水污染控制工程第十二章課件

1、第十四章 污水的好氧生物處理（二）活性污泥法第三節(jié) 活性污泥法的發(fā)展和演變 第四節(jié) 活性污泥法的設計計算 第五節(jié) 二次沉淀池 第六節(jié) 活性污泥法系統(tǒng)設計和 運行中的一些重要問題第二節(jié) 活性污泥法的發(fā)展一 活性污泥法曝氣反應池的基本形式 進水出水推流式曝氣池工藝流程特點：理論上橫斷面各點濃度一致，無縱向摻混顯現(xiàn)平面布置：長寬比一般為5-10，出水采用溢流堰橫斷面布置：池寬和有效水深比一般為1-2，水深通常為4-6m。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 氣高負荷曝氣或變形曝氣克 勞 斯 法延 時 曝 氣接觸穩(wěn)定法氧 化 溝純 氧 曝 氣活性污泥生物濾池（

2、ABF工藝）吸附生物降解工藝（AB法）序批式活性污泥法（SBR法）活性污泥法的多種運行方式有機物去除和氨氮硝化在推流式的傳統(tǒng)曝氣池中，混合液的需氧量在長度方向是逐步下降的。實際情況是：前半段氧遠遠不夠，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散器，使布氣沿程變化，而總的空氣量不變，這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點進水。 階 段 曝 氣 階段曝氣示意圖 淺 層 曝 氣 擴散器的深度以在水面以下0.60.8m范圍為宜，可以節(jié)省動力費用，動力效率可達1.82.6kg（O2） / kWh?？梢杂靡话愕碾x心鼓風機。淺層曝氣與一般曝

3、氣相比，空氣量增大，但風壓僅為一般曝氣的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。由于布氣系統(tǒng)進行維修上的困難，沒有得到推廣利用。 完 全 混 合 法 在分步曝氣的基礎上，進一步大大增加進水點，同時相應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)。完全混合的概念 （1）池液中各個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)沖擊負荷時，池液的組成變化也較小，因為驟然增加的負荷可為全池混合液所分擔，而不是像推流中僅僅由部分回流污

4、泥來承擔。完全混合池從某種意義上來講，是一個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。（3）池液里各個部分的需氧量比較均勻。 完全混合法的特征 完 全 混 合 法 深 層 曝 氣 深井曝氣法處理流程深井曝氣池簡圖一般曝氣池直徑約16m，水深約1020m。深井曝氣法深度為50150m，節(jié)省了用地面積。在深井中可利用空氣作為動力，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，實踐表明這時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，同時氣液接觸時間延長，溶解氧的飽和度也由深度的增加而增加。當井壁腐蝕或受損時

5、，污水可能會通過井壁滲透，污染地下水。 深 層 曝 氣 部分污水廠只需要部分處理，因此產(chǎn)生了高負荷曝氣法。 曝氣池中的MLSS約為300500mg/L，曝氣時間比較短，約為23h，處理效率僅約65左右，有別于傳統(tǒng)的活性污泥法，故常稱變形曝氣。 高負荷曝氣或變形曝氣 主要特點：有機負荷率高，曝氣時間短，處理效果較差；而在工藝流程和曝氣池的構(gòu)造等方面與傳統(tǒng)法基本相同。 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，然后再進入曝氣池，克服了高碳水化合物的污泥膨脹問題，這個方法稱為克勞斯法。 消化池上清液中富有氨氮，可以供應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密度較大，

6、有改善混合液沉淀性能的功效。 克 勞 斯 法 接 觸 穩(wěn) 定 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，對于溶解的有機物，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?；旌弦旱钠貧馔瓿闪宋阶饔茫亓魑勰嗟钠貧馔瓿煞€(wěn)定作用。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；此方法剩余污泥量增加。 接 觸 穩(wěn) 定 法 氧化溝是延時曝氣法的一種特殊形式，它的池體狹長，池深較淺，在溝槽中設有表面曝氣裝置。曝氣裝置的轉(zhuǎn)動，推動溝內(nèi)液體迅速流動，具有曝氣和攪拌兩個作用，溝中混合液流速約為0.30.6m/s，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。 氧 化 溝 氧化

