活性污泥2課件

1、第二節(jié)活性污泥法的發(fā)展和演變最早1912年在英國(guó)的曼徹斯特修建第一座活性污泥試驗(yàn)廠，已有100年的歷史，工藝從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，功能從單一到綜合，效率從低到高；投入由高而低，運(yùn)行穩(wěn)定性不斷提高！在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出了一系列新工藝新技術(shù)：美國(guó)：污水處理廠18000座，84%為活性污泥二級(jí)工藝英國(guó)：污水處理廠3000座，100%為活性污泥二級(jí)工藝日本：城市處理廠703座，城鎮(zhèn)污水處理廠2000座，99%為活性污泥二級(jí)或三級(jí)工藝瑞典：處理廠1540座，91%為活性污泥二級(jí)工藝我國(guó)：處理廠540座，80%為活性污泥二級(jí)工藝活性污泥法的各種運(yùn)行方式傳統(tǒng)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

2、氣或變型曝氣克勞斯法延時(shí)曝氣接觸氧化氧化溝純氧曝氣AB法SBR法活性污泥工藝分類簡(jiǎn)介運(yùn)行方式流態(tài)曝氣方式BOD去除率%附注傳統(tǒng)法（CAS）推流鼓風(fēng)或機(jī)械85-95中等濃度，對(duì)沖擊負(fù)荷敏感漸減曝氣推流鼓風(fēng)85-90氣量逐漸減小完全混合（CMAS）完全混合鼓風(fēng)或機(jī)械85-90抗沖擊分步曝氣（SFAS）推流鼓風(fēng)85-95使用性廣接觸穩(wěn)定（CSAS）推流鼓風(fēng)或機(jī)械80-90高懸浮固體廢水延時(shí)曝氣（EAAS）完全混合或推流鼓風(fēng)或機(jī)械75-95適用于大城鎮(zhèn)企業(yè)污水純氧曝氣（HPOAS）串聯(lián)完全混合反應(yīng)器純氧機(jī)械85-95空間小，經(jīng)濟(jì)氧源處吸附-生物降解完全混合或推流鼓風(fēng)或機(jī)械85-95抗沖擊、可分期建設(shè)投

3、產(chǎn)序批式（SBR）完全混合鼓風(fēng)90-99中小型污水處理廠1、傳統(tǒng)活性污泥法（CAS）：（1）工藝流程：（2）工藝特點(diǎn)：高效、穩(wěn)定，管理方便；耐負(fù)荷沖擊能力差，氧的利用率低（3）曝氣池池型多采用矩形廊道式曝氣池，污水和回流污泥從池首進(jìn)入，混合液以活塞流的流態(tài)逐漸向池尾部流動(dòng)，從池末端出水堰流出，進(jìn)入二沉池。曝氣池2、漸減曝氣和分段進(jìn)水活性污泥法（1）工藝流程：（2）工藝特點(diǎn)氧利用率提高，節(jié)省費(fèi)用耐負(fù)荷沖擊，氧利用效率高3、高負(fù)荷曝氣法 部分污水只需部分處理，短時(shí)曝氣、不完全活性污泥法，也叫變型曝氣。（1）工藝流程（2）工藝特點(diǎn)負(fù)荷高，曝氣時(shí)間短（2-3h），處理率約70%；適合于處理要求不高和有

4、機(jī)物主要以不容性狀態(tài)存在的污水。5、吸附再生法（1）工藝流程（2）工藝特點(diǎn)6、完全混合法完全混合法（CMAS）出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代后期，用來(lái)處理高負(fù)荷工業(yè)廢水，尤其是含有抑制性有機(jī)物的工業(yè)廢水。進(jìn)水均勻分布于整個(gè)反應(yīng)器中，使反應(yīng)器內(nèi)個(gè)點(diǎn)的可生物降解有機(jī)物濃度比較低，即使進(jìn)水中有機(jī)物有毒性，其毒性仍然可以減低，生物降解也會(huì)得以進(jìn)行。分建式：表面曝氣機(jī)的充氧和混合性能同池型關(guān)系密切，因而表面曝氣機(jī)的選用應(yīng)和池型配合，已達(dá)到最好的效果。分建式雖然不如合建式緊湊，而且需要專設(shè)污泥回流設(shè)備，但運(yùn)行上便于調(diào)節(jié)。合建式：我國(guó)定名為曝氣沉淀池（國(guó)外稱為加速曝氣池），沉淀池和曝氣池合建于一個(gè)圓形池中，沉淀池在

5、外環(huán)。結(jié)構(gòu)緊湊，但是很難分別控制和調(diào)節(jié)。我國(guó)仍有利用，國(guó)外已經(jīng)趨于淘汰。兩種池型的結(jié)合使用表曝機(jī)充氧的推流式曝氣池中間設(shè)有擋板的表曝機(jī)充氧的推流式曝氣池7、深層曝氣法一般曝氣池的深度以45米為宜，是為了節(jié)約用地，60年代開始研究深層曝氣（1020米）法。70年代以來(lái)，又開發(fā)了深井曝氣（150300米）技術(shù)。（1）工藝流程深井曝氣池簡(jiǎn)圖深井曝氣法具有占地面積小、充氧動(dòng)力效率高等特點(diǎn)（10倍），另外該工藝還有利于冬季保持水溫。缺點(diǎn)：構(gòu)造復(fù)雜、維修困難、泄漏會(huì)造成地下水污染。適用于工業(yè)廢水以及高濃度廢水的處理。（2）工藝特點(diǎn)深井曝氣工藝參數(shù)工藝參數(shù)變化范圍井深充氧能力氧利用率曝氣時(shí)間有機(jī)物負(fù)荷MLS

