(tǒng)活性污泥法：1)工藝流程:一、傳統(tǒng)活性污泥法：平面

15、圖剖面圖 曝氣頭 曝氣設(shè)備 隔墻 空氣管溝一、傳統(tǒng)活性污泥法供氧速率與需氧速率曝氣池長(zhǎng)度 供氧速率 需氧速率曲線需氧量微孔曝氣頭一、傳統(tǒng)活性污泥法主要優(yōu)點(diǎn)： a. 處理效果好：BOD5的去除率可達(dá)9095%； b. 對(duì)廢水的處理程度比較靈活，可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。主要問(wèn)題： a. 為了避免池首端形成厭氧狀態(tài)，不宜采用過(guò)高的有機(jī)負(fù)荷，因而池容較大，占地面積較大； b. 在池末端可能出現(xiàn)供氧速率高于需氧速率的現(xiàn)象，會(huì)浪費(fèi)了動(dòng)力費(fèi)用； c. 對(duì)沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性較弱。傳統(tǒng)活性污泥法設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷 (kgBOD5/m3.d) 0.30.6MLSS (mg/l) 15003000回流比 (%) 2550污

16、泥負(fù)荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)0.20.4污泥齡c(d)515MLVSS (mg/l)12002400曝氣時(shí)間HRT (h)48BOD5去除率 (%)8595二、完全混合活性污泥法工藝流程回流污泥二次沉淀池廢水曝氣池初次沉淀池出水空氣剩余活性污泥 完全混合曝氣池二、完全混合活性污泥法主要特點(diǎn)：a. 可以方便地通過(guò)對(duì)F/M的調(diào)節(jié)，使反應(yīng)器內(nèi)的有機(jī)物降解反應(yīng)控制在最佳狀態(tài)；b. 進(jìn)水一進(jìn)入曝氣池，就立即被大量混合液所稀釋，所以對(duì)沖擊負(fù)荷有一定的抵抗能力；c. 適合于處理較高濃度的有機(jī)工業(yè)廢水二、完全混合活性污泥法 主要結(jié)構(gòu)形式：a.合建式(曝氣沉淀池)b.分建式合建式曝氣池曝氣沉淀池合

17、建式曝氣池(曝氣沉淀池)分建式曝氣池 污泥負(fù)荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)污泥齡 (d)MLVSS (mg/l)曝氣時(shí)間HRT (h)BOD5去除率 (%)設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷 (kgBOD5/m3.d)082.0MLSS (mg/l) 30006000回流比 (%) 251000.20.6515 24004800 35 8590二、完全混合活性污泥法三、階段曝氣活性污泥法分段進(jìn)水法或多點(diǎn)進(jìn)水法 工藝流程多點(diǎn)進(jìn)水活性污泥法的工藝流程出水進(jìn)水二沉池進(jìn)水點(diǎn)剩余污泥回流污泥回流污泥出水進(jìn)水點(diǎn)進(jìn)水剩余污泥二沉池進(jìn)水點(diǎn)三、階段曝氣活性污泥法分段進(jìn)水法或多點(diǎn)進(jìn)水法主要特點(diǎn)：a.廢水沿池長(zhǎng)分段注入曝氣池

18、，有機(jī)物負(fù)荷分布較均衡，改善了供氧速率與需氧速率之間的矛盾，有利于降低能耗；b.廢水分段注入，提高了曝氣池對(duì)沖擊負(fù)荷的適應(yīng)能力；三、階段曝氣活性污泥法分段進(jìn)水法或多點(diǎn)進(jìn)水法設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷 (kgBOD5/m3.d)0.61.0MLSS (mg/l)20003500回流比 (%)2575污泥負(fù)荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)0.20.4污泥齡 (d)515MLVSS (mg/l)16002800曝氣時(shí)間HRT (h)38BOD5去除率 (%)8590四、吸附再生活性污泥法 又稱生物吸附法或接觸穩(wěn)定法主要特點(diǎn)： 將吸附、降解兩個(gè)過(guò)程分別控制在不同的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行?；钚晕勰嗟某跗谖阶饔闷貧膺^(guò)

19、程降解初期吸附BOD活性污泥的初期吸附作用 在活性污泥系統(tǒng)內(nèi)，在污水開(kāi)始與活性污泥接觸后的較短時(shí)間(1030min)內(nèi)，由于活性污泥具有很大的表面積因而具有很強(qiáng)的吸附能力，因此在這很短的時(shí)間內(nèi)，就能夠去除廢水中大量的呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物，使BOD5值(或COD值)大幅度下降。但不是真正的降解，隨著時(shí)間推移，混合液的BOD5值會(huì)回升，之后BOD5值才會(huì)逐漸下降?；钚晕勰辔阶饔玫拇笮∨c很多因素有關(guān): 1)廢水的性質(zhì)、特性：含有較高濃度呈懸浮或膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物。 2)活性污泥的狀態(tài)：分的再生曝氣，一般應(yīng)使活性污泥微生物進(jìn)入內(nèi)源代謝期，才能使其吸附功能得到恢復(fù)和增強(qiáng)。四、吸附再生活性污泥

20、法 又稱生物吸附法或接觸穩(wěn)定法工藝流程回流污泥進(jìn)水出水吸附池二沉池剩余污泥再生池回流污泥出水進(jìn)水剩余污泥吸附段再生段二沉池四、吸附再生活性污泥法 又稱生物吸附法或接觸穩(wěn)定法主要優(yōu)點(diǎn)：a.廢水與活性污泥在吸附池的接觸時(shí)間較短，吸附池容積較小，再生池接納的僅是濃度較高的回流污泥，因此，再生池的容積也是小的。吸附池與再生池容積只和仍低于傳統(tǒng)法曝氣池的容積，建筑費(fèi)用較低；b.具有一定的承受沖擊負(fù)荷的能力，當(dāng)吸附池的活性污泥遭到破壞時(shí)，可由再生池的污泥予以補(bǔ)充。主要缺點(diǎn)： 對(duì)廢水的處理效果低于傳統(tǒng)法，此外，對(duì)溶解性有機(jī)物含量較高的廢水，處理效果更差。四、吸附再生活性污泥法(生物吸附法或接觸穩(wěn)定法)設(shè)計(jì)參