7、溝的特征 池體狹長，（可達數(shù)十米甚至上百米）；池深度較淺，一般在2米左右； 曝氣裝置多采用表面機械曝氣器，豎軸、橫軸曝氣器都可以； 進、出水裝置簡單； 構(gòu)造上的特征 氧化溝呈完全混合推流式；溝內(nèi)的混合液呈推流式快速流動（0.40.5m/s），由于流速高，原廢水很快就與溝內(nèi)混合液相混合，因此氧化溝又是完全混合的； BOD負荷低，類似于活性污泥法的延時曝氣法，處理出水水質(zhì)良好； 對水溫、水質(zhì)和水量的變動有較強的適應性； 污泥產(chǎn)率低，剩余污泥產(chǎn)量少； 污泥齡長，可達1530d，為傳統(tǒng)活性污泥法的36倍； 世代時間很長的細菌如硝化細菌能在反應器內(nèi)得以生存，從而使氧化溝具有脫氮的功能。 Carrouse

8、l 式氧化溝又稱平行多渠形氧化溝；是60年代末荷蘭DHV公司開創(chuàng)的。 采用豎軸低速表面曝氣器；水深可達44.5m，溝內(nèi)流速達0.30.4m/s；混合液在溝內(nèi)每520min循環(huán)一次；溝內(nèi)混合液總量是入流廢水量的3050倍；BOD5去除率可達95%以上，脫氮率可達90%，除磷效率可達50%；應用廣泛，最大規(guī)模為650000m3/d； 在國內(nèi)主要有昆明蘭花溝污水處理廠、上海龍華肉聯(lián)廠、桂林市東區(qū)廢水廠等。 Carrousel 式氧化溝Orbal氧化溝Orbal氧化溝又稱同心圓型氧化溝，其主要特點如下： 圓形或橢圓形的溝渠，能更好地利用水流慣性，可節(jié)省能耗； 多溝串聯(lián)可減少水流短路現(xiàn)象； 最外層第一溝

9、的容積為總?cè)莘e的6070%，其中的DO 接近于零，為反硝化和磷的釋放創(chuàng)造了條件； 第二、三溝的容積分別為總?cè)莘e的2030%和10%，而DO則分別為1和2mg/l； 這種溝渠間的DO濃度差，有利于提高充氧效率；Orbal氧化溝在國內(nèi)的主要工程實例有： 撫順石油二廠廢水處理站(28,800m3/d)； 北京燕山石化公司新建廢水處理廠(60000m3/d)； 成都市天彭鎮(zhèn)污水處理廠。 交替工作氧化溝交替工作氧化溝由丹麥Kruger公司所開發(fā)的，有二溝和三溝式兩種形式；其主要特點是其中的每一條溝均交替用做曝氣池和沉淀池，而無需二沉池和污泥回流裝置；但其中的曝氣轉(zhuǎn)刷的利用率較低，D型二溝只有40%，三溝

10、式則提高到了58%； VR型氧化溝 D型氧化溝 三溝式氧化溝特點 兩側(cè)的A、C二溝交替地作為曝氣池和沉淀池，而B溝則一直充作曝氣池； 原廢水交替地從A溝和C溝進入，而出水則相應地從C溝及A溝流出； 曝氣器的利用率較高(58%)； 交替運行的方式，為脫氮創(chuàng)造了條件，有良好的BOD去除效果和脫氮效果。交替工作氧化溝的主要工程實例： 邯鄲市東污水處理廠(100000m3/d)，三溝； 蘇州市河西污水處理廠(80000m3/d)，三溝； 南通市污水處理廠(25000m3/d)，五溝。 三溝交替工作的氧化溝 一體化氧化溝是20世紀80年代由美國開發(fā)的，主要有：側(cè)溝型、BMTS型、船型 純氧代替空氣，可以

11、提高生物處理的速度。純氧曝氣池的構(gòu)造見右圖。 純 氧 曝 氣 純氧曝氣的缺點是純氧發(fā)生器容易出現(xiàn)故障，裝置復雜，運轉(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物的性質(zhì)，但使微生物充分發(fā)揮了作用?；钚晕勰嗌餅V池（ABF工藝） 上圖為ABF的流程，在通常的活性污泥過程之前設置一個塔式濾池，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，塔是一外置的強烈充氧器。因而ABF可以認為