6、S空隙率經(jīng)濟(jì)循環(huán)流速回流污泥比脫氣池容積二沉池固體負(fù)荷停留時(shí)間一般為50-150m0.5-1.0kgO2/m2h，最高可達(dá)3.0kgO2/m2h40%-80%對(duì)于城市污水，1小時(shí)左右COD：10-30kg/m3d,BOD：0.5-2.0kg/kgVSSd6-10g/L不得高于0.2，否則容易發(fā)生氣泡合并一般1.0-1.5m/s50%-200%盡可能大些，一般為井容的30%-50%SVI大于150：150kg/m2d；SVI小于100：300kg/m2d3.5小時(shí)以內(nèi)。8、純氧曝氣（1）工藝流程（2）工藝特點(diǎn)純氧代替空氣，氧的利用率EA（8090），而傳統(tǒng)活性污泥法EA僅為 10MLSS47g/

7、L，使Nrv ，VSVI100，一般不會(huì)發(fā)生污泥膨脹剩余污泥量小9、克勞斯（Kraus）法（1）工藝流程 污泥消化上清液回流到曝氣池（2）工藝特點(diǎn)消化上清液富含NP，消化上清液夾帶污泥，改善混合液沉淀性能適合于處理污水營(yíng)養(yǎng)比失調(diào)，碳水化合物高，NP不足的污水。10、 吸附生物降解工藝（ Absorption-Biodegration ，AB法）70年代，德國(guó)Boehnke教授提出了AB法工藝。吸附段采用高負(fù)荷或超高負(fù)荷運(yùn)行，停留時(shí)間短（3060分鐘），主要為吸附過(guò)程。而氧化段采用低負(fù)荷運(yùn)行，停留時(shí)間24小時(shí)。兩段具有獨(dú)立的污泥系統(tǒng)，不相混合。（1）工藝流程A段B段（2）工藝特點(diǎn)：不設(shè)初沉池，A

8、段曝氣池是一個(gè)開放性生物系統(tǒng)；A，B段污泥回流單獨(dú)分開；A，B段負(fù)荷相差懸殊，A段曝氣時(shí)間短，30-60min。處理穩(wěn)定，耐負(fù)荷沖擊吸附生物降解工藝（AB法）A段B段吸附段高有機(jī)負(fù)荷F2kg/kg d缺氧DO=0.2-0.5HRT=30-40min泥齡=0.3-0.5d污泥產(chǎn)量大，且由于吸附作用，有機(jī)物含量較高，如用厭氧消化處理污泥，多產(chǎn)氣25% 以上。耐沖擊負(fù)荷，適應(yīng)性很強(qiáng)生物氧化低負(fù)荷F300mg/L。反硝化碳源問題：當(dāng)B段有反硝化作用時(shí)（A/O），A段BOD去除率50%，否則碳源不足，影響反硝化效果。A段運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)惡臭，影響衛(wèi)生：高有機(jī)負(fù)荷，產(chǎn)生硫化氫、大糞素等氣體。所以A段應(yīng)加蓋子

9、，并通風(fēng)除臭。11、 序批式活性污泥法（SBR）Sequencing Batch Reactor，并非“新”工藝1914年，Arden&Lockett “Fill and Draw Process”.1980年。美國(guó)印第安納州第一個(gè)SBR污水廠建成我國(guó)，1985年，上海吳淞肉聯(lián)廠污水處理設(shè)施（2400m3/d）序批間歇式的含義：1、運(yùn)行操作在空間上是按序列、間歇運(yùn)行的。2、每個(gè)SBR反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)間上也是按次序排列間歇運(yùn)行的。常規(guī)除碳反應(yīng)周期：進(jìn)水期（F）：反應(yīng)期（R）沉淀期（S）排水排泥期（D）閑置期（I）按曝氣時(shí)間與充水過(guò)程時(shí)序不同分為：非限量曝氣：邊進(jìn)水，邊曝氣。限量曝氣：充水結(jié)束后曝氣。

10、半限量曝氣：充水中后期開始曝氣。SBR優(yōu)勢(shì)在于：復(fù)合流態(tài)（空間上完全混合，時(shí)間上理想推流）；理想沉淀池；反應(yīng)推動(dòng)力大。主要工藝特征：不設(shè)二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能；不設(shè)污泥回流設(shè)備；在多數(shù)情況下，無(wú)需設(shè)置調(diào)節(jié)池；SVI值較低，污泥易于沉淀，一般不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象；易于維護(hù)管理，如運(yùn)行管理得當(dāng)，處理出水水質(zhì)將優(yōu)于連續(xù)式；通過(guò)對(duì)運(yùn)行方式的適當(dāng)調(diào)節(jié)，在單一的曝氣池內(nèi)可完成脫氮和除磷的效果；易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。 運(yùn)行中的SBR工藝潷水器是SBR工藝中最關(guān)鍵的機(jī)械設(shè)備之一。潷水器按其結(jié)構(gòu)形式可分為機(jī)械式、虹吸式、自浮式、簡(jiǎn)易式等幾種。目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛的多為旋轉(zhuǎn)式(屬機(jī)械式潷水器的一種)。 潷水器

11、浮動(dòng)式重力潷水器（也稱浮筒式潷水器） 無(wú)動(dòng)力潷水機(jī) 旋轉(zhuǎn)潷水機(jī) SBR法處理部分工業(yè)廢水效果廢水pHCOD（mg/L）BOD（mg/L）SS（mg/L）主要運(yùn)行參數(shù)豆汁廢水原水5.8-6.510000-2000015000-300001500-3500Fw=1.5-4Kg/（m3d） MLSS=6000-10000mg/LSVI=41-60出水8.8-9.188-29014-18031-95面筋廢水原水6.2-7.3900-17001000-1800100-350Fw=0.5-0.9Kg/（m3d）MLSS=4000-6000mg/LSVI=80-100出水7.8-8.210-153-122-