21、數(shù)容積負(fù)荷 (kgBOD5/m3.d)1.01.2MLSS (mg/l)吸附池：10003000再生池：400010000回流比 (%)25100污泥負(fù)荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)0.20.6污泥齡 (d)515MLVSS (mg/l)吸附池：8002400 再生池：32008000曝氣時(shí)間HRT (h)吸附池0.51.0；再生池36BOD5去除率 (%)8090五、延時(shí)曝氣活性污泥法完全氧化活性污泥法 主要特點(diǎn)： a. 有機(jī)負(fù)荷率非常低，污泥持續(xù)處于內(nèi)源代謝狀態(tài)，剩余污泥少且穩(wěn)定，無(wú)需再進(jìn)行處理； b. 處理出水出水水質(zhì)穩(wěn)定性較好，對(duì)廢水沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性； c. 在某些情況下

22、，可不設(shè)初沉池。主要缺點(diǎn)： 池容大、曝氣時(shí)間長(zhǎng)，占地面積大； 建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用高；適用條件： 出水水質(zhì)高，小規(guī)模，水量一般在1000m3/d以下。五、延時(shí)曝氣活性污泥法 完全氧化活性污泥法設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷 (kgBOD5/m3.d) 0.10.4MLSS (mg/l) 30006000回流比 (%) 75100污泥負(fù)荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)0.050.15污泥齡 (d)2030MLVSS (mg/l)24004800曝氣時(shí)間HRT (h) 1848BOD5去除率 (%) 95六、高負(fù)荷活性污泥法又稱短時(shí)曝氣法或不完全曝氣法主要特點(diǎn)：a. 有機(jī)負(fù)荷率高，曝氣時(shí)間短，對(duì)廢水的處理效

23、果較低；b. 在系統(tǒng)和曝氣池的構(gòu)造等方面與傳統(tǒng)法相同。六、高負(fù)荷活性污泥法又稱短時(shí)曝氣法或不完全曝氣法主要設(shè)計(jì)參數(shù)： 設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷 (kgBOD5/m3.d) 1.22.4MLSS (mg/l) 200500回流比 (%) 515污泥負(fù)荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)1.55.0污泥齡 (d) 0.252.5MLVSS (mg/l) 160400曝氣時(shí)間HRT (h) 1.53.0BOD5去除率 (%) 6075七、純氧曝氣活性污泥法工藝流程純氧進(jìn)水尾氣出水回流污泥氣體循環(huán)泵氣體分散及攪拌裝置七、純氧曝氣活性污泥法主要特點(diǎn)：a. 純氧中氧的分壓比空氣約高5倍，純氧曝氣可大大提高氧的轉(zhuǎn)

24、移效率；b. 氧的轉(zhuǎn)移率可提高到80-90%，而一般的鼓風(fēng)曝氣僅為525%左右；c. 可使曝氣池內(nèi)活性污泥濃度高達(dá)40007000mg/l，能夠大大提高曝氣池的容積負(fù)荷；d. 剩余污泥產(chǎn)量少，SVI值也低，污泥膨脹較少發(fā)生。七、純氧曝氣活性污泥法設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷 (kgBOD5/m3.d) 2.03.2MLSS (mg/l) 600010000回流比 (%) 2550污泥負(fù)荷(kgBOD5/kgMLSS.d)0.41.0污泥齡 (d)515MLVSS (mg/l)40006500曝氣時(shí)間HRT (h)1.53.0溶解氧濃度DO (mg/l) 610SVI (ml/g) 3050BOD5去除率

25、(%) 7595八、淺層低壓曝氣法理論基礎(chǔ)：只有在氣泡形成和破碎的瞬間，氧的轉(zhuǎn)移率最高，因此，沒(méi)有必要延長(zhǎng)氣泡在水中的上升距離。其曝氣裝置一般安裝在水下0.80.9米處，因此可以采用風(fēng)壓在1米以下的低壓風(fēng)機(jī)，動(dòng)力效率較高，可達(dá)1.802.60kgO2/kw.h；其氧轉(zhuǎn)移率較低，一般只有2.5%；池中設(shè)有導(dǎo)流板，可使混合液呈循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)。八、淺層低壓曝氣法微孔板0.60.8導(dǎo)流板0.60.8九、深水曝氣活性污泥法 主要特點(diǎn)： a. 曝氣池水深在78m以上， b. 由于水壓較大，氧的轉(zhuǎn)移率可以提高，相應(yīng)也能加快有機(jī)物的降解速率； c. 占地面積較小。九、深水曝氣活性污泥法曝氣裝置空氣導(dǎo)流墻深水中層

26、曝氣法的示意圖空氣曝氣裝置深水深層曝氣法的示意圖十、深井曝氣 活性污泥法 又稱超深水 曝氣法工藝流程： 一般平面呈圓形，直徑約16m，深度為50150m?；亓魑勰噙M(jìn)水出水空氣十、深井曝氣活性污泥法 又稱超深水曝氣法主要特點(diǎn)： a.氧轉(zhuǎn)移率高，約為常規(guī)法的10倍以上； b.動(dòng)力效率高，占地少，易于維護(hù)運(yùn)行； c.耐沖擊負(fù)荷，產(chǎn)泥量少； d.一般可以不建初次沉淀池 e.但受地質(zhì)條件的限制。十、深井曝氣活性污泥法又稱超深水曝氣法設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷(kgBOD5/m3.d) 3.03.6MLSS(mg/l) 30005000回流比(%) 4080污泥負(fù)荷(kgBOD5/kgMLSS.d)1.01

27、.2污泥齡(d)5MLVSS(mg/l) 24004000曝氣時(shí)間HRT(h) 1.02.0BOD5去除率(%) 8590思考題普通活性污泥法、吸附再生法和完全混合法各有什么特點(diǎn)？在一般情況下，對(duì)于有機(jī)廢水BOD5的去除率如何？根據(jù)活性污泥增長(zhǎng)曲線來(lái)看，這幾種運(yùn)行方式的基本區(qū)別在什么地方？各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？ 試指出污泥沉降比SV、污泥濃度MLSS和污泥指數(shù)SVI的定義，以及其在水處理工程中的實(shí)際意義以及一般的正常數(shù)值范圍。 吸附再生法中的吸附池與A-B法中的A段都可以稱為“吸附池”，試分析比較其異同之處。作業(yè)普通活性污泥法曝氣池中的MLSS為3700mg/L，SVI為80mL/g，求其SV和