12、是一種復合式活性污泥法。活性污泥生物濾池（ABF工藝）吸附生物降解工藝（AB法）A級以高負荷或超高負荷運行，B級以低負荷運行，A級曝氣池停留時間短，3060min，B級停留時間24h。該系統(tǒng)不設初沉池，A級曝氣池是一個開放性的生物系統(tǒng)。A、B兩級各自有獨立的污泥回流系統(tǒng)，兩級的污泥互不相混。處理效果穩(wěn)定，具有抗沖擊負荷和pH變化的能力。該工藝還可以根據(jù)經(jīng)濟實力進行分期建設。吸附生物降解工藝（AB法）AB法中A段的特征由于在AB法中未設初沉池，這樣就可以使原廢水中的微生物全部進入吸附池，使A段成為一個開放性的生物反應器；這在AB法開創(chuàng)之初，研究者認為，城市廢水是通過長距離的廢水收集管道系統(tǒng)經(jīng)長時

13、間后才匯集到污水處理廠的，在這樣的一個過程中，一定會有適應很強的細菌在廢水收集系統(tǒng)中成長起來，這些細菌具有很強的適應性；因此，A段的負荷可以很高，有利于增殖速度快、適應能力強的微生物生長；A段對廢水中的BOD對去除率約為4070%，并可使出水的可生化性有所提高，有利于廢水在B段中的繼續(xù)降解；由于負荷較高，所以在A段中的剩余污泥的產(chǎn)率較高，污泥具有很強的吸附能力；在A段中，微生物對廢水中有機物的去除，主要是依靠污泥絮體的吸附作用，其中生物降解作用只占1/3左右。 AB法中B段的特征AB法中的B段實際上就是一個普通的活性污泥系統(tǒng)，但其來水為經(jīng)過A段處理后出水，因此其水質(zhì)和水量均較穩(wěn)定，有利于活性污

14、泥功能的充分發(fā)揮；一般來說，其所承擔的負荷約為全流程總負荷的3060%；根據(jù)工藝設計的不同，在B段中的污泥齡一般較長，因此有利于硝化反應。 序批式活性污泥法（SBR法） SBR工藝的基本運行模式由進水、反應、沉淀、出水和閑置五個基本過程組成，從污水流入到閑置結(jié)束構(gòu)成一個周期，在每個周期里上述過程都是在一個設有曝氣或攪拌裝置的反應器內(nèi)依次進行的。 (1)工藝系統(tǒng)組成簡單，不設二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能，無污泥回流設備； (2)耐沖擊負荷，在一般情況下（包括工業(yè)污水處理）無需設置調(diào)節(jié)池； (3)反應推動力大,易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì); (4)運行操作靈活，通過適當調(diào)節(jié)各單元操作的狀態(tài)可

15、達到脫氮除磷的效果； (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運行指標可通過計算機加以控制，便于自控運行，易于維護管理。 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 (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)設備利用率低； (6)運行控制復雜； (7)不適用于大水量。 序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝的缺點第四節(jié) 活性污泥法的設計計算 活性污泥系統(tǒng)工藝設計 應把整個系統(tǒng)作為整體來考慮，包括曝氣池、二沉池、曝氣設備、回流設備等，甚至包括剩余污泥的處理處置。 主要設計

16、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)的工藝設計； （4） 供氧系統(tǒng)設計； （5）污泥回流設備設計。 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：成熟設計經(jīng)驗 工業(yè)廢水：試驗研究設計參數(shù)工藝流程的選擇 需要調(diào)查研究和收集的基礎資料： 1. 污水的水量水質(zhì)資料 水量關系到處理規(guī)模，多種方法分析計算，注意收集率和地下水滲入量； 水質(zhì)決定選用的處理流程和處理程度。 2. 接納污水的對象資料 3. 氣象水文資料 4. 污水處理廠廠址資料 廠址地形資料；廠址地質(zhì)資料。 5. 剩余污泥的出路調(diào)研 流程選擇是活性污泥設計中的首要問題，