12、8薯粉廢水原水5.5-6.310000-2000012000-230003300-17000Fw=1.3-2.5Kg/（m3d）MLSS=8000-10000mg/LSVI=50-80出水8.0-8.3130-25080-120感光劑工業(yè)廢水原水7.6-8.91800-56003700-110044-300Fw=1.9-3.9Kg/（m3d）MLSS=8000-12000mg/L出水8.7-9.1650-80080-33020-40周期循環(huán)活性污泥法(Cyclic Activated Sludge System，簡(jiǎn)稱CASS)。美國(guó)川森維柔廢水處理公司1975年研究成功，是SBR工藝的一種新的

13、形式 。CASS工藝與SBR不同之處：進(jìn)水階段不設(shè)單純充水過(guò)程或缺氧混合過(guò)程。在反應(yīng)器進(jìn)水端增設(shè)生物選擇區(qū)，利于創(chuàng)造適合微生物并選擇絮凝性微生物，可以保持污泥良好性能，提高抗沖擊能力?？赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)曝氣同時(shí)實(shí)現(xiàn)硝化和反硝化。CASS一般工藝流程反應(yīng)操作歷程：進(jìn)水曝氣階段：20% 回流污泥進(jìn)水沉淀階段：“豎流式沉淀池”停止進(jìn)水排水階段：“反硝化、磷釋放”閑置：一般不用單獨(dú)分配時(shí)間。CASS工藝的主要優(yōu)點(diǎn) 工藝流程簡(jiǎn)單，占地面積小，投資較低生化反應(yīng)推動(dòng)力大 沉淀效果好 運(yùn)行靈活，抗沖擊能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)不同的處理目標(biāo) 不易發(fā)生污泥膨脹 適用范圍廣，適合分期建設(shè) 剩余污泥量小，性質(zhì)穩(wěn)定 （1.0kgBOD產(chǎn)

14、生0.20.3kg剩余污泥 ）大連泉水污水處理廠CASS池尾MSBR工藝概述 MSBR(Modified Sequencing Batch Reactor)工藝是80年代初期發(fā)展起來(lái)的改良式SBR工藝，目前主要在北美和南美應(yīng)用，而在韓國(guó)漢城和我國(guó)深圳鹽田污水處理廠也采用該工藝。 MSBR工藝被認(rèn)為是目前最新的一體化工藝流程，它是由A2/O系統(tǒng)與常規(guī)SBR系統(tǒng)串聯(lián)組成，具有二者的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。因而它具有同時(shí)高效去除有機(jī)物與氮、磷污染物的功能，出水水質(zhì)穩(wěn)定。 特別是回流污泥進(jìn)入?yún)捬醭厍霸黾恿艘粋€(gè)污泥濃縮區(qū)，濃縮后污泥經(jīng)缺氧區(qū)再進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，這樣就大大減少了回流污泥中硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)的量，也減少了VFA因

15、回流而造成稀釋，增加了厭氧區(qū)的實(shí)際停留時(shí)間，所以大大提高了除磷效率。 MSBR工藝組成MSBR工藝系統(tǒng)由三個(gè)主要部分組成其平面布置如上圖所示。 1. A2/O：由厭氧區(qū)缺氧區(qū)好氧區(qū)組成。2. 污泥回流濃縮：由濃縮池缺氧區(qū)組成。3. 二個(gè)交替進(jìn)行攪拌、曝氣、沉淀的SBR池。在SBR池前段設(shè)置底部穿孔擋板，使得SBR池后段的水流狀態(tài)是由下而上，而不是平流狀態(tài)，這樣SBR池后段對(duì)水流起到了懸浮污泥床的過(guò)濾作用，而非一般的沉淀作用。 MSBR工藝原理 原污水和回流污泥同時(shí)進(jìn)入?yún)捬醭財(cái)嚢杌旌希亓魑勰嘀械木哿拙迷鬯械目焖俳到庥袡C(jī)物在此進(jìn)行充分釋磷，然后其混合液由厭氧池進(jìn)入缺氧池，與好氧池來(lái)的含大

16、量NOXN的回流混合液攪拌混合，進(jìn)行反硝化脫氮，反硝化后的混合液流入好氧池，在此進(jìn)行硝化、有機(jī)物降解和聚磷菌超量吸磷。 經(jīng)好氧池處理后，一部分混合液至缺氧池，另一部分混合液進(jìn)入SBR2池，經(jīng)沉淀后上清液排放。此時(shí)另一邊的SBR1池進(jìn)行攪拌、曝氣、預(yù)沉，起著反硝化、硝化、有機(jī)物降解的作用，沉下的污泥作為回流污泥，首先進(jìn)入濃縮池濃縮，其上清液直接進(jìn)入好氧池，而濃縮污泥進(jìn)入缺氧池，減少污泥中的溶解氧，同時(shí)對(duì)回流污泥中硝酸鹽進(jìn)行反硝化，降低回流污泥中的硝酸鹽濃度，使由缺氧池進(jìn)入?yún)捬醭氐幕亓魑勰嘀腥芙庋鹾拖跛猁}濃度都很低，為厭氧池中厭氧釋磷提供了更為有利的條件。 MSBR工藝運(yùn)行方式-1 MSBR由6個(gè)