28、回流污泥中的懸浮固體濃度。 某造紙廠采用活性污泥法處理廢水，廢水量為24000m3/d，曝氣池容積V為8000m3。經(jīng)初次沉淀，廢水的BOD5為300mg/L，曝氣池對(duì)BOD5的去除率為90%，曝氣池混合液懸浮液固體濃度為4000mg/L，其中揮發(fā)性懸浮固體占75%。試求：F/M、每日剩余污泥量、每日需氧量和泥齡。(已知：a = 0.76 kgVSS/kgBOD5.d, b = 0.016 d-1; a = 0.38 kgO2/kgBOD5, b = 0.092kgO2/kgVSS.d) 第三節(jié) 曝氣的原理、方法與設(shè)備曝氣的原理*(選講內(nèi)容）曝氣方法曝氣設(shè)備一、雙膜理論的結(jié)論由于氣液界面的面積

29、難于計(jì)量，一般以氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)(KLa)代替 ： 式中： KLa氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，h-1， (8) KLa值表示在曝氣過(guò)程中氧的總傳遞性，當(dāng)傳遞過(guò)程中阻力大，則KLa值低，反之則KLa值高。其倒數(shù)1/KLa的單位為(h)，它所表示的是曝氣池中溶解氧濃度從CL提高到Cs所需要的時(shí)間。充氧速率的影響因素水質(zhì)有機(jī)物：兩性有機(jī)物主要降低KLa無(wú)機(jī)物：主要降低飽和溶解氧。水溫提高充氧速率的途徑為了提高dC/dt值，可以從兩方面考慮：提高KLa值：加強(qiáng)液相主體的紊流程度，降低液膜厚度；加速氣、液界面的更新；增大氣、液接觸面積；等。提高Cs值：提高氣相中的氧分壓，如純氧曝氣、深井曝氣等。二、有關(guān)基本概念曝氣的作用

30、：供氧、攪拌曝氣的方式：鼓風(fēng)曝氣(氣泡曝氣)機(jī)械曝氣(表面曝氣)鼓風(fēng)曝氣機(jī)械曝氣三、曝氣設(shè)備評(píng)價(jià)指標(biāo)動(dòng)力效率(EP) : 每消耗1度電轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量。kgO2/(kWh)氧轉(zhuǎn)移率 : mgO2/(Lh)氧利用率(EA) : 通過(guò)鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧量的百分比。()充氧能力(R0) : 通過(guò)表面曝氣裝置在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量。kgO2/h要求供氧能力強(qiáng)；攪拌均勻；構(gòu)造簡(jiǎn)單；能耗?。粌r(jià)格低廉；性能穩(wěn)定；耐腐蝕性強(qiáng)。組成及其作用鼓風(fēng)機(jī)氣源 風(fēng)量的要求 風(fēng)壓的要求 羅茨風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)輸配氣管道系統(tǒng)均勻分布在曝氣池面積上曝氣裝置(空氣擴(kuò)散器) 使氧氣從氣相轉(zhuǎn)移到液相3

31、.1鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng) 3.2 擴(kuò)散器類型大氣泡擴(kuò)散器小氣泡擴(kuò)散器中氣泡擴(kuò)散器水力剪切型曝氣裝置空氣升液型曝氣裝置水力沖擊型曝氣裝置原理 將空氣分割成氣泡，以增大氣液接觸面積，使空氣中的氧氣溶解到水中。1.(微)小氣泡型曝氣裝置由微孔透氣材料(陶土、氧化鋁、氧化硅或尼龍等)制成的擴(kuò)散板、擴(kuò)散盤和擴(kuò)散管等；氣泡直徑在2mm以下(在200m以下者，為微孔)；EA = 1525%， EP = 2 kgO2/kw.h以上；缺點(diǎn)：易堵塞，空氣需經(jīng)過(guò)濾處理凈化，擴(kuò)散阻力大。1.小氣泡擴(kuò)散器2.中氣泡型曝氣裝置 氣泡直徑為26mm。穿孔管：鋼管或塑料管，管徑2550mm；在管下部?jī)蓚?cè)呈45開(kāi)孔，孔眼直徑35mm，

32、間距50100mm；不易堵塞，構(gòu)造簡(jiǎn)單，阻力?。谎趵寐?EA)低，一般為46%；動(dòng)力效率(EP)可達(dá)12 kgO2/kw.h；多用于淺層曝氣法，動(dòng)力效率可達(dá) 2 kgO2/kw.h2.中氣泡型曝氣裝置新型中氣泡型曝氣裝置：氣泡直徑接近于小氣泡；不易堵塞，布?xì)饩鶆?，空氣不需過(guò)濾處理；氧利用率高(1215%)，動(dòng)力效率也高(2.73.7 kgO2/kw.h)；構(gòu)造簡(jiǎn)單，維護(hù)管理方便；單個(gè)服務(wù)面積為0.5m2左右。2.中氣泡擴(kuò)散器網(wǎng)狀膜曝氣器套袖式曝氣器3.水力剪切型空氣擴(kuò)散裝置利用裝置本身的構(gòu)造特點(diǎn)，產(chǎn)生水力剪切作用，將大氣泡切割成小氣泡，增加氣液接觸面積，達(dá)到提高效率的目的。倒盆形曝氣器 空氣

33、由上部進(jìn)入，由殼體和橡膠板之間的縫隙向四周噴出，由于水力剪切作用，氣泡變?。煌Ｖ蛊貧鈺r(shí)，借助橡膠板的回彈力，縫隙自動(dòng)封閉，可以防止污泥倒灌。EA=6 9%，Ep=1.5 2.5 kgO2/kw.h3.水力剪切型曝氣裝置4.空氣升液型曝氣裝置-固定螺旋曝氣器 由圓形外殼和固定在內(nèi)部的螺旋葉片組成，每個(gè)螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)角為180，相鄰葉片的旋轉(zhuǎn)方向相反；空氣由底部進(jìn)入，向上流動(dòng)，產(chǎn)生提升作用，使混合液循環(huán)流動(dòng)；空氣泡在上升過(guò)程中，被葉片反復(fù)切割，形成小氣泡；阻力小，攪拌力強(qiáng)，EA(810%)；分為固定單螺旋、雙螺旋、三螺旋等。4.空氣升液型曝氣裝置5.水力沖擊型曝氣器射流曝氣：分為自吸式和供氣式自吸