17、關系到日后運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定可靠以及經(jīng)濟和環(huán)境效益，必須在詳盡調(diào)查的基礎上進行技術(shù)、經(jīng)濟比較，以得到先進合理的流程。曝氣池的計算：純經(jīng)驗方法勞倫斯（Lawronce）和麥卡蒂(McCarty)法有機物負荷率法麥金尼(McKinney)法有機物負荷率的兩種表示方法活性污泥負荷率LS（簡稱污泥負荷）曝氣區(qū)容積負荷率LV（簡稱容積負荷） 根據(jù)某種工藝的經(jīng)驗停留時間和經(jīng)驗去除率，確定曝氣池的水力停留時間。 例如：流量200m3/h，曝氣池進水BOD濃150mg/L, 出水要求為15mg/L，采用多點進水，求曝氣池容積。 多點進水經(jīng)驗去除率：85%90 經(jīng)驗停留時間：35h 取停留時間為4.5h，則曝氣池容積：

18、 V2004.5m3=900m3經(jīng)驗水力停留時間：t 污泥負荷率是指單位質(zhì)量活性污泥在單位時間內(nèi)所能承受的BOD5量，即:式中：Ls污泥負荷率,kg BOD5/（kgMLVSSd）; Q與曝氣時間相當?shù)钠骄M水流量，m3/d； S0曝氣池進水的平均BOD5值，mg/L； X曝氣池中的污泥濃度，mg/L。 污泥負荷率 容積負荷是指單位容積曝氣區(qū)在單位時間內(nèi)所能承受的BOD5量，即：式中：Lv容積負荷率，kg (BOD5)/(m3d)。容積負荷率根據(jù)上面任何一式可計算曝氣池的體積，即: S0和Q是已知的，X和L可參考教材中表145選擇。對于某些工業(yè)污水，要通過試驗來確定X和L值。污泥負荷率法應用方

19、便，但需要一定的經(jīng)驗。 勞倫斯和麥卡蒂法 1.曝氣池中基質(zhì)去除速率和微生物濃度的關系方程式中：ds/dt基質(zhì)去除率，即單位時間內(nèi)單位體積去除的基質(zhì)量，mg(BOD5)/(Lh)；K最大的單位微生物基質(zhì)去除速率，即在單位時間內(nèi)，單位微生物量去除的基質(zhì)，mg(BOD5)/(mgVSSh)；s微生物周圍的基質(zhì)濃度，mg(BOD5)/L；Ks飽和常數(shù)，其值等于基質(zhì)去除速率的1/2K時的基質(zhì)濃度，mg/L；x微生物的濃度，mg/L。 當Ks時，該方程可簡化為當Ks時，該方程可簡化為當曝氣池出水要求高時，常處于Ks狀態(tài) 勞倫斯和麥卡蒂法 2.微生物的增長和基質(zhì)的去除關系式 式中：y合成系數(shù)，mg(VSS)

20、/mg(BOD5)； Kd內(nèi)源代謝系數(shù)，h-1 。 上式表明曝氣池中的微生物的變化是由合成和內(nèi)源代謝兩方面綜合形成的。不同的運行方式和不同的水質(zhì)，y和Kd值是不同的。活性污泥法典型的系數(shù)值可參見下表： 這里的yobs實質(zhì)是扣除了內(nèi)源代謝后的凈合成系數(shù)，稱為表觀合成系數(shù)。y為理論合成系數(shù)。 也可以表達為勞倫斯和麥卡蒂法 3.完全混合曝氣池的計算模式 (1)曝氣池體積的計算qv進水流量；Qvw排除的剩余活性污泥流量；qvr污泥回流量；x 曝氣池中的微生物濃度；xe出流水中帶走的微生物濃度；xr回流污泥中的微生物濃度；s0進水基質(zhì)濃縮；s出流基質(zhì)濃度；V曝氣池體積。 微生物平均停留時間，又稱污泥齡，