17、時(shí)段組成一個(gè)運(yùn)行周期，而每個(gè)運(yùn)行周期由二個(gè)半運(yùn)行周期組成，前3個(gè)時(shí)段（120min）組成第一個(gè)半運(yùn)行周期，后3個(gè)時(shí)段（120min）組成第二個(gè)半運(yùn)行周期，在兩個(gè)相鄰的半周期內(nèi)，除二個(gè)SBR池的運(yùn)行方式不同外，其余各個(gè)單元的運(yùn)行方式完全一樣。 原污水由單元厭氧區(qū)進(jìn)入，流經(jīng)單元缺氧區(qū)、單元好氧區(qū)，在第一個(gè)半周期內(nèi)從單元 SBR2出水。而在第二個(gè)半周期內(nèi)原污水同樣由單元進(jìn)入，流經(jīng)單元、，出水則從單元 SBR1出水。第一個(gè)半周期內(nèi)，單元 SBR2起沉淀作用，并從SBR-2出水；而在第二個(gè)半周期內(nèi)則是單元 SBR1起沉淀作用，并從SBR-1池出水。 MSBR系統(tǒng)的回流由污泥回流和混合液回流二部分組成，而

18、污泥回流有濃縮污泥回流路徑和上清液回流路徑。其MSBR的運(yùn)行狀態(tài)和回流系統(tǒng)見圖21-12與表21-4。=MSBR工藝運(yùn)行方式-2表21-4 MSBR工藝運(yùn)行方式 周期時(shí)段時(shí)間（Min）MSBR各單元的工作狀態(tài)MSBR的污泥回流MSBR的混合液回流途徑MSBR的出水單元SBR1單元濃縮池單元缺氧池單元厭氧池單元缺氧池單元好氧池單元SBR2回 流種 類回 流途 徑第一個(gè)半周（120min）140攪拌濃縮攪拌攪拌攪拌曝氣沉淀濃縮污泥回流1234561656單元SBR-2出水上清液回流1261250曝氣濃縮攪拌攪拌攪拌曝氣沉淀濃縮污泥回流1234561656上清液回流1261330預(yù)沉濃縮攪拌攪拌攪拌

19、曝氣沉淀濃縮污泥回流無(wú)回流656上清液回流無(wú)回流第二個(gè)半周期（120min）440沉淀濃縮攪拌攪拌攪拌曝氣攪拌濃縮污泥回流7234567656單元SBR-1出水上清液回流7267550沉淀濃縮攪拌攪拌攪拌曝氣曝氣濃縮污泥回流7234567656上清液回流7267630沉淀濃縮攪拌攪拌攪拌曝氣預(yù)沉濃縮污泥回流無(wú)回流656上清液回流無(wú)回流MSBR工藝特點(diǎn)MSBR比常規(guī)SBR工藝具有以下特點(diǎn)：1 MSBR系統(tǒng)原污水從連續(xù)運(yùn)行的單元厭氧區(qū)進(jìn)入，而不是從常規(guī)SBR單元進(jìn)水，這樣將大部分好氧量從SBR池轉(zhuǎn)移到連續(xù)運(yùn)行的A2/O系統(tǒng)的主曝氣池中，從而將需氧量也轉(zhuǎn)移到主曝氣池中，改善了設(shè)備的利用率。2 MSB

20、R系統(tǒng)原污水進(jìn)入A2/O系統(tǒng)，由于生化反應(yīng)與反應(yīng)物的濃度有關(guān)，所以加速了厭氧反應(yīng)速率、反硝化速率、BOD5降解速率和硝化反應(yīng)速率，從而改善了系統(tǒng)的整體處理效果，提高了出水水質(zhì)。3 MSBR具有最新的除磷工藝專利：回流污泥經(jīng)濃縮區(qū)和缺氧區(qū)再進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，大大地減少了帶入?yún)捬鯀^(qū)的硝酸鹽和溶解氧量，從而比常規(guī)SBR工藝的除磷效果要高得多。4 MSBR工藝是由A2/O工藝和SBR工藝串聯(lián)組成，具有二者的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。 UNITANK工藝概述 UNITANK工藝是比利時(shí)史格斯清水公司（SEGHERS ENGINEERING WATER NV）于90年代初開發(fā)的專利，取名為UNITANK。已為世界和我國(guó)廣泛采用

21、。 原污水經(jīng)格柵與沉沙池預(yù)處理后連續(xù)進(jìn)入U(xiǎn)NITANK反應(yīng)池，該反應(yīng)池由三個(gè)矩形池相連組成，三個(gè)池水流相連通，每個(gè)池中均設(shè)有曝氣供氧設(shè)備，可采用鼓風(fēng)曝氣或表面機(jī)械曝氣。 在外邊兩側(cè)矩形池，設(shè)有固定出水堰與剩余污泥排放口。外邊的兩側(cè)矩形池交替作為曝氣池和沉淀池，而中間一只矩形池只作曝氣池。 連續(xù)進(jìn)入該系統(tǒng)的污水，通過(guò)控制進(jìn)水閘可分時(shí)序分別進(jìn)入三個(gè)矩形池中任意一只，采用連續(xù)進(jìn)水、出水，周期交替運(yùn)行。 UNITANK工藝操作過(guò)程-1去除有機(jī)物與脫氮除磷的UNITANK工藝運(yùn)行過(guò)程見下圖：UNITANK工藝操作過(guò)程-2 該運(yùn)行過(guò)程通過(guò)進(jìn)行靈活的時(shí)間與空間控制，并適當(dāng)增加水力停留時(shí)間，就可具有去除污水中

