水污染控制工程第十二章活性污泥法演示文稿

水污染控制工程第十二章活性污泥法演示文稿當(dāng)前第1頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)第一節(jié)基本概念

當(dāng)前第2頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)什么是活性污泥？由細(xì)菌、菌膠團(tuán)、原生動物、后生動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。當(dāng)前第3頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)活性污泥的性質(zhì)顏色黃褐色狀態(tài)似礬花絮絨顆粒味道土腥味相對密度曝氣池混合液：1.002～1.003回流污泥：1.004～1.00620～100cm2/mL比表面積當(dāng)前第4頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)細(xì)菌：以異養(yǎng)型原核生物(細(xì)菌)為主，數(shù)量107～108個/mL，自養(yǎng)菌數(shù)量略低。其優(yōu)勢菌種：產(chǎn)堿桿菌屬等，它是降解污染物質(zhì)的主體，具有分解有機(jī)物的能力。真菌：由細(xì)小的腐生或寄生菌組成，具分解碳水化合物，脂肪、蛋白質(zhì)的功能，但絲狀菌大量增殖會引發(fā)污泥膨脹。微生物組成特征（一）當(dāng)前第5頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)微生物組成特征（二）原生動物：肉足蟲，鞭毛蟲和纖毛蟲3類，捕食游離細(xì)菌。其出現(xiàn)的順序反映了處理水質(zhì)的好壞（這里的好壞是指有機(jī)物的去除），最初是肉足蟲，繼之鞭毛蟲和游泳型纖毛蟲；當(dāng)處理水質(zhì)良好時出現(xiàn)固著型纖毛蟲，如鐘蟲、等枝蟲、獨(dú)縮蟲、聚縮蟲、蓋纖蟲等。后生動物(主要指輪蟲、線蟲、甲殼蟲如水騷類），捕食菌膠團(tuán)和原生動物，是水質(zhì)穩(wěn)定的標(biāo)志。當(dāng)前第6頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)產(chǎn)堿桿菌當(dāng)前第7頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)絲狀菌當(dāng)前第8頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)草履蟲當(dāng)前第9頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)游泳型纖毛蟲當(dāng)前第10頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)鐘蟲當(dāng)前第11頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)固著型纖毛蟲當(dāng)前第12頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)輪蟲當(dāng)前第13頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)線蟲當(dāng)前第14頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)曝氣池當(dāng)前第15頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)當(dāng)前第16頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)曝氣池出水堰當(dāng)前第17頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)曝氣池混合液配水進(jìn)入二沉池當(dāng)前第18頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)生物量分析：處理生活污水的活性污泥MLVSS:70%NVSS:30%

MLSS表示懸浮固體物質(zhì)總量，MLVSS揮發(fā)性固體成分表示有機(jī)物含量，MLNVSS灼燒殘量，表示無機(jī)物含量。MLVSS包含了微生物量，但不僅是微生物的量，由于測定方便，目前還是近似用于表示微生物的量。當(dāng)前第19頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)污泥沉降比：SV活性污泥的沉降濃縮性能取混合液至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。通常，曝氣池混合液的沉降比正常范圍為15％-30%。當(dāng)前第20頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)污泥體積指數(shù)：SVISV不能確切表示污泥沉降性能，故人們想起用單位干泥形成濕泥時的體積來表示污泥沉降性能，簡稱污泥指數(shù)，單位為mL/g。當(dāng)前第21頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)在一定的污泥量下，SVI反映了活性污泥的凝聚沉淀性。如SVI較高，表示SV值較大、沉淀性較差；如SVI較小，污泥顆粒密實，污泥無機(jī)化程度高，沉淀性好。但是，如SVI過低，則污泥礦化程度高，活性及吸附性都較差。通常，當(dāng)SVI為100~150，沉淀性能良好；而當(dāng)SVI＞200時，沉淀性較差，污泥易膨脹。但根據(jù)廢水性質(zhì)不同，這個指標(biāo)也有差異。如廢水溶解性有機(jī)物含量高時，正常的SVI值可能較高；相反，廢水中含無機(jī)性懸浮物較多時，正常有的SVI值可能較低。當(dāng)前第22頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)活性污泥法的基本流程當(dāng)前第23頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)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，對有機(jī)物的降解（去除）過程可分為兩個階段：吸附階段穩(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。當(dāng)前第24頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)活性污泥降解污水中有機(jī)物的過程污水與污泥混合曝氣后BOD的變化曲線當(dāng)前第25頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)對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：污水中的有機(jī)物殘留在污水中的有機(jī)物從污水中去除的有機(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P105當(dāng)前第26頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)曲線①反映污水中有機(jī)物的去除規(guī)律；曲線②反映活性污泥利用有機(jī)物的規(guī)律；曲線③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)物的去除在較短時間(圖中是5h左右)內(nèi)就基本完成了(見曲線①)；污水中的有機(jī)物先是轉(zhuǎn)移到(吸附)污泥上(見曲線③),然后逐漸為微生物所利用(見曲線②)；吸附作用在相當(dāng)短的時間(圖中是45min左右)內(nèi)就基本完成了(見曲線③)；微生物利用有機(jī)物的過程比較緩慢(見曲線②)。當(dāng)前第27頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)第二節(jié)活性污泥法的發(fā)展