21、是指反應系統(tǒng)內(nèi)的微生物全部更新一次所用的時間，在工程上，就是指反應系統(tǒng)內(nèi)微生物總量與每日排出的剩余微生物量的比值。以C表示，單位為d。 對上圖所示系統(tǒng)進行微生物量的物料平衡計算：整理后即得 污水中的x0很小,可以忽略不計,因而x0=0,在穩(wěn)定狀態(tài)下dx/dt=0且勞倫斯和麥卡蒂法 3.完全混合曝氣池的計算模式 (2)排出的剩余活性污泥量計算 根據(jù)yobs以及上面的物料平衡式可推得： 則剩余活性污泥量Px（以揮發(fā)性懸浮固體表示的剩余活性污泥量）為：勞倫斯和麥卡蒂法 3.完全混合曝氣池的計算模式 (3)確定所需的空氣量 有機物在生化反應中有部分被氧化，有部分合成微生物，形成剩余活性污泥量。因而所需

22、氧量為： 空氣中氧的含量為23.2,氧的密度為1.201kg/ 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。勞倫斯和麥卡蒂法 4.推流式曝氣池的計算模式 由于當前兩種形式的曝氣池實際效果差不多，因而完全混合的計算模式也可用于推流式曝氣池的計算。 處理污水量為21600m3/d，經(jīng)沉淀后的BOD5為250mg/L,希望處理后的出水BOD5為20mg/L。要求確定曝氣池的體積、排泥量和空氣量。經(jīng)研究，還確立下列條件： （1）污水溫度為20； （2）曝氣池中混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）同混合液懸浮固體（MLSS）之比為0.8； （3）回流污泥SS濃度為10000mg

23、/L； （4）曝氣池中MLSS為3500 mg/L； （5）設計的c為10d； （6）出水中含有22mg/L生物固體，其中65是可生化的； （7）污水中含有足夠的生化反應所需的氧、磷和其他微量元素； （8）污水流量的總變化系數(shù)為2.5。 例解 確定出水中懸浮固體的BOD5 ： (a)懸浮固體中可生化的部分為0.6522 mg/L =14.2mg/L (b)可生化懸浮固體的最終BODL 0.65221.4 mg/L 20.3mg/L (c)可生化懸浮固體的BODL為BOD50.6820.3 mg/L13.8mg/L (d)確定經(jīng)曝氣池處理后的出水溶解性BOD5 ，即s 20 mg/Ls13.8

24、mg/L s6.2 mg/L 計算處理效率E ： 若沉淀池能去除全部懸浮固體，則處理效率可達1.估計出水中溶解性BOD5的濃度出水中總的BOD5出水中溶解性的BOD5出水中懸浮固體的BOD5已知則：解2.計算曝氣池的體積解3.計算每天排除的剩余活性污泥量 計算yobs計算排除的以揮發(fā)性懸浮固體計的污泥量計算排除的以SS計的污泥量解4.計算回流污泥比r 曝氣池中VSS濃度3500mg/L回流污泥VSS濃度8000mg/L解5.計算曝氣池的水力停留時間 解6.計算曝氣池所需的空氣量 (1)生化反應中含碳有機物全部生化所需的氧量:所需氧量(7744-1.421645.7) kg/d 5407.1 k

25、g/d 首先計算曝氣池所需的氧量 (2)生化反應所需氧量:解6.計算曝氣池所需的空氣量 (1)若空氣密度為1.201kg/m3,空氣中含有的氧量為23.2，則所需的理論空氣量為： (2)實際所需的空氣量為: 其次根據(jù)所需的氧量計算相應的空氣量 (3)設計所需的空氣量為: 麥金尼(McKinney)法1.麥氏認為污水中污染物的狀態(tài)和組成可圖示如下 污染物懸浮固體污染物（包括膠體）溶解性污染物 無機懸浮固體污染物有機懸浮固體污染物 無機溶解性污染物 有機溶解性污染物 不可生物降解有機懸浮固體污染物 可生物降解的有機懸浮固體污染物 可生物降解的有機物 不可生物降解有機物 污染物的吸附轉(zhuǎn)化情況廢水中的