22、的有機(jī)物和脫氮除磷的功能。 在第一個(gè)運(yùn)行階段，污水交替進(jìn)入左側(cè)池和中間池，左側(cè)池作為缺氧攪拌反應(yīng)器，反硝化菌以污水中的有機(jī)物為電子供體，對(duì)前一個(gè)運(yùn)行階段產(chǎn)生的硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化脫氮；然后釋放前一個(gè)運(yùn)行階段沉淀的含磷污泥中的磷。 當(dāng)中間池曝氣運(yùn)行時(shí)，去除有機(jī)物和進(jìn)行硝化與吸收磷；當(dāng)中間池進(jìn)水并攪拌時(shí)，則進(jìn)行反硝化脫氮，同時(shí)污泥也由左向右推進(jìn)，右側(cè)池進(jìn)行沉淀。泥水分離，上清液作為處理水溢出，含磷污泥的一部分作為剩余污泥排放。 在進(jìn)入第二個(gè)運(yùn)行階段前，污水只進(jìn)入中間池，使左側(cè)池中盡可能完成硝化反應(yīng)。其后左側(cè)池停止曝氣，作為沉淀池。 進(jìn)入第二個(gè)運(yùn)行階段，污水交替進(jìn)入右側(cè)池和中間池，污水由右向左流動(dòng)，處理

23、過(guò)程與第一個(gè)運(yùn)行階段相同。 UNITANK工藝主要特點(diǎn)1. 結(jié)構(gòu)緊湊，一體化，三個(gè)矩形池組成一個(gè)單元。一個(gè)處理廠可由若干個(gè)單元組成，均可利用公共池壁，同一單元的三個(gè)矩形池之間水力相通，中間池壁不受單向水壓，所以基建費(fèi)用低，占地少。2. 與常規(guī)SBR工藝相比,該工藝連續(xù)進(jìn)水，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。3. 與常規(guī)SBR工藝相比，該工藝反應(yīng)池有效容積能得到連續(xù)使用，不需設(shè)閑置階段。另外采用固定式出水堰出水,不需設(shè)置潷水器。4. 各池之間采用渠道配水，并在恒水位下交替運(yùn)行，減少了管道、閥門、水泵等設(shè)備的數(shù)量，水頭損失小，降低了運(yùn)行成本。 12、氧化溝（Oxidation Dictch）氧化溝（Oxidation

24、 Dictch）：延時(shí)曝氣的一種特殊形式。又稱連續(xù)環(huán)式反應(yīng)池，指污水在一個(gè)首尾相接的曝氣溝渠中循環(huán)流動(dòng)，而使污水得到凈化的工藝，一體式氧化溝工藝以及交替式氧化溝工藝（VR、D、T）。 20世紀(jì)50年代由荷蘭衛(wèi)生工程研究所（TNO）研制成功，第一家氧化溝污水處理廠在1954年荷蘭Voorshoper投產(chǎn)，稱為Pasveer氧化溝，由Kessenser轉(zhuǎn)刷曝氣。水深1.5m。1968年，DHV公司將立式表曝機(jī)用于氧化溝，建立了Carrousel氧化溝。水深達(dá)到4.5m，新型號(hào)Carrousel3000，水深達(dá)到8m，全球近850座 。1970年，Huisman在南非開發(fā)了使用轉(zhuǎn)盤曝氣的Orbal氧

25、化溝。后將技術(shù)專利轉(zhuǎn)讓給美國(guó)Envirex公司，目前美國(guó)有200多座。特征為：(a)呈環(huán)狀溝渠，平面多為橢圓形或圓形?？傞L(zhǎng)為幾十米至百米以上；(b)溝深取決于曝氣裝置，一般為26m；(c)流態(tài)特性介于完全混合和推流之間。特點(diǎn)：(a)對(duì)水溫、水質(zhì)和水量的變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性；(b)污泥齡一般可達(dá)1530d；(c)污泥產(chǎn)率低且多已達(dá)到穩(wěn)定的程度，不需再進(jìn)行消化處理氧化溝的類型 基本型：轉(zhuǎn)刷曝氣 卡魯塞爾式（Carrousel）氧化溝 三溝式氧化溝 奧巴勒（Orbal）氧化溝 曝氣沉淀一體化氧化溝 側(cè)渠形一體氧化溝 船形一體化氧化溝 二沉池交替運(yùn)行的氧化溝 基本型：轉(zhuǎn)刷曝氣 服務(wù)人口僅為360，BOD

26、去除率達(dá)到97%。氧化溝在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用廠名處理規(guī)模m3/d進(jìn)水BOD5mg/L氧化溝形式廣東南海縣污水廠桂林東區(qū)污水廠昆明市污水廠邯鄲市城東污水廠撫順石油二廠污水廠廣東石化公司污水廠上海龍華肉聯(lián)廠上海乳品五廠山西針織廠西安楊森制藥廠武漢江漢制藥廠上海動(dòng)物園污水廠上海定山湖污水廠成都天彭鎮(zhèn)污水廠100004000055000660002880020000120050050001000150-2002001200400013080-10018063-782501100250100150PasveerCarrousel（四槽）Carrousel（六槽）三溝交替工作型Orbal型Orbal型Carrou

27、sel（四槽）Carrousel（四槽）Carrousel（二槽）與二沉池合建圓形PasveerOrbal型Carrousel氧化溝Carrousel氧化溝主要采用特殊設(shè)計(jì)的立式低速表曝機(jī)作為主要設(shè)備有Carrousel 1000、 Carrousel 2000、 Carrousel 3000型等 Orbal氧化溝設(shè)計(jì)深度：3.5-4.0m轉(zhuǎn)盤曝氣，浸沒深度為230-530mm溝中流速0.3-0.6m/s。一般為3溝，容積比為：6：3：1三溝溶解氧分別為：0、1、2mg/L適用于處理規(guī)模小于200，000m3/d的中小型污水廠。三溝式氧化溝 特點(diǎn)：流程簡(jiǎn)單，無(wú)需設(shè)置初沉池、二沉池和污泥回流設(shè)備