34、式射流曝氣器由壓力管、噴嘴、吸氣管、混合室和出水管等組成；特點(diǎn)：EA =15 20%;噪音小，無(wú)需鼓風(fēng)機(jī)房；一般適用于小規(guī)模污水廠。小結(jié)通常擴(kuò)散器的氣泡愈大，氧的傳遞速率愈低，然而它的優(yōu)點(diǎn)是堵塞的可能性小，空氣的凈化要求也低，養(yǎng)護(hù)管理比較方便。微小氣泡擴(kuò)散器由于氧的傳遞速率高，反應(yīng)時(shí)間短，曝氣池的容積可以縮小。因而選擇何種擴(kuò)散器要因地制宜。原理葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在周邊形成水躍，使液面劇烈攪動(dòng)，從大氣中將氧氣卷入水中；由于葉輪的提升和輸水作用，使得曝氣池內(nèi)液體不斷流動(dòng)，更新氣液接觸面，不斷從大氣中吸氧；葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉輪中心及其葉片背水側(cè)出現(xiàn)負(fù)壓，通過(guò)小孔可以吸入空氣。機(jī)械曝氣裝置表面曝氣裝置的分類豎軸

35、式表面曝氣裝置橫軸式表面曝氣裝置矛盾提升能力充氧能力浸沒(méi)深度葉輪轉(zhuǎn)速葉輪轉(zhuǎn)速30100 rpm，周邊線速度25 m/s；浸沒(méi)深度10100mm。豎軸式機(jī)械曝氣裝置泵型葉輪曝氣器K型葉輪曝氣器倒傘型葉輪曝氣器平板型葉輪曝氣器泵型葉輪曝氣器呈雙曲線形；浸沒(méi)深度為010mm；線速度為45m/s。 K型葉輪曝氣器由圓錐形殼體及連接在外表面的葉片所組成；轉(zhuǎn)速在3060r/min；動(dòng)力效率為22.5 kgO2/kw.h倒傘型葉輪曝氣器由葉片與平板等部件組成；葉片與平板半徑的角度在025之間；線速度一般在4.054.85之間。平板型葉輪曝氣器臥軸式機(jī)械曝氣器主要有曝氣轉(zhuǎn)刷和曝氣轉(zhuǎn)盤，也稱曝氣轉(zhuǎn)碟；主要應(yīng)用于

36、氧化溝；調(diào)節(jié)方便、維護(hù)簡(jiǎn)易、動(dòng)力效率較高。臥(軸)式表曝機(jī)曝氣轉(zhuǎn)刷臥(軸)式表曝機(jī)曝氣轉(zhuǎn)碟曝氣量的其他要求上面已提及各類曝氣設(shè)備除了要滿足充氧要求外，還應(yīng)滿足如下最低的混合強(qiáng)度(常以單位池底面積在單位時(shí)間內(nèi)的曝氣量表示)要求： 滿鋪的小氣泡擴(kuò)散器2.2 m3/m2.h； 旋流的大中氣泡擴(kuò)散器1.2 m3/m2.h； 機(jī)械曝氣13 W/ m3比較曝氣形式和深度影響曝氣設(shè)備性能。 對(duì)于較小的曝氣池，采用機(jī)械曝氣裝置減少動(dòng)力費(fèi)用，并省去鼓風(fēng)機(jī)曝氣所需的管道系統(tǒng)和鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備，維護(hù)管理也比較方便。但是這類裝置轉(zhuǎn)速高，所需動(dòng)力隨池子的加大而迅速增大，所以池子不宜太大，而且需要較大的表面積以便能從空氣中吸

37、氧。此外，曝氣池中如有大量泡沫產(chǎn)生，則可能嚴(yán)重降低葉輪的充氧能力。 鼓風(fēng)曝氣供應(yīng)空氣的伸縮性較大，曝氣效果也較好，一般用于較大的曝氣池。 第四節(jié) 活性污泥法的反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 什么是活性污泥法反應(yīng)動(dòng)力學(xué)？可以定量或半定量地揭示系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)物降解、污泥增長(zhǎng)、氧氣的消耗等與各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)及環(huán)境因素之間的關(guān)系；活性污泥法的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的主要內(nèi)容:(1)基質(zhì)降解的動(dòng)力學(xué)，涉及基質(zhì)降解與基質(zhì)濃度、生物量等因素的關(guān)系；(2)微生物增長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，涉及微生物增長(zhǎng)與基質(zhì)濃度、生物量、增長(zhǎng)常數(shù)等因素的關(guān)系；(3)還研究底物降解與生物量增長(zhǎng)、底物降解與需氧、營(yíng)養(yǎng)要求等的關(guān)系。建立活性污泥法反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的假設(shè):(1)反

38、應(yīng)器處于完全混合狀態(tài)，1. 2. 3. 對(duì)于推流式曝氣池系統(tǒng)，需加以修正；(2)活性污泥系統(tǒng)的運(yùn)行條件絕對(duì)穩(wěn)定；(3)二沉池內(nèi)無(wú)微生物活動(dòng)，也無(wú)污泥累積，且泥水分離效果良好(=100%)；(4)進(jìn)水有機(jī)物均為有機(jī)物，且濃度恒定，不含微生物；(5)進(jìn)水中不含對(duì)微生物具有毒性或抑制性的物質(zhì)。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究的由來(lái)勞倫斯麥卡蒂(LawrenceMcCarty)模式酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)公式(米門公式)(MichaelisMenton)莫諾德(Monod)模式莫諾德模式：式中： 微生物的比增殖速率，kgVSS/kgVSS.d； max基質(zhì)濃度飽和時(shí)，微生物的最大比增殖速率, kgVSS/kgVSS.d; q底物