26、污染物無機懸浮固體污染物 不可生物降解有機懸浮固體污染物 可生物降解有機懸浮固體污染物 可生物降解的有機溶解性污染物 無機溶解性污染物 不可生物降解有機溶解性污染物 基本吸附于微生物表面混入污泥 轉(zhuǎn)化為新的微生物機體和CO2、H2O部分轉(zhuǎn)移到新的生物機體中 部分留于廢水中基本留于廢水中活性污泥法過程中污染物吸附轉(zhuǎn)化定量關系的要點 (1)在良好的狀態(tài)下，無機和不可降解的懸浮固體經(jīng)活性污泥法處理，基本上被微生物吸附，其量不變。 (2)對于城市生活污水，其中可生物降解的有機物量約為2/3轉(zhuǎn)化為微生物細胞，1/3氧化為CO2和水。氧化過程釋放的能量供微生物繁殖和活動之需。 (3)活性污泥法統(tǒng)中，既存在

27、著有機物質(zhì)的代謝和微生物的增長繁殖，也存在著細胞物質(zhì)的自身代謝和微生物之間通過食物鏈進行的代謝過程。 (4)由于內(nèi)源代謝產(chǎn)物的不可生物降解性，使可生物降解有機物的化學需氧量CODB不等于完全生化需氧量BODL 。 (5)各種形態(tài)的活性污泥的細胞組成基本相同。根據(jù)分析，其組成可用C5H9O2.5N或C5H7NO2表示。 麥金尼(McKinney)法2.完全混合曝氣池中的基質(zhì)去除率方程 基質(zhì)去除率方程: (1)當有機物完全處理時，出流中的BOD5很低，Ks s, 則上式變?yōu)椋?(2)在完全混合曝氣池中的混合液是均勻的，因而有機物在曝氣池中的代謝速率是均勻的，則： 式中：Km代謝速率系數(shù)， Km隨水

28、溫變化。當水溫為20時，城市污水的Km15/h；當水溫為10時，Km7.5/h；當水溫為30時，Km=30/h。上述規(guī)律適用于535的溫度范圍。 麥金尼(McKinney)法3.混合液懸浮固體濃度的計算混合液的懸浮固體,即活性污泥的組成部分活性細胞Ma內(nèi)源代謝殘留的微生物有機體Me未代謝的不可生化的有機懸浮固體Mi無機懸浮固體Mii 混合液揮發(fā)性懸浮固體MLVSS混合液懸浮固體MLSS活性污泥各組成部分的計算對完全混合曝氣池進行物料平衡，得：Mi在處理過程中不發(fā)生反應，而隨C累積：式中：MiOt 小時內(nèi)污水流入曝氣池中的不可生化的有機懸浮固體量。麥金尼(McKinney)法4.出流污水的BOD

29、5計算 式中：Eff表示出流，M表示MLSS。 出流污水中的可降解有機物包括兩部分出流污水BOD5：溶解于水中的隨水從二沉池漂出的污泥即Ma中的麥金尼(McKinney)法5.需氧速率 曝氣池中氧的用途代謝基質(zhì)內(nèi)源代謝需氧速率為二部分之和 麥金尼(McKinney)法 麥氏認為上面完全混合曝氣池體積的計算式同樣可以用于推流的計算，但活性污泥中各組分的計算則要根據(jù)供氧的情況來確定。 設城市污水廠的BOD5為200mg/L，SS為200mg/L,其中80為VSS，VSS中40為不可降解的惰性物質(zhì)。污水經(jīng)過初次沉淀后，BOD5的去除率為30，SS的去除率為60，污水最大流量為420m3/h，要求處理

30、后出流的SS為20mg/L左右，BOD5小于10mg/L。計算曝氣池的體積和需氧量。 例解 若出水BOD5為7 mg/L，一般曝氣池的MLSS為2000 mg/L，其中Ma35左右，則可以計算出流中溶解性BOD5為：曝氣池體積為：1.計算曝氣池的體積解2.計算MLSS 泥齡c一般為t的20倍，故采用5d，即120h，所以:(1) Ma的計算解2.計算MLSS (2)Me的計算解2.計算MLSS (3)Mi的計算解2.計算MLSS (4)Mii的計算解2.計算MLSS (5)MLSS的計算解3.計算理論需氧速率 每天的理論需氧量為：第五節(jié) 二次沉淀池 二次沉淀池的功能要求1.澄清（固液分離）2.