28、；處理效果穩(wěn)定、管理方便；基建費(fèi)用低、占地少；具有脫氮除磷功能。一體式氧化溝工藝集曝氣、泥水分離以及污泥回流等功能于一體，無(wú)須設(shè)立二次沉淀池。美國(guó)Armco環(huán)境企業(yè)公司的BMTS沉淀分離系統(tǒng)。美國(guó)大約60座。交替式氧化溝工藝（T型，三溝式）將SBR工藝與Pasveer氧化溝工藝結(jié)合而開發(fā)和應(yīng)用的復(fù)合式廢水生物處理工藝。一般運(yùn)行周期為8h。交替式氧化溝工藝（T型）T型氧化溝工藝過(guò)程（脫氮）13、膜工藝與生物處理的結(jié)合MBR （Membrane Bio-Reactor）膜生物反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝:是指將膜分離技術(shù)中的超濾組件與污水生物處理工程中的生物反應(yīng)器相互結(jié)合而成的新的開發(fā)系統(tǒng)。它

29、綜合了膜處理技術(shù)和生物處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。超濾組件代替二沉池，提高了污泥濃度，延長(zhǎng)有機(jī)物停留時(shí)間，提高了有機(jī)物氧化率，出水水質(zhì)高，幾乎不排除剩余污泥。開始于1966年美Dorr-oliver公司（膜制造工藝限制了發(fā)展）。20世紀(jì)70年代,MBR的研究進(jìn)一步深入開展?！爸兴赜谩?，同時(shí)膜制造工藝也突飛猛進(jìn)。1983-1987年，日本有13家好氧MBR處理寫字樓廢水，并回用。規(guī)模：50-250m3/d。目前，雖然也有處理能力在5000-20000m3/d的MBR事例，但大部分應(yīng)用還是400m3/d我國(guó)1995年，樊耀波將MBR用于石油化工污水凈化的研究。MBR主要包括：膜組件；泵；生物反應(yīng)器三個(gè)部分。

30、分離膜生物反應(yīng)器（BSMBRBiomass Separation Membrane Bio-Reactor ）無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器（MABRMembrane Aeration Bio-Reactor）萃取膜生物反應(yīng)器（EMBRExtractive Membrane Bio-Reactor）MBR分離膜生物反應(yīng)器（BSMBR）一體式MBRMBR裝置無(wú)泡曝氣膜生物反應(yīng)器(MABR)萃取膜生物反應(yīng)器(EMBR)萃取水中的特定有機(jī)物（揮發(fā)性、毒性物質(zhì)），然后利用專性細(xì)菌降解。常用分置式。適用于含有揮發(fā)性、有毒有害工業(yè)廢水處理。目前仍處于小試階段。MBR工藝特性對(duì)污染物的去除效率高，出水水質(zhì)好。 具有較

31、大的靈活性和實(shí)用性，工藝參數(shù)易于控制。設(shè)備緊湊，占地少。易于自動(dòng)控制管理。解決了剩余污泥處置難的問題 。MBR與CAS經(jīng)濟(jì)比較1、結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省基建費(fèi)用。2、小水量比較經(jīng)濟(jì)。處理量MBR費(fèi)用比CAS費(fèi)用比1400m3/d1（膜占0.78）1.622500m3/d10.54MBR處理生活污水出水部分水質(zhì)指標(biāo) MBR處理生活污水出水部分水質(zhì)指標(biāo)類 別原水水質(zhì)(mg/l)處理出水(mg/l)國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)CJ25.1-89沖廁，綠化洗車，掃除BOD5 (mg/L)15025010201010COD(mg/L)200400501005050SS (mg/L

32、)1502501070105NH3-N(mg/L)103510152010污廢水種類處理能力(m3/d)COD(mg/L)BOD(mg/L)NH3-N(mg/L)SS(mg/L)進(jìn)水出水進(jìn)水出水進(jìn)水出水進(jìn)水出水洗浴污水10130322409921250.5910.20.415500印染廢水11100150018050040黃泔廢水179001200010068051013018054750547010醫(yī)院污水254827825200.410241制藥廢水501500490018050016331029735415430103310大樓污水20092108232732839473.5膜過(guò)濾過(guò)程的

33、主要影響因素膜的性質(zhì)；料液性質(zhì)；膜分離的操作條件。 采用膜生物反應(yīng)器工藝處理酒店洗浴廢水，使之達(dá)標(biāo)后用于沖廁、綠化、刷車與空調(diào)冷卻水，實(shí)現(xiàn)了污水的資源化；凝結(jié)水回用主要是回收儲(chǔ)存蒸汽凝結(jié)水，用于員工浴池及洗衣房的熱水供應(yīng)，既節(jié)水又節(jié)能。兩系統(tǒng)各自獨(dú)立，又相互關(guān)聯(lián)。中水改造所省空間用來(lái)建造冷凝系統(tǒng)水池，冷凝系統(tǒng)的熱量又為活性污泥提供適宜的生長(zhǎng)溫度。 工程應(yīng)用項(xiàng)目北京市朝陽(yáng)區(qū)紅領(lǐng)巾公園公廁的改造 MBR：獨(dú)立供氣柱式膜生物反應(yīng)器膜：圓柱式中空纖維超濾膜組件膜面積：40m2；水處理量：510T/D改造前：每天抽糞渣一次兩車，費(fèi)用300元，水消耗510T。MBR：180天抽糞渣一次，沖便池水封閉循環(huán)。