當(dāng)前第28頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)一、活性污泥法曝氣反應(yīng)池的基本形式推流式（PF）完全混合式封閉環(huán)流式序批式當(dāng)前第29頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)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（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)展與演變有機(jī)物去除和氨氮硝化當(dāng)前第30頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)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(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。漸減曝氣當(dāng)前第31頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)漸減曝氣當(dāng)前第32頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)把入流的一部分從池端引入到池的中部分點(diǎn)進(jìn)水。階段（分步）曝氣分步曝氣示意圖當(dāng)前第33頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)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)。完全混合的概念當(dāng)前第34頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)（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(fù)荷時，池液的組成變化也較小，因為驟然增加的負(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）池液里各個部分的需氧量比較均勻。完全混合法的特征完全混合法當(dāng)前第35頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)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，就可獲得較高的氧傳遞速率。1953年派斯維爾（Pasveer）的研究：氧在10℃靜止水中的傳遞特征，如下圖所示。當(dāng)前第36頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)淺層曝氣擴(kuò)散器的深度以在水面以下0.6～0.8m范圍為宜，可以節(jié)省動力費(fèi)用，動力效率可達(dá)1.8～2.6kg（O2）/kW·h。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1/4~1/6左右，約10kPa，故電耗略有下降。曝氣池水深一般3～4m，深寬比1.0～1.3，氣量比30～40m3/（m3水.h）。淺層池適用于中小型規(guī)模的污水廠。當(dāng)前第37頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)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。曝氣池中的MLSS約為300～500mg/L，曝氣時間比較短，約為2～3h，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(fù)荷曝氣或變形曝氣當(dāng)前第38頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)延時曝氣的特點(diǎn)：曝氣時間很長，達(dá)24h甚至更長，MLSS較高，達(dá)到3000～6000mg/L；活性污泥在時間和空間上部分處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，剩余污泥少而穩(wěn)定，無需消化，可直接排放；適用于污水量很小的場合，近年來，國內(nèi)小型污水處理系統(tǒng)多有使用。延時曝氣當(dāng)前第39頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)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(shè)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0.25～0.3m/s，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。氧化溝當(dāng)前第40頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)吸附－生物降解工藝（AB法）當(dāng)前第41頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)A級以高負(fù)荷或超高負(fù)荷運(yùn)行，B級以低負(fù)荷運(yùn)行，A級曝氣池停留時間短，30～60min，B級停留時間2～4h。該系統(tǒng)不設(shè)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(dú)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(fù)荷和pH變化的能力。該工藝還可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)實力進(jìn)行分期建設(shè)。吸附－生物降解工藝（AB法）當(dāng)前第42頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)項目段推薦設(shè)計參數(shù)容積負(fù)荷(kgBOD5/(m3d)AB6~10≤0.9污泥負(fù)荷(kgBOD5/(kgMLSS?d)AB2~5≤0.3泥齡/dAB0.3~0.515~20曝氣時間/hAB0.5~0.752~4沉淀時間/hAB1~22~4BOD5去除率/%AAB45~5590~95AB兩段的主要工藝參數(shù)對比及推薦取值當(dāng)前第43頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)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(shè)有曝氣或攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)依次進(jìn)行的。