39、的比降解速率，kgBOD/kgVSS.d； qmax基質(zhì)濃度飽和時(shí)，底物的最大比降解速率, kgBOD/kgVSS.d; S反應(yīng)器內(nèi)的基質(zhì)濃度，mg/l； Ks飽和常數(shù)，也稱半速常數(shù)。l莫諾德方程式的推論：(1) 在高底物濃度的條件下，即SKs，呈零級(jí)反應(yīng)，則有： ， (2)在低底物濃度的條件下，即S Ks，則：LawrenceMcCarty模式：有關(guān)基本概念：a、微生物比增殖速率 b、單位基質(zhì)利用率： 有關(guān)基本概念(續(xù))：c、污泥停留時(shí)間(SRT)、平均細(xì)胞停留時(shí)間(MCRT)、污泥齡(c)：有關(guān)基本概念： 3) 與c的關(guān)系：所以有：1. 第一基本方程式：前面已有：式中：Y微生物的產(chǎn)率系數(shù)，

40、kgVSS/kgBOD； Kd 自身氧化系數(shù)，或衰減常數(shù)，d-1，(kgVSS/kgVSS.d)；經(jīng)整理后： 表示的是污泥齡( c )與產(chǎn)率系數(shù)Y、基質(zhì)比利用速率(q)及自身氧化系數(shù)(Kd)之間的關(guān)系。2. 第二基本方程式： 認(rèn)同莫諾德模式 認(rèn)為有機(jī)基質(zhì)的降解速率等于其被微生物的利用速率，即：式中：S 反應(yīng)器內(nèi)的基質(zhì)濃度； qmax單位生物量的最大基質(zhì)利用速率； Ks半速常數(shù)。表示的是基質(zhì)利用速率與反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度和基質(zhì)濃度之間的關(guān)系。A.第一導(dǎo)出方程出水水質(zhì)(Se)與污泥齡(c)之間的關(guān)系：代入：則有：污泥齡的計(jì)算： 能否有更簡(jiǎn)便的計(jì)算方法？ 傳統(tǒng)排泥方式： 簡(jiǎn)化后，則：LawrenceM

41、cCarty建議的排泥方式：兩種排泥方式：I. 剩余污泥從污泥回流系統(tǒng)排出； II. 剩余污泥從曝氣池直接排出。 回流污泥二次沉淀池廢水曝氣池初次沉淀池出水空氣剩余活性污泥 QSi VXSe II. QwX I. QwX Q-QwXeSi QrXrSe污泥齡的計(jì)算： 從曝氣池直接排泥，則： 簡(jiǎn)化后: 第二種排泥方式的優(yōu)點(diǎn)： 1)減輕了二沉池的負(fù)擔(dān)； 2)可將剩余污泥單獨(dú)濃縮處理； 3)便于控制曝氣池的運(yùn)行。B. 第二導(dǎo)出方程曝氣池內(nèi)微生物濃度(X)與污泥齡(c)的關(guān)系對(duì)曝氣池作有機(jī)物的物料衡算：底物的凈變化率=底物進(jìn)入曝氣池中的速率底物從曝氣池中消失的速率回流污泥二次沉淀池廢水曝氣池初次沉淀池

42、出水空氣剩余活性污泥(四) L-M模式的應(yīng)用(基本方程的推論)代入第一基本方程有： 由于所以：說(shuō)明：曝氣池中微生物濃度與有機(jī)物濃度、污泥齡和曝氣時(shí)間等有關(guān)。式中= c /t，稱為污泥循環(huán)因子，物理意義為：活性污泥從生長(zhǎng)到被排出系統(tǒng)期間與廢水接觸的平均次數(shù)。C.第三導(dǎo)出方程回流比R與c之間的關(guān)系對(duì)曝氣池的生物量進(jìn)行物料衡算：曝氣池內(nèi)生物量的凈變化率= 生物量進(jìn)入曝氣池的速率生物量離開(kāi)曝氣池的速率 由于 所以： 所以：回流污泥二次沉淀池廢水曝氣池初次沉淀池出水空氣剩余活性污泥 D產(chǎn)率系數(shù)與表觀產(chǎn)率系數(shù)之間的關(guān)系：產(chǎn)率系數(shù)( Y )是指單位時(shí)間內(nèi)，微生物的合成量與基質(zhì)降解量的比值，即： 表觀產(chǎn)率系數(shù)

43、( Yobs )是指單位時(shí)間內(nèi)，實(shí)際測(cè)定的污泥產(chǎn)量與基質(zhì)降解量的比值，即： D產(chǎn)率系數(shù)(Y)與表觀產(chǎn)率系數(shù)(Yobs)：由于所以：D產(chǎn)率系數(shù)(Y)與表觀產(chǎn)率系數(shù)(Yobs)：該式還提供了通過(guò)試驗(yàn)求Y及Kd的方法，將其取倒數(shù)后得： 以1/Yobs對(duì)c作圖，即可求得Y及Kd值。 其中:E. c與Se及E的關(guān)系： Se cSe(E)c0 E c(c)min最小污泥齡對(duì)于一個(gè)活性污泥系統(tǒng)有一個(gè)(c)min可以通過(guò)假定Se = Si 并代入 一般Ks9.5和4.0； DO：入口處不低于0.5 mg/L，出口處應(yīng)高于2.0 mg/L； SV： MLSS、MLVSS： Xr：用于確定回流和剩余污泥量，約70

44、0012000mg/L； SVI：沉降性能，60150； LsrBOD和LvrBOD： 污泥齡(c)： HRT： 1、曝氣池的運(yùn)行管理(2)、對(duì)活性污泥進(jìn)行鏡檢觀察： 主要鏡檢對(duì)象是原(后)生動(dòng)物指示性生物?；钚晕勰嗌L(zhǎng)正常、凈化功能強(qiáng)，出水水質(zhì)良好時(shí)，主要是有柄著生型的纖毛蟲(chóng)，如鐘蟲(chóng)等；活性污泥生長(zhǎng)不好、有機(jī)負(fù)荷高，DO含量低，細(xì)菌多以游離狀態(tài)存在時(shí)，出現(xiàn)的原生動(dòng)物則主要是游泳型的纖毛蟲(chóng)，如草履蟲(chóng)、腎形蟲(chóng)等；DO不足時(shí)，可能出現(xiàn)的原生動(dòng)物數(shù)量較少，主要有扭頭蟲(chóng)等，它們的出現(xiàn)說(shuō)明已出現(xiàn)厭氧反應(yīng)，產(chǎn)生了H2S氣體；曝氣過(guò)度時(shí)，活性污泥絮體呈細(xì)小分散狀，出現(xiàn)的原生動(dòng)物主要是一些小型變形蟲(chóng)。1、曝氣