31、污泥濃縮（使回流污泥的含水率降低，回流污泥的體積減少）二沉池的實際工作情況 （1）二沉池中普遍存在著四個區(qū)：清水區(qū)、絮凝區(qū)、成層沉降區(qū)、壓縮區(qū)。兩個界面：泥水界面和壓縮界面。 （2）混合液進入二沉池以后，立即被稀釋，固體濃度大大降低，形成一個絮凝區(qū)。絮凝區(qū)上部是清水區(qū)，兩者之間有一泥水界面。 （3）絮凝區(qū)后是一個成層沉降區(qū)，在此區(qū)內(nèi)，固體濃度基本不變，沉速也基本不變。絮凝區(qū)中絮凝情況的優(yōu)劣，直接影響成層沉降區(qū)中泥花的形態(tài)、大小和沉速。 （4）靠近池底處形成污泥壓縮區(qū)。二沉池的實際工作情況 二沉池的澄清能力與混合液進入池后的絮凝情況密切相關，也與二沉池的表面面積有關。 二沉池的濃縮能力主要與污泥

32、性質(zhì)及泥斗的容積有關。 對于沉降性能良好的活性污泥，二沉池的泥斗容積可以較小?；驹矶纬恋沓氐臉?gòu)造和計算二次沉淀池在構(gòu)造上要注意以下特點： （1）二次沉淀池的進水部分，應使布水均勻并造成有利于絮凝的條件，使泥花結(jié)大。 （2）二沉池中污泥絮體較輕,容易被出流水挾走,要限制出流堰處的流速,使單位堰長的出水量不超過10m3/（m h）。 （3）污泥斗的容積，要考慮污泥濃縮的要求。在二沉池內(nèi)，活性污泥中的溶解氧只有消耗，沒有補充，容易耗盡。缺氧時間過長可能影響活性污泥中微生物的活力，并可能因反硝化而使污泥上浮，故濃縮時間一般不超過2h。二次沉淀池的容積計算方法可用下列兩個公式反映：式中：A澄清區(qū)表

33、面積，m2；qv廢水設計流量，用最大時流量，m3/h；u沉淀效率參數(shù)，m3/（m2h）或m/h；V污泥區(qū)容積，m3；r最大污泥回流比；t污泥在二次沉淀池中的濃縮時間，h。 二次沉淀池的構(gòu)造和計算第六節(jié) 活性污泥法系統(tǒng)設計和運行中的一些重要問題水力負荷有機負荷微生物濃度曝氣時間微生物平均停留時間（MCRT）氧傳遞速率回流污泥濃度回流污泥率曝氣池的構(gòu)造十、pH和堿度十一、溶解氧濃度十二、污泥膨脹及其控制流向污水廠的流量變化 一、水 力 負 荷 一天內(nèi)的流量變化隨季節(jié)的流量變化雨水造成的流量變化泵的選擇不當造成的流量變化水力負荷的變化影響活性污泥法系統(tǒng)的曝氣池和二次沉淀池。當流量增大時，污水在曝氣池

34、內(nèi)的停留時間縮短，影響出水質(zhì)量，同時影響曝氣池的水位。若為機械表面曝氣機，由于水面的變化，它的運行就變得不穩(wěn)定。對二次沉淀池為水力影響。 一、水 力 負 荷 二、有機負荷率N 污泥負荷率N和MLSS的設計值采用得大一些，曝氣池所需的體積可以小一些。但出水水質(zhì)要降低，而且使剩余污泥量增多，增加了污泥處置的費用和困難，同時，整個處理系統(tǒng)較不耐沖擊，造成運行中的困難。為避免剩余污泥處置上的困難和保持污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，可以采用低的污泥負荷率（0.1），把曝氣池建得很大，這就是延時曝氣法。 曝氣區(qū)容積的計算，設計中要考慮的主要問題是如何確定污泥負荷率N和MLSS的設計值。 三、微生物濃度 在設計中