當(dāng)前第44頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)(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)時間上呈推流式,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)具有較好的脫氮除磷效果。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)當(dāng)前第45頁\共有172頁\編于星期日\4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)行控制相對復(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)當(dāng)前第46頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)(1)生物選擇器(2)缺氧區(qū)(3)好氧區(qū)(4)回流污泥和剩余污泥(5)潷水器循環(huán)式活性污泥法工藝1530CASS(CAST/CASP)工藝設(shè)計回流污泥當(dāng)前第47頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)第三節(jié)活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)活性污泥法動力學(xué)模型勞倫斯（Lawrence）和麥卡蒂(McCarty)模型Eckenfelder模型麥金尼(McKinney)模型底物降解速率與底物濃度、生物量等因素之間的關(guān)系微生物增殖速率與底物濃度、生物量等因素之間的關(guān)系當(dāng)前第48頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)一、建立模型的假設(shè)（1）曝氣池處于完全混合狀態(tài)（2）進(jìn)水中微生物可忽略（3）全部可生物降解的底物處于完全溶解狀態(tài)（4）系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)（5）二沉池中沒有微生物活動（6）二沉池中沒有污泥積累，泥水分離良好當(dāng)前第49頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)進(jìn)水QS0X0Se、X、V曝氣池二沉池剩余污泥回流污泥系統(tǒng)邊界RQ、Se、XRQW、Se、XR(Q-QW)、Se、Xe出水（1+R）QSe、XQW、Se、X剩余污泥完全混合活性污泥法系統(tǒng)的典型流程當(dāng)前第50頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)二、勞倫斯和麥卡蒂

（Lawrence－McCarty)模型污泥齡（SRT）SRT：曝氣池中污泥全部更新一次所需要的時間。當(dāng)前第51頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)（一）在穩(wěn)態(tài)下，作系統(tǒng)活性污泥的物料平衡：活性污泥的凈增長速率，gMLVSS/（m3d）當(dāng)前第52頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)通過控制污泥齡，可以控制微生物的比增長速率當(dāng)前第53頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)代入當(dāng)前第54頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)出水有機(jī)物濃度僅僅是污泥齡和動力學(xué)參數(shù)的函數(shù)，與進(jìn)水有機(jī)物濃度無關(guān)。當(dāng)前第55頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)（二）在穩(wěn)態(tài)下，作曝氣池底物的物料平衡：當(dāng)前第56頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)活性污泥濃度與進(jìn)出水水質(zhì)、污泥泥齡和動力學(xué)參數(shù)密切相關(guān)。當(dāng)前第57頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)Lawrence、McCarty導(dǎo)出的活性污泥數(shù)學(xué)模型當(dāng)前第58頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)第四節(jié)氣體傳遞原理和曝氣設(shè)備當(dāng)前第59頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)活性污泥法的三個要素構(gòu)成一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥；二是污水中的有機(jī)物，它是處理對象，也是微生物的食料；三是溶解氧，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。當(dāng)前第60頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)氣體傳遞原理

雙膜理論的基點(diǎn)是認(rèn)為在氣液界面存在著二層膜（即氣膜和液膜）這一物理現(xiàn)象。這兩層薄膜使氣體分子從一相進(jìn)入另一相時受到了阻力。當(dāng)氣體分子從氣相向液相傳遞時，若氣體的溶解度低，則阻力主要來自液膜。當(dāng)前第61頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計算曝氣擴(kuò)散設(shè)備堵塞系數(shù)（0.65～0.9）在穩(wěn)定條件下，氧的轉(zhuǎn)移速率等于活性污泥微生物的需氧速率（Rr）氣壓修正系數(shù)=當(dāng)?shù)貧鈮?標(biāo)準(zhǔn)大氣壓總傳質(zhì)系數(shù)當(dāng)前第62頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)