45、池的運(yùn)行管理(3)、對(duì)溶解氧及供氣量的調(diào)節(jié)： 供氣電耗占全廠電耗的一半以上(5060%)； 保證充氧出口處的DO 2mg/L； 保證足夠的混合攪拌； 氣水比 對(duì)于水質(zhì)、水量相對(duì)穩(wěn)定的大型廢水處理廠，每年春秋各調(diào)節(jié)一次。1、曝氣池的運(yùn)行管理(4)、SV及SVI的測(cè)定與調(diào)節(jié) 維持穩(wěn)定的MLSS值； 以SV值作為評(píng)定MLSS值的指標(biāo)； 最佳SV值； 通過(guò)調(diào)節(jié)剩余污泥的排放量來(lái)控制SV值； 一般要求每班測(cè)一次，每天34次； 結(jié)合MLSS 則可得出SVI值。 剩余污泥量與回流污泥量的調(diào)節(jié)與控制2、二沉池的運(yùn)行管理*主要的水質(zhì)管理監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：pH值：略低于曝氣池出水，一般6.87.2；透明度：一般在30度以

46、上，水質(zhì)較好時(shí)可高于50度；SS：低于30mg/L；BOD5(COD)：BOD520mg/L,COD100mg/L；DO：略低于2mg/L;表面水力負(fù)荷(q) ：1.01.5m3/m2.h出水堰水力負(fù)荷：1.52.9L/m.s；HRT：1.52.5h；大腸菌群值：應(yīng)小于1000個(gè)/ml三、常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策1、污泥腐化；2、污泥上??；3、污泥解體；4、泥水界面不清；5、污泥膨脹；6、泡沫三、常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策1、污泥腐化 現(xiàn)象：活性污泥呈灰黑色、污泥發(fā)生厭氧反應(yīng)，污泥中出現(xiàn)硫細(xì)菌，出水水質(zhì)惡化；原因： 混合液DO不足，負(fù)荷量增高； 曝氣不足； 工業(yè)廢水的流入等；對(duì)策： 控制負(fù)荷量； 增大曝氣量； 切斷

47、或控制工業(yè)廢水的流入。2、污泥上浮：SV值異?，F(xiàn)象：污泥沉淀3060分鐘后呈層狀上浮，且多發(fā)生在夏季；原因：硝化作用導(dǎo)致在二沉池中被還原成N2，引起污泥上??；對(duì)策： 減少污泥在二沉池中的停留時(shí)間； 減少曝氣量。三、常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策三、常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策3、污泥解體現(xiàn)象：在沉淀后的上清液中含有大量的懸浮微小絮體，出水透明度下降。原因：曝氣過(guò)度；負(fù)荷下降，活性污泥自身氧化過(guò)度；對(duì)策：減少曝氣；增大負(fù)荷量4、泥水界面不清現(xiàn)象：污泥可以下沉，但泥水界面不清晰；原因：高濃度有機(jī)廢水的流入，使微生物處于對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期；污泥形成的絮體性能較差；對(duì)策：降低負(fù)荷；增大回流量以提高曝氣池中的MLSS，降低F/M值。三、常見(jiàn)

48、問(wèn)題與對(duì)策三、常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策5、污泥膨脹(Sludge Bulking)絲狀菌性污泥膨脹；非絲狀菌污泥膨脹1.絲狀菌性污泥膨脹定義：由于活性污泥絮體中絲狀菌過(guò)度繁殖而導(dǎo)致的污泥膨脹； 主要菌種：球衣菌屬、貝氏硫細(xì)菌、霉菌以及正?；钚晕勰嘀械哪承┙z狀菌如芽孢桿菌屬等；原因：污泥膨脹理論 對(duì)策：臨時(shí)控制措施： 工藝運(yùn)行調(diào)節(jié)措施： 永久性控制措施： 絲狀菌性污泥膨脹絲狀菌性污泥膨脹 污泥膨脹理論：(1)低F/M比(即低基質(zhì)濃度)引起的營(yíng)養(yǎng)缺乏型膨脹； 污泥膨脹的選擇性理論 (2)低溶解氧濃度引起的溶解氧缺乏型膨脹；(3)高H2S濃度引起的硫細(xì)菌型膨脹。1.絲狀菌性污泥膨脹污泥膨脹的“選擇性理論”生長(zhǎng)

49、速率基質(zhì)濃度高基質(zhì)濃度低基質(zhì)濃度菌膠團(tuán)細(xì)菌絲狀菌認(rèn)為活性污泥中主要存在著兩大類群的細(xì)菌： 菌膠團(tuán)細(xì)菌和絲狀細(xì)菌 臨時(shí)控制措施：污泥助沉法： 改善絮凝性，投加絮凝劑如：硫酸鋁等； 改善沉降性和密實(shí)性，投加粘土、消石灰等； 滅菌法： 投加殺菌劑如氯、臭氧、過(guò)氧化氫等殺滅絲狀菌； 投加硫酸銅等殺滅球衣菌。 謹(jǐn)慎使用 運(yùn)行調(diào)節(jié)措施加強(qiáng)曝氣 加強(qiáng)曝氣，提高混合液的DO值； 使污泥常處于好氧狀態(tài)，防止污泥腐化，加強(qiáng)預(yù)曝氣或再生性曝氣； 調(diào)節(jié)運(yùn)行條件： 調(diào)節(jié)進(jìn)水pH值； 調(diào)整混合液中的營(yíng)養(yǎng)配比； 適當(dāng)調(diào)節(jié)污泥負(fù)荷。工藝控制措施原理：對(duì)現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行改造，或采用新的設(shè)計(jì)思路，從工藝運(yùn)行上確保污泥膨脹較少發(fā)生；增