34、節(jié)約費(fèi)用：（300+5）* 365 = 111325元/年。第三節(jié) 活性污泥法數(shù)學(xué)模型活性污泥法模型是將微生物、有機(jī)質(zhì)、溶解氧之間的數(shù)量關(guān)系用數(shù)學(xué)公式表達(dá)，為進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)提供依據(jù)！ 動(dòng)力學(xué)+物料衡算數(shù)學(xué)模型根據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行反應(yīng)器中各種反應(yīng)物的質(zhì)量平衡計(jì)算一、建立模型的假設(shè)活性污泥動(dòng)力學(xué)研究的假定條件 曝氣池為完全混合式； 系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)下； 進(jìn)水和出水中沒有微生物； 二沉池中不發(fā)生微生物對(duì)有機(jī)物的降解； 底物濃度、用可降解的有機(jī)物濃度表示； 溫度不變，進(jìn)水有機(jī)物成分性質(zhì)不變； 二次沉淀池中沒有污泥積累且沉淀性能好。Q,So,Xo進(jìn)水Qw,S,XR剩余污泥RQ,S,XR回流污泥剩余污泥（G

35、arret工藝）S,X,V(1+R)Q,S,X曝氣池二沉池Qw,S,X(Q-Qw),Se,Xe出水I為傳統(tǒng)排泥方式；II為勞倫斯麥卡蒂建議方式，即從曝氣池直接排出剩余污泥，其優(yōu)勢(shì)主要在于減輕了二沉池的負(fù)荷，有利于污泥濃縮，回流污泥濃度較高。Q-進(jìn)水流量；S0-進(jìn)水基質(zhì)濃度；X0-進(jìn)水微生物濃度；Qw-排出剩余污泥量；Se-流出基質(zhì)濃度；Xe-流出微生物濃度；R-回流比，X-曝氣池?fù)]發(fā)性混合液懸浮濃度；活性污泥法的基本流程二、勞 -麥模型1、泥齡c（細(xì)胞平均停留時(shí)間，SRT）： 表示微生物在曝氣池中的平均培養(yǎng)時(shí)間, 也即曝氣池內(nèi)活性污泥平均更新一遍所需的時(shí)間。在工程上，就是指反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)微生物總量

36、與每日排出的剩余微生物量的比值。 在間歇試驗(yàn)裝置里，c與水力停留時(shí)間相等。但在實(shí)際的連續(xù)流活性污泥系統(tǒng)中，由于存在著污泥回流，c將比大得多，而且c不受的局限。 泥齡=曝氣池內(nèi)活性污泥總量/每天排放的剩余污泥量 c=（X）T/(X/T)TXe=0如果污泥直接從曝氣池排出（II），X=XR污泥齡是活性污泥去除系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理的重要參數(shù)，在理論上也有重要的意義。污泥齡與污泥去除負(fù)荷呈反比關(guān)系。這一參數(shù)還能夠說(shuō)明活性污泥微生物狀況，世代時(shí)間長(zhǎng)于污泥齡的微生物在曝氣池內(nèi)不可能繁殖成優(yōu)勢(shì)菌種，如硝化菌在20度時(shí)，其世代時(shí)間為三天，當(dāng)3d時(shí)，硝化菌就不可能在曝氣池內(nèi)大量繁殖，不可能成為優(yōu)勢(shì)菌種屬，就不可能

37、在曝氣池內(nèi)產(chǎn)生硝化反應(yīng)。污泥齡越長(zhǎng)，有機(jī)物氧化越徹底，處理效果越好，剩余污泥量越少！但是，也不能太長(zhǎng)，否則污泥老化，影響處理效果，普通活性污泥法的污泥齡一般5-15d。對(duì)上圖II進(jìn)行曝氣池活性污泥的物料平衡：累積=進(jìn)入-出流+凈增長(zhǎng) 在穩(wěn)態(tài)情況下，dx/dt=0，若假定進(jìn)水中微生物x0=0，且兩邊除VX可得出曝氣池體積公式：或活性污泥濃度或書中P123由Monod公式：或：根據(jù)麥-勞方程：積分qBOD比降解速率，污泥去除負(fù)荷，量綱與污泥負(fù)荷相同，單位kgBOD/kgMLSS.d小結(jié)Se與c的關(guān)系X與c的關(guān)系Y與c的關(guān)系模型中的動(dòng)力學(xué)參數(shù)： Ks 、Kd、Y、rmaxrmaxmgCOD/(mgV

38、SSd)2105KsmgBOD5/L2510060Kdd-10.040.0750.06YmgVSS/mgBOD50.40.80.6城市污水參考值練習(xí)對(duì)于流程中的排泥方式I，推導(dǎo)活性污泥濃度X(c)及出水有機(jī)底物濃度S (c) 的數(shù)學(xué)式。剩余活性污泥量：剩余污泥流量*底流濃度（ss計(jì)）；或每天新增長(zhǎng)的VSS，等于反應(yīng)池進(jìn)水溶解性有機(jī)物和SS轉(zhuǎn)化為活性污泥量與活性微生物自身分解量的差值（vss計(jì)）。2、排出的剩余活性污泥量計(jì)算3、回流污泥濃度及回流比回流比R：回流污泥流量與進(jìn)入曝氣池的水量的比根據(jù)曝氣池中活性污泥的物料平衡： 流入=流出 QX0+QRXR=（Q+QR）X回流污泥的最大濃度一般可以估

39、算：則：【例1】活性污泥曝氣池的MLSS3g/L，混合液在1000mL量筒中經(jīng)30min沉淀的污泥容積為 200mL，計(jì)算污泥沉降比，污泥指數(shù)、所需的回流比及回流污泥濃度。【解】 （1）SV200/1000100%20%（2）SVI(SV%10)/MLSS(2010)/366.7mL/g 干泥（3）XR106/SVI106/66.715000（mg/L）（4）因X（1R）XRR 即3（1R）15R R0.2525%【例2】某城市生活污水采用活性污泥法處理，廢水量10000m3/d，曝氣池容積V2500m3，進(jìn)水BOD5為250mg/L，二次沉淀池出水BOD5為30mg/L，曝氣池混合液固體濃度