KLa值受污水水質(zhì)的影響，把用于清水測出的值用于污水，要采用修正系數(shù)α，同樣清水的cs0值要用于污水要乘以系數(shù)β，因而上式變?yōu)椋寒?dāng)前第63頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)在標(biāo)準(zhǔn)條件下，轉(zhuǎn)移到一定體積脫氧清水中總氧量（OS，單位：kg/h）為：而在實際情況下，同樣的曝氣系統(tǒng)設(shè)備，能夠轉(zhuǎn)移到同樣體積曝氣池混合液中總氧量（O2，kg/h）為：當(dāng)前第64頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)根據(jù)生化過程計算實際需氧量O2換算為OS根據(jù)氧利用效率EA計算供氣量GS當(dāng)前第65頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)曝氣系統(tǒng)需要的供氣量GS（m3/h）：風(fēng)機(jī)工作臺數(shù)＜3，1臺備用風(fēng)機(jī)工作臺數(shù)≥4，2臺備用（備用風(fēng)機(jī)同時可用于高峰負(fù)荷時補(bǔ)充供氣量）當(dāng)前第66頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)鼓風(fēng)機(jī)的選型主要依據(jù)：風(fēng)壓單機(jī)風(fēng)量根據(jù)擴(kuò)散設(shè)備的淹沒水深及風(fēng)壓損失、風(fēng)管的壓力損失、管道中調(diào)節(jié)閥門等配件的局部壓力損失等確定p=H+Hd+Hf+安全壓頭當(dāng)前第67頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)機(jī)械曝氣的選型如泵型葉輪的充氧量與葉輪直徑及葉輪線速度的關(guān)系：QS－在標(biāo)準(zhǔn)條件下脫氧清水中的充氧量，kg/hυ－葉輪線速度，m/sD－葉輪直徑K－池型修正系數(shù)當(dāng)前第68頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)曝氣設(shè)備鼓風(fēng)曝氣機(jī)械曝氣空氣凈化器鼓風(fēng)機(jī)

空氣輸配管系統(tǒng)擴(kuò)散器豎式曝氣機(jī)表面曝氣機(jī)臥式曝氣機(jī)當(dāng)前第69頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)高速單級鼓風(fēng)機(jī)曝氣系統(tǒng)的組成

當(dāng)前第70頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)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曝氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和防止擴(kuò)散器阻塞。當(dāng)前第71頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的組成過濾器與進(jìn)口消音器過濾器壓力損失監(jiān)測當(dāng)前第72頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)鼓風(fēng)機(jī)旁通與旁通消音器當(dāng)前第73頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)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當(dāng)前第74頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)常用鼓風(fēng)機(jī)形式

1.容積式風(fēng)機(jī):羅茨鼓風(fēng)機(jī)、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)當(dāng)前第75頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)2.單級高速離心鼓風(fēng)機(jī)丹麥HV-Turbo風(fēng)機(jī)英國Howden風(fēng)機(jī)常用鼓風(fēng)機(jī)形式當(dāng)前第76頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)常用鼓風(fēng)機(jī)形式

美國PowerMizer多級風(fēng)機(jī)當(dāng)前第77頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)多極離心風(fēng)機(jī)離心鼓風(fēng)機(jī)外型當(dāng)前第78頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)離心鼓風(fēng)機(jī)房當(dāng)前第79頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)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)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)計要求，配備必要的手動閥和電動調(diào)節(jié)閥門。當(dāng)前第80頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)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?？諝廨斉涔芟到y(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)散器的類型當(dāng)前第81頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)穿孔曝氣管當(dāng)前第82頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)膜片式微孔曝氣器當(dāng)前第83頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)微孔曝氣設(shè)備當(dāng)前第84頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)微孔曝氣盤當(dāng)前第85頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)ZDB型振動曝氣器當(dāng)前第86頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)KBB型可變微孔曝氣器當(dāng)前第87頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)微孔曝氣器實際安裝情況當(dāng)前第88頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)微孔曝氣管當(dāng)前第89頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)微孔曝氣設(shè)備測試當(dāng)前第90頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)微孔曝氣設(shè)備安裝當(dāng)前第91頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)微孔曝氣設(shè)備的清水檢驗當(dāng)前第92頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)微孔曝氣設(shè)備的運(yùn)行狀況當(dāng)前第93頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)機(jī)械曝氣：表面曝氣機(jī)