50、設(shè)生物選擇器：定義：增加一個(gè)反應(yīng)池，通過(guò)工藝設(shè)計(jì)造成其中中的生態(tài)環(huán)境有利于選擇性地發(fā)展菌膠團(tuán)細(xì)菌，應(yīng)用生物競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制抑制絲狀菌增殖，從而達(dá)到控制污泥膨脹的目的；對(duì)象：低基質(zhì)濃度引起的營(yíng)養(yǎng)缺乏型污泥膨脹 生物選擇器進(jìn)水選擇器曝氣池二沉池回流污泥出水(1)好氧選擇器：在曝氣池之前增加一個(gè)預(yù)曝氣池，使回流污泥與進(jìn)水充分混合，其停留時(shí)間(530min，多為20min)的選擇非常重要；(2)缺氧選擇器： 高的基質(zhì)濃度； 在缺氧條件下(有NO3)，菌膠團(tuán)細(xì)菌具有高的基質(zhì)利用率和硝酸鹽還原速率；(3)厭氧選擇器： 在厭氧條件下，菌膠團(tuán)細(xì)菌具有較高的聚合磷酸鹽的釋放速率。 生物選擇器2.非絲狀菌污泥膨脹粘性膨脹

51、：低粘性膨脹： 粘性膨脹現(xiàn)象： 處理效果良好，但污泥難于沉淀，大量污泥隨出水流失；原因： 進(jìn)水中溶解性有機(jī)物濃度高，F(xiàn)/M值太高； 氮、磷缺乏，或溶解氧不足； 細(xì)菌大量吸附有機(jī)物，但不能及時(shí)降解，分泌出過(guò)量的凝膠狀的多糖類物質(zhì)；這些物質(zhì)具有很高親水性，導(dǎo)致污泥中含有大量結(jié)合水，泥水分離困難。對(duì)策： 降低負(fù)荷，調(diào)整工況，加強(qiáng)曝氣等。低粘性膨脹原因： 進(jìn)水中含有毒性物質(zhì)，使污泥中毒，使細(xì)菌不能分泌出足夠的粘性物質(zhì)，從而不能有效形成絮凝體，導(dǎo)致泥水分離困難；對(duì)策： 控制進(jìn)水水質(zhì)，加強(qiáng)上游工業(yè)廢水的預(yù)處理。 作業(yè)在一個(gè)啟動(dòng)運(yùn)行不久的處理厭氧反應(yīng)器出水的活性污泥工藝中，由于負(fù)荷較低，曝氣池內(nèi)的溶解氧較高

52、，結(jié)果發(fā)現(xiàn)污泥在二沉池中有上浮的現(xiàn)象；從曝氣池中取混合液測(cè)定其SV時(shí)發(fā)現(xiàn)污泥的沉降很好，但0.51.0小時(shí)后，即出現(xiàn)污泥成團(tuán)上??；鏡檢觀察未發(fā)現(xiàn)有大量絲狀菌；試分析其可能的原因并給出解決對(duì)策。試簡(jiǎn)述活性污泥膨脹的產(chǎn)生原因、分類、以及相應(yīng)的對(duì)策。三、常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策*6、泡沫化學(xué)泡沫生物泡沫(1)化學(xué)泡沫成因： 洗滌劑或工業(yè)用表面活性物質(zhì)等引起； 呈乳白色。控制： 水沖消泡 消泡劑 (2)生物泡沫成因： 諾卡氏菌屬的一類絲狀菌引起； 呈褐色。根本原因：諾卡氏菌在較高溫、富油脂類物質(zhì)的環(huán)境中易于繁殖問(wèn)題：可能致??；衛(wèi)生、環(huán)境；影響曝氣控制：水沖或消泡劑無(wú)效； 加氯；排泥，縮短SRT作業(yè)試用選擇性理論

53、解釋為什么完全混合式活性污泥法比推流式更易出現(xiàn)由絲狀菌引起的污泥膨脹？某區(qū)擬采用普通活性污泥法處理城市污水，廢水量為20000m3/d，原污水的BOD5為300mg/L，初沉池的BOD5去除率為30%，要求處理后出水的BOD5為20mg/L，試設(shè)計(jì)該污水處理廠，包括工藝流程的選擇、曝氣池的計(jì)算與設(shè)計(jì)、曝氣系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)等，同時(shí)還要求在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)使該廠能方便地改變?yōu)槎帱c(diǎn)進(jìn)水法和吸附再生法運(yùn)行，請(qǐng)從設(shè)計(jì)上給出具體措施。參考學(xué)習(xí)資料曝氣的原理與過(guò)程：氣泡細(xì)胞BODDOCO2/H2O空氣O221%N279%壓力、氣量供氧：FICK定律與雙膜理論、KLa需氧:曝氣：供氣(實(shí)際廢水)O279%DO=12

54、mg/L供氧與需氧供氧與供氣實(shí)際與標(biāo)準(zhǔn)曝氣設(shè)備：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下供氣量、阻力曝氣的原理與過(guò)程：供氧需氧曝氣EA供氣EA =供氧氧的利用率(EA)：又稱氧轉(zhuǎn)移效率，是指通過(guò)鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧量的百分比(%)O221%N279%O279%，則氮含量為(100- Ot )%O2的平衡:N2的平衡:曝氣的原理與過(guò)程：實(shí)際供氧量？ 標(biāo)準(zhǔn)供氧量標(biāo)準(zhǔn)供氧量即曝氣設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下測(cè)定，即： 1atm，20C，清水實(shí)際供氧量即曝氣池實(shí)際運(yùn)行時(shí)所需的供氧量：實(shí)際狀態(tài)下， 即：實(shí)際大氣壓與曝氣頭安裝水深， 實(shí)際水溫， 實(shí)際的廢水水質(zhì)曝氣的原理與過(guò)程(1)氣泡細(xì)胞BODDOCO2/H2O空氣