40、5000mg/L，其中揮發(fā)性懸浮固體占75。求：污泥齡，每日剩余污泥量。生活污水有關(guān)參數(shù)如下：y0.60kgMLVSS/kgBOD5 Kd0.06d-1【解】方法一： 剩余污泥量（以vss計(jì)） X=YQ(S0Se) KdVXV=757.5（kg/d） 污泥齡計(jì)算 =12.38（d） 方法二： 計(jì)算污泥齡 = 0.08076 d-1 c= 12.38 剩余污泥量(以ss計(jì)） X=XV/ c=1009 （kg/d）作業(yè)某城市生活污水采用活性污泥法處理，曝氣池有效容積為4000m3，混合液濃度2000mg/L（其中揮發(fā)性污泥濃度為1500mg/L），半小時(shí)沉降比為30%，當(dāng)進(jìn)水BOD5為220mg/

41、L，每日處理10000m3/d生活污水時(shí)，處理后水的溶解性BOD5為20mg/L，試驗(yàn)測(cè)得y0.60g/g Kd0.05d-1。計(jì)算污泥指數(shù)、剩余污泥量、污泥齡、回流污泥濃度及污泥回流比。第四節(jié) 氣體傳遞原理和曝氣設(shè)備一、 活性污泥法的三要素具有引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥廢水中存在有機(jī)物，即處理對(duì)象、微生物的食料混合液中含有溶解氧。沒有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存也不能發(fā)揮氧化分解的作用。上面三個(gè)要素缺一不可。而溶解氧的存在就需要人為的工藝來(lái)達(dá)到這一目的。這一工藝就是“曝氣”設(shè)備。二、 曝氣的概念1、曝氣的含義： 采用相應(yīng)的設(shè)備和技術(shù)措施，使空氣中的氧（或純氧）轉(zhuǎn)移到

42、混合液中而被微生物利用，并使MLSS懸浮的過(guò)程。2、曝氣的主要作用：充氧：向活性污泥中的微生物提供足夠的溶解氧。攪動(dòng)和混合：使曝氣池中的污泥處于懸浮狀態(tài)，從而增加廢水與混合液的充分接觸，提高傳質(zhì)效率，保證曝氣池的處理效率。三 、曝氣氧傳遞的基本理論曝氣過(guò)程中，氧由氣相向液相進(jìn)行傳質(zhì)轉(zhuǎn)移，最后為微生物所利用，目前，氣液傳質(zhì)理論主要有：靜態(tài)水體復(fù)氧的分子擴(kuò)散理論模型： Fick定律紊動(dòng)水體復(fù)氧的理論模型： 雙膜理論；淺滲理論及表面更新理論等工程和理論應(yīng)用較多的是雙膜理論。1 、 靜態(tài)水體大氣復(fù)氧的分子擴(kuò)散理論Fick定律對(duì)于曝氣復(fù)氧過(guò)程，可以看作空氣中的氧（或純氧）穿過(guò)氣水界面向水體內(nèi)部的分子擴(kuò)散

43、過(guò)程，可以用Fick定律表示為：氧擴(kuò)散速度（單位時(shí)間、面積通過(guò)的物質(zhì)量）。氧分子擴(kuò)散系數(shù)溶解氧濃度距離：擴(kuò)散過(guò)程長(zhǎng)度氧分子擴(kuò)散系數(shù)DL，表示氧在水中的擴(kuò)散能力，主要決定于擴(kuò)散物質(zhì)（氧）和介質(zhì)（水）的特性和溫度。該式表明：氧氣擴(kuò)散速率與濃度梯度成正比關(guān)系。2 、紊動(dòng)水體大氣復(fù)氧的理論模型-雙膜理論1924年，Lewis和Whitman提出了雙膜理論，因?yàn)槠浜?jiǎn)單和普遍適用，一直受到人們關(guān)注和利用。雙膜理論的假設(shè)：1）在氣液界面存在著兩層薄膜，即氣膜和液膜。2）這兩層薄膜使氣體分子從一相進(jìn)入另一相時(shí)形成了阻力。若氣體溶解度很低時(shí)，傳質(zhì)阻力主要來(lái)自液膜。） O2的傳遞過(guò)程： 氣相主體氣膜液膜液相主體）

44、 O2的傳遞阻力：氣相中對(duì)流擴(kuò)散，阻力很??；氣膜中分子擴(kuò)散，阻力稍大；液膜中分子擴(kuò)散，阻力很大（ O2難溶于水）；液相中對(duì)流擴(kuò)散，阻力很小。）O2的推動(dòng)力氣膜中 O2的分壓梯度 液膜中 O2的濃度梯度）液膜中O2的轉(zhuǎn)移速率氧傳遞速率氧在液膜中擴(kuò)散系數(shù)氣體擴(kuò)散通過(guò)的面積氧氣在溶液中的飽和濃度可以得到傳遞速率的方程如下：KLa：總傳質(zhì)系數(shù)，1/h，該值減小，表明氧傳遞阻力增加。該值倒數(shù)表示曝氣池中溶解氧從 o變?yōu)閟o所需要的時(shí)間。由Fick定律（設(shè)m為物質(zhì)量，A為界面面積）如何提高氧傳遞速率？由上述公式可得出以下方法：提高KLa，具體手段可以提高攪拌、攪動(dòng)速度，提高液相主體紊流程度（即降低xf值，厚度）；減小氣泡粒徑，增加表面積A。例如微孔曝氣。2. 提高so值，可以采用純氧曝氣手段或深井曝氣工藝來(lái)提高氧分壓，繼而提高飽和溶解氧濃度。例如壓力生物反應(yīng)器、純氧曝 氣、深水曝氣。積分如何來(lái)獲得KLa得值？測(cè)定：采用充氧試驗(yàn)（清水） 對(duì)曝氣池混合液