35、采用高的MLSS并不能提高效益，原因如下： 其一，污泥量并不就是微生物的活細胞量。曝氣池污泥量的增加意味著泥齡的增加，泥齡的增加就使污泥中活細胞的比例減小。 其二，過高的微生物濃度使污泥在后續(xù)的沉淀池中難以沉淀，影響出水水質(zhì)。 其三，曝氣池污泥的增加，就要求曝氣池中有更高的氧傳遞速率，否則，微生物就受到抑制，處理效率降低。采用一定的曝氣設備系統(tǒng)，實際上只能夠采用相應的污泥濃度，MLSS的提高是有限度的。 四、曝 氣 時 間 在通常情況下，城市污水的最短曝氣時間為3h或更長些，這和滿足曝氣池需氧速率有關。 當曝氣池做得較小時，曝氣設備是按系統(tǒng)的負荷峰值控制設計的。這樣，在非高峰時間，供氧量過大，

36、造成浪費，設備的能力不能得到充分利用。 若曝氣池做得大些，可降低需氧速率，同時由于負荷率的降低，曝氣設備可以減小，曝氣設備的利用率得到提高。 五、微生物平均停留時間(MCRT)(又稱泥齡) 微生物平均停留時間至少等于水力停留時間，此時，曝氣池內(nèi)的微生物濃度很低，大部分微生物是充分分散的。 微生物的停留時間應足夠長，促使微生物能很好地絮凝，以便重力分離，但不能過長，過長反而會使絮凝條件變差。 微生物平均停留時間還有助于說明活性污泥中微生物的組成。世代時間長于微生物平均停留時間的那些微生物幾乎不可能在該活性污泥中繁殖。 六、氧 傳 遞 速 率 氧傳遞速率要考慮二個過程要提高氧的傳遞速率氧傳遞到水中

37、氧真正傳遞到微生物的膜表面必須有充足的氧量必須使混合液中的懸浮固體保持懸浮狀態(tài)和紊動條件七、回流污泥濃度 回流污泥濃度是活性污泥沉降特性和回流污泥回流速率的函數(shù)。 按右圖進行物料衡算，可推得下列關系式：式中：sa曝氣池中的MLSS,mg/L;sr回流污泥的懸浮固體濃度,mg/L;r 污泥回流比。 根據(jù)上式可知，曝氣池中的MLSS不可能高于回流污泥濃度，兩者愈接近，回流比愈大。限制MLSS值的主要因素是回流污泥的濃度。 衡量活性污泥的沉降濃縮特性的指標，它是指曝氣池混合液沉淀30min后，每單位質(zhì)量干泥形成的濕泥的體積，常用單位是mL/g。 （1）在曝氣池出口處取混合液試樣； （2）測定MLSS

38、（g/L）； （3）把試樣放在一個1000mL的量筒中沉淀30min，讀出活性污泥的體積（mL）； （4）按下式計算：活性污泥體積指數(shù)SVISVI的測定七、回流污泥濃度 八、污泥回流率 高的污泥回流率增大了進入沉淀池的污泥流量，增加了二沉池的負荷，縮短了沉淀池的沉淀時間，降低了沉淀效率，使未被沉淀的固體隨出流帶走。 活性污泥回流率的設計應有彈性，并應操作在可能的最低流量。這為沉淀池提供了最大穩(wěn)定性。九、曝氣池的構(gòu)造 推流式曝氣池完全混合式曝氣池示蹤劑的研究表明：推流式曝氣池的縱向混合很嚴重氧消耗率的數(shù)據(jù)表明：氧的傳遞受到限制處理量小時，只配有一個機械曝氣機，很容易圍繞曝氣機形成混合區(qū)處理量大時，曝氣池也相應增大，曝氣池不是充分完全混合的十、pH和堿度 活性污泥pH通常為6.58.5。 pH之所以能保持在這個范圍，是由于污水中的蛋白質(zhì)代謝后產(chǎn)生碳酸銨堿度和從天然水中帶來的堿度所致。 工業(yè)污水中經(jīng)常缺少蛋白質(zhì)，因而產(chǎn)生pH過低的問題。工業(yè)廢水中的有機酸通常在進入曝氣池前進行中和。 生活污水中有足夠的堿度使pH保持在較好的水平。 十一、溶解氧濃度 通常溶解氧濃度不是一個關鍵因素，除非溶解氧濃度跌落到接近于零。只要細菌能獲得所需要的溶解氧來進行代謝，其代謝速率就不受溶解氧的影響。 一般認為混合液中溶解