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,從而不斷更新氣液接觸面,不斷吸氧；(2)曝氣設(shè)備旋轉(zhuǎn)時在周圍形成水躍，并把液體拋向空中，劇烈攪動而卷進(jìn)空氣；(3)曝氣設(shè)備高速旋轉(zhuǎn)時，在后側(cè)形成負(fù)壓區(qū)而吸入空氣。當(dāng)前第94頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)機(jī)械曝氣：表面曝氣機(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)動軸與水面平行,主要用于氧化溝。豎式曝氣機(jī)臥式曝氣刷當(dāng)前第95頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)泵形倒傘形平板形當(dāng)前第96頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)傘形曝氣器當(dāng)前第97頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)當(dāng)前第98頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)倒傘形機(jī)械曝氣器當(dāng)前第99頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)表面曝氣機(jī)當(dāng)前第100頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)沉水曝氣機(jī)當(dāng)前第101頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)曝氣轉(zhuǎn)刷當(dāng)前第102頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)當(dāng)前第103頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)水平軸曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤當(dāng)前第104頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)測試中的曝氣轉(zhuǎn)碟當(dāng)前第105頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)射流曝氣器當(dāng)前第106頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)當(dāng)前第107頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)當(dāng)前第108頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)當(dāng)前第109頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)當(dāng)前第110頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)當(dāng)前第111頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)當(dāng)前第112頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)當(dāng)前第113頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)

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）/（L·h）。充氧能力（或動力效率）：即每消耗1kW·h動力能傳遞到水中的氧量（或氧傳遞速率）,單位為kg（O2）/（kW·h）。氧利用率：通過鼓風(fēng)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％。當(dāng)前第114頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)曝氣設(shè)備性能當(dāng)前第115頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)注意：各類曝氣設(shè)備除了要滿足充氧要求外，還應(yīng)滿足最低混合強(qiáng)度要求：采用鼓風(fēng)曝氣，處理1m3污水的曝氣量≥3m3；如曝氣池水位較深，則可以按最低曝氣強(qiáng)度（每單位池底面積、單位時間內(nèi)的曝氣量）控制：大中氣泡擴(kuò)散器：1.2m3/（m2·h）小氣泡擴(kuò)散器：2.2m3/（m2·h）機(jī)械曝氣：混合池功率≥25W/m3；氧化溝≥15W/m3當(dāng)前第116頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)第五節(jié)去除有機(jī)污染物的

活性污泥法過程設(shè)計設(shè)計計算任務(wù)確定工藝流程選擇曝氣池的類型計算曝氣池的容積確定污泥回流比計算所需供氧量曝氣設(shè)備選擇剩余污泥量計算主要依據(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)計經(jīng)驗工業(yè)廢水：試驗研究設(shè)計參數(shù)當(dāng)前第117頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)一、曝氣池容積設(shè)計計算污泥泥齡法有機(jī)物負(fù)荷法當(dāng)前第118頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)1.有機(jī)物負(fù)荷法活性污泥負(fù)荷LS（簡稱污泥負(fù)荷）曝氣區(qū)容積負(fù)荷率LV（簡稱容積負(fù)荷）當(dāng)前第119頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)

污泥負(fù)荷率是指單位質(zhì)量活性污泥在單位時間內(nèi)所承受的BOD5量，即:式中：Ls——污泥負(fù)荷率,kgBOD5/（kgMLVSS·d）;

Q——與曝氣時間相當(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，mg/L。污泥負(fù)荷當(dāng)前第120頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)

容積負(fù)荷是指單位容積曝氣區(qū)在單位時間內(nèi)所承受的BOD5量，即：式中：Lv——容積負(fù)荷率，kg(BOD5)/(m3·d)。容積負(fù)荷當(dāng)前第121頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)根據(jù)上面任何一式可計算曝氣池的體積，即:Q和S0是已知的，X、LS、LV可參考教材中P118表12-1選擇。對于某些工業(yè)污水，要通過試驗來確定X、LS、LV。污泥負(fù)荷率法應(yīng)用方便，但需要一定的經(jīng)驗。當(dāng)前第122頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)Note：《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014-2006)當(dāng)前第123頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)2.污泥泥齡法P124當(dāng)前第124頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)二、剩余污泥量計算