55、O221%N279%壓力、氣量供氧：FICK定律與雙膜理論、KLaO279%DO=12mg/L供氧與需氧供氧與供氣實(shí)際與標(biāo)準(zhǔn)一、曝氣的原理*1、氧轉(zhuǎn)移的理論基礎(chǔ)：Fick定律雙膜理論Fick定律氧的傳遞是一個(gè)擴(kuò)散過(guò)程 曝氣過(guò)程中，空氣中的氧從氣相中被轉(zhuǎn)移或傳遞到廢水的液相中，是一個(gè)氧在氣液兩相之間的擴(kuò)散過(guò)程，即氣相中的氧通過(guò)氣液界面擴(kuò)散到液相主體中。擴(kuò)散過(guò)程的基本定律Fick定律； Fick定律認(rèn)為：擴(kuò)散過(guò)程的推動(dòng)力是物質(zhì)在界面兩側(cè)的濃度差，被擴(kuò)散的物質(zhì)分子會(huì)從濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移。Fick定律式中： vd 物質(zhì)的擴(kuò)散速率，即單位時(shí)間內(nèi)單位斷面上通過(guò)的物質(zhì)的量； DL 擴(kuò)散系數(shù)

56、，表示物質(zhì)在某種介質(zhì)中的擴(kuò)散能力，主要取決于 擴(kuò)散物質(zhì)和介質(zhì)的特性及溫度； C 物質(zhì)濃度； y 擴(kuò)散過(guò)程的長(zhǎng)度 dC/dy 濃度梯度，即單位長(zhǎng)度上的濃度變化值。 物質(zhì)的擴(kuò)散速率與濃度梯度呈正比關(guān)系。Fick定律 如果以M表示在單位時(shí)間t內(nèi)通過(guò)界面擴(kuò)散的物質(zhì)數(shù)量，以A表示界面面積，則有：氧轉(zhuǎn)移的“雙膜理論” 邊界層紊流紊流層流層流ygCLCiPiPg液膜氣膜氣相主體液相主體yl對(duì)流擴(kuò)散對(duì)流擴(kuò)散分子擴(kuò)散對(duì)于難溶于水的氧來(lái)說(shuō)，分子擴(kuò)散的阻力大于對(duì)流擴(kuò)散，傳質(zhì)的阻力主要集中在氣膜和液膜上；在氣膜中存在著氧分壓梯度，而液膜中同樣也存在著氧的濃度梯度，由此形成了氧轉(zhuǎn)移的推動(dòng)力1923年，Lewis & W

57、hitman氧轉(zhuǎn)移的雙膜理論模式圖邊界層紊流紊流層流層流ClPiPg液膜氣膜氣相主體液相主體yl對(duì)流擴(kuò)散對(duì)流擴(kuò)散分子擴(kuò)散CsCs：與氣相主體中氧分壓相當(dāng)?shù)娘柡腿芙庋鯘舛?；CL：液相主體中所要求的溶解氧濃度氧轉(zhuǎn)移過(guò)程中的傳質(zhì)推動(dòng)力就可以認(rèn)為主要是界面上的飽和溶解氧濃度值(Cs)與液相主體中的溶解氧濃度值(CL)之差。雙膜理論設(shè)液膜厚度為yl，因此在液膜內(nèi)溶解氧濃度的梯度為：式中: dM/dt 氧傳遞速率，kgO2/h； DL氧分子在液膜中的擴(kuò)散系數(shù)，m2/h； A 氣、液兩相接觸界面面積，m2； (CsCL)/yL在液膜內(nèi)溶解氧的濃度梯度，kgO2/m3.m；雙膜理論設(shè)液相主體的容積為V(m3)

58、，并用其除以上式，則得：式中: dC/dt 液相主體溶解氧濃度變化速率(或氧轉(zhuǎn)移速率)，kgO2/m3.h； KL液膜中氧分子傳質(zhì)系數(shù)，m/h。雙膜理論由于氣液界面的面積難于計(jì)量，一般以氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)(KLa)代替 ： 式中： KLa氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，h-1， (8) KLa值表示在曝氣過(guò)程中氧的總傳遞性，當(dāng)傳遞過(guò)程中阻力大，則KLa值低，反之則KLa值高。其倒數(shù)1/KLa的單位為(h)，它所表示的是曝氣池中溶解氧濃度從CL提高到Cs所需要的時(shí)間。提高充氧速率的途徑為了提高dC/dt值，可以從兩方面考慮：提高KLa值：加強(qiáng)液相主體的紊流程度，降低液膜厚度；加速氣、液界面的更新；增大氣、液接觸面積；等

59、。提高Cs值：提高氣相中的氧分壓，如純氧曝氣、深井曝氣等。氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)( KLa )的求定 式中：C0當(dāng) t = 0時(shí)，液體主體中的溶解氧濃度(mg/l)； Ct當(dāng) t = t 時(shí)，液體主體中的溶解濃度(mg/l)； Cs液相主體中的飽和溶解氧濃度(mg/l)。 測(cè)定KLa值的方法與步驟： 投加Na2SO3和CoCl2，脫除水中的溶解氧； 當(dāng)溶解氧完全脫除后，開(kāi)始曝氣充氧，并測(cè)定水中溶解氧隨時(shí)間的變化情況； 計(jì)算、繪圖。tKLa/2.30曝氣的原理與過(guò)程(2)氣泡細(xì)胞BODDOCO2/H2O空氣O221%N279%壓力、氣量曝氣：供氣(實(shí)際廢水)O279%DO=12mg/L供氧與需氧供氧與供氣

60、實(shí)際與標(biāo)準(zhǔn)曝氣設(shè)備：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下供氣量、阻力二、曝氣系統(tǒng)的計(jì)算方法實(shí)際供(氧)氣量？標(biāo)準(zhǔn)供(氧)氣量 標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移速率指脫氧清水在20C和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下測(cè)得的氧轉(zhuǎn)移速率，一般以R0表示(kgO2/h)； 實(shí)際氧轉(zhuǎn)移速率以城市廢水或工業(yè)廢水為對(duì)象，按當(dāng)?shù)貙?shí)際情況(指水溫、氣壓等)進(jìn)行測(cè)定，所得到的為實(shí)際氧轉(zhuǎn)移速率，以R表示，單位為kgO2/h。1、影響氧轉(zhuǎn)移速率的主要因素水質(zhì)水溫氣壓影響氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa = 0.8 0.85影響飽和溶解氧濃度Cs 0.90.97影響氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa影響飽和溶解氧濃度Cs水溫升高，Cs值會(huì)下降;反之，則升高。影響飽和DO濃度Cs鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)中Csm的計(jì)算不同溫度