1.按污泥齡計算每天排出的總固體量，gVSS/d當(dāng)前第125頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)2.根據(jù)污泥產(chǎn)率系數(shù)或表觀產(chǎn)率系數(shù)計算或：P142當(dāng)前第126頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)三、需氧量設(shè)計計算經(jīng)活性污泥代謝活動被降解的有機(jī)污染物（BOD5）量，kg/m3當(dāng)前第127頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)注：考慮硝化耗氧微生物細(xì)胞的耗氧當(dāng)量(+4.57NNOr)BOD5=0.68BODL當(dāng)前第128頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)推流式曝氣池的計算模式

由于當(dāng)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。

當(dāng)前第129頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)第六節(jié)脫N除P活性污泥法

工藝及其設(shè)計當(dāng)前第130頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)一、生物脫N工藝1、傳統(tǒng)(Barth)三級脫氮工藝

當(dāng)前第131頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)該工藝是將有機(jī)物氧化，硝化及反硝化段獨(dú)立開來，每一部分都有其自己的沉淀池和各自獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)。使除碳，硝化和反硝化在各自的反應(yīng)器中進(jìn)行，并分別控制在適宜的條件下運(yùn)行，處理效率高。由于反硝化段設(shè)置在有機(jī)物氧化和硝化段之后，主要靠內(nèi)源呼吸碳源進(jìn)行反硝化，效率很低，所以必須在反硝化段投加外加碳源來保證高效穩(wěn)定的反硝化反應(yīng)。當(dāng)前第132頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)隨著對硝化反應(yīng)機(jī)理認(rèn)識的加深，將有機(jī)物氧化和硝化合并成一個系統(tǒng)以簡化工藝，從而形成二段生物脫氮工藝成為現(xiàn)實。各段同樣有其自己的沉淀及污泥回流系統(tǒng)。除碳和硝化作用在一個反應(yīng)器中進(jìn)行時，設(shè)計的污泥負(fù)荷率要低，水力停留時間和泥齡要長，否則，硝化作用要降低。在反硝化段仍需要外加碳源來維持反硝化的順利進(jìn)行。（注：硝化菌的世代時間為3～10d）當(dāng)前第133頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)2.當(dāng)前第134頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)3.缺氧－好氧工藝（前置反硝化，又叫A/O工藝）當(dāng)前第135頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)堿當(dāng)前第136頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)反硝化反應(yīng)以污水中的有機(jī)物為碳源，曝氣池中含有大量硝酸鹽的回流混合液，在缺氧池中進(jìn)行反硝化脫氮。在反硝化反應(yīng)中產(chǎn)生的堿度可補(bǔ)償硝化反應(yīng)中所消耗的堿度的50％左右。該工藝流程簡單，無需外加碳源，因而基建費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用較低，脫氮效率一般在70％左右；但由于出水中含有一定濃度的硝酸鹽，在二沉池中，有可能進(jìn)行反硝化反應(yīng)，造成污泥上浮，影響出水水質(zhì)。當(dāng)前第137頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)3.后置缺氧－好氧生物脫N工藝缺氧好氧/硝化二沉池出水出水污泥回流污泥當(dāng)前第138頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)反硝化4.Bardenpho生物脫氮工藝當(dāng)前第139頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)該工藝取消了三段脫氮工藝的中間沉淀池。該工藝設(shè)立了兩個缺氧段，第一段利用原水中的有機(jī)物為碳源和第一好氧池中回流的含有硝態(tài)氮的混合液進(jìn)行反硝化反應(yīng)。經(jīng)第一段處理，脫氮已基本完成。為進(jìn)一步提高脫氮效率，廢水進(jìn)入第二段反硝化反應(yīng)器，利用內(nèi)源呼吸碳源進(jìn)行反硝化。最后的曝氣池用于吹脫廢水中的氮?dú)猓岣呶勰嗟某两敌阅?，防止在二沉池發(fā)生污泥上浮現(xiàn)象。此工藝比三段脫氮工藝減少了投資和運(yùn)行費(fèi)用。當(dāng)前第140頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)機(jī)理解釋：1）反應(yīng)器DO分布不均論2）缺氧微環(huán)境理論3）微生物學(xué)解釋傳統(tǒng)理論認(rèn)為硝化反應(yīng)只能由自養(yǎng)菌完成，反硝化只能在缺氧條件下進(jìn)行，但研究已經(jīng)證實了好氧反硝化菌和異養(yǎng)硝化菌存在。5同步硝化反硝化（SNdN）當(dāng)前第141頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)短程生物脫氮工藝

SHARON工藝

ANAMMOX工藝

SHARON－ANAMMOX組合工藝

OLAND工藝

CANON工藝6其他新型生物脫氮工藝當(dāng)前第142頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)（二）生物脫N工藝過程設(shè)計1.缺氧區(qū)容積設(shè)計根據(jù)反硝化速率計算缺氧池去除的硝酸鹽，g/d；缺氧池池體容積，m3；反硝化速率，gNO3--N/（gMLVSS.d）當(dāng)前第143頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)當(dāng)前第144頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)碳源溫度反硝化速率的兩大影響因素對于一般城鎮(zhèn)污水，沒有試驗資料時，前置反硝化系統(tǒng)利用原污水碳源作為電子供體時，在20℃，Kde＝0.03～0.06gNO3--N/（gMLVSS.d）；對于沒有外來碳源的后置反硝化系統(tǒng)，Kde＝0.01～0.03gNO3--N/（gMLVSS.d）當(dāng)前第145頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)另外：當(dāng)前第146頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)2.好氧區(qū)容積設(shè)計可參照：（僅考慮有機(jī)物去除）但硝化系統(tǒng)污泥齡要比僅有機(jī)物去除系統(tǒng)污泥齡長，因為硝化菌的世代周期比去除有機(jī)物的異養(yǎng)菌長得多，硝化速率將控制好氧硝化池的容積設(shè)計。當(dāng)前第147頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)如何確定θC？當(dāng)前第148頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)（1）DO對硝化菌比生長速率的影響當(dāng)前第149頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)（2）T對硝化菌比生長速率的影響當(dāng)前第150頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)好氧區(qū)設(shè)計污泥齡（考慮了硝化菌的正常生長），d污泥齡設(shè)計安全系數(shù)，可根據(jù)進(jìn)水峰值TKN/TKN平均濃度確定，一般取1.5～2.5。無硝化污水處理廠的最小泥齡選擇4～5d，是針對生活污水的水質(zhì)并使處理出水達(dá)到BOD=30mg/L和SS=30mg/L確定的，這是多年實踐經(jīng)驗的積累。當(dāng)前第151頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)曝氣池容積確定：當(dāng)前第152頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)3.需氧量計算前置反硝化當(dāng)前第153頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)4.混合液回流量好氧區(qū)產(chǎn)生的硝酸鹽量=內(nèi)回流中的+污泥回流中的+出水中含的當(dāng)前第154頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)內(nèi)回流比出水硝態(tài)氮濃度（mg/L）內(nèi)回流比對缺氧/好氧過程中出水硝酸鹽濃度的影響（R＝0.5）當(dāng)前第155頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)對以生活污水為主的城鎮(zhèn)污水處理廠，保持反應(yīng)池pH中性需要的堿度為80mg/L（以CaCO3計）以上。堿度跟pH之間的關(guān)系？？5.堿度平衡當(dāng)前第156頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)二、生物除P工藝當(dāng)前第157頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)（一）生物除磷工藝類型A／O法Phostrip工藝當(dāng)前第158頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)為了使微生物在好氧池中易于吸收磷，溶解氧應(yīng)維持在2mg／L以上，pH值應(yīng)控制在7～8之間。

當(dāng)前第159頁\共有172頁\編于星期日\4點(diǎn)當(dāng)前第