03-第三章活性污泥法030916

./第三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剩余活性污泥回流污泥二次沉淀池廢水曝氣池剩余活性污泥回流污泥二次沉淀池廢水曝氣池初次沉淀池出水空氣1、活性污泥法的基本組成①曝氣池：反應(yīng)主體②二沉池：1進(jìn)行泥水分離,保證出水水質(zhì)；2保證回流污泥,維持曝氣池的污泥濃度。③回流系統(tǒng)：1維持曝氣池的污泥濃度；2改變回流比,改變曝氣池的運(yùn)行工況。④剩余污泥排放系統(tǒng)：1是去除有機(jī)物的途徑之一；2維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。⑤供氧系統(tǒng)：提供足夠的溶解氧2、活性污泥系統(tǒng)有效運(yùn)行的基本條件是：①?gòu)U水中含有足夠的可容性易降解有機(jī)物；②混合液含有足夠的溶解氧；③活性污泥在池呈懸浮狀態(tài)；④活性污泥連續(xù)回流、及時(shí)排除剩余污泥,使混合液保持一定濃度的活性污泥；⑤無(wú)有毒有害的物質(zhì)流入。二、活性污泥的性質(zhì)與性能指標(biāo)1、活性污泥的基本性質(zhì)①物理性能："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：0.020.2mm；比表面積：20100cm2/ml。②生化性能：1>活性污泥的含水率：99.299.8%；固體物質(zhì)的組成：有機(jī)物75—85%活細(xì)胞〔Ma、微生物源代的殘留物〔Me、吸附的原廢水中難于生物降解的有機(jī)物〔Mi、無(wú)機(jī)物質(zhì)〔有機(jī)物75—85%2、活性污泥中的微生物：①細(xì)菌：是活性污泥凈化功能最活躍的成分,主要菌種有：動(dòng)膠桿菌屬、假單胞菌屬、微球菌屬、黃桿菌屬、芽胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、無(wú)色桿菌屬等；基本特征：1>絕大多數(shù)都是好氧或兼性化能異養(yǎng)型原核細(xì)菌；2>在好氧條件下,具有很強(qiáng)的分解有機(jī)物的功能；3>具有較高的增殖速率,世代時(shí)間僅為2030分鐘；4>其中的動(dòng)膠桿菌具有將大量細(xì)菌結(jié)合成為"菌膠團(tuán)"的功能。②其它微生物原生動(dòng)物、后生動(dòng)物在活性污泥約為103個(gè)/ml3、活性污泥的性能指標(biāo)：①混合液懸浮固體濃度〔MLSS〔MixedLiquorSuspendedSolids：MLSS=Ma+Me+Mi+Mii單位：mg/lg/m3②混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度〔MLVSS〔MixedVolatileLiquorSuspendedSolids：MLVSS=Ma+Me+Mi；在條件一定時(shí),MLVSS/MLSS是較穩(wěn)定的,對(duì)城市污水,一般是0.75~0.85③污泥沉降比〔SV〔SludgeVolume：是指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；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；正常數(shù)值為2030%。④污泥體積指數(shù)〔SVI〔SludgeVolumeIndex：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,單位是ml/g。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)生膨脹現(xiàn)象；城市污水的SVI一般為50150ml/g；三、活性污泥的增殖規(guī)律及其應(yīng)用活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝氣池發(fā)生反應(yīng)、有機(jī)物被降解的必然結(jié)果,而微生物增殖的結(jié)果則是活性污泥的增長(zhǎng)。對(duì)數(shù)增殖減速增殖對(duì)數(shù)增殖減速增殖內(nèi)源呼吸氧利用速率曲線(xiàn)微生物增殖曲線(xiàn)BOD降解曲線(xiàn)時(shí)間Xa0注意：1>間歇靜態(tài)培養(yǎng)；2>底物是一次投加；3>圖中同時(shí)還表示了有機(jī)底物降解和氧的消耗曲線(xiàn)。①適應(yīng)期：是活性污泥微生物對(duì)于新的環(huán)境條件、污水中有機(jī)物污染物的種類(lèi)等的一個(gè)短暫的適應(yīng)過(guò)程；經(jīng)過(guò)適應(yīng)期后,微生物從數(shù)量上可能沒(méi)有增殖,但發(fā)生了一些質(zhì)的變化：a.菌體體積有所增大；b.酶系統(tǒng)也已做了相應(yīng)調(diào)整；c.產(chǎn)生了一些適應(yīng)新環(huán)境的變異；等等。BOD5、COD等各項(xiàng)污染指標(biāo)可能并無(wú)較大變化。②對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期：F/M值高<2.2>,所以有機(jī)底物非常豐富,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不是微生物增殖的控制因素；微生物的增長(zhǎng)速率與基質(zhì)濃度無(wú)關(guān),呈零級(jí)反應(yīng),它僅由微生物本身所特有的最小世代時(shí)間所控制,即只受微生物自身的生理機(jī)能的限制；微生物以最高速率對(duì)有機(jī)物進(jìn)行攝取,也以最高速率增殖,而合成新細(xì)胞；此時(shí)的活性污泥具有很高的能量水平,其中的微生物活動(dòng)能力很強(qiáng),導(dǎo)致污泥質(zhì)地松散,不能形成較好的絮凝體,污泥的沉淀性能不佳；活性污泥的代速率極高,需氧量大；一般不采用此階段作為運(yùn)行工況,但也有采用的,如高負(fù)荷活性污泥法。③減速增長(zhǎng)期：F/M值下降到一定水平后,有機(jī)底物的濃度成為微生物增殖的控制因素；微生物的增殖速率與殘存的有機(jī)底物呈正比,為一級(jí)反應(yīng)；有機(jī)底物的降解速率也開(kāi)始下降；微生物的增殖速率在逐漸下降,直至在本期的最后階段下降為零,但微生物的量還在增長(zhǎng)；活性污泥的能量水平已下降,絮凝體開(kāi)始形成,活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均較好；由于殘存的有機(jī)物濃度較低,出水水質(zhì)有較大改善,并且整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；一般來(lái)說(shuō),大多數(shù)活性污泥處理廠是將曝氣池的運(yùn)行工況控制在這一圍的。④源呼吸期：源呼吸的速率在本期之初首次超過(guò)了合成速率,因此從整體上來(lái)說(shuō),活性污泥的量在減少,最終所有的活細(xì)胞將消亡,而僅殘留下源呼吸的殘留物,而這些物質(zhì)多是難于降解的細(xì)胞壁等；污泥的無(wú)機(jī)化程度較高,沉降性能良好,但凝聚性較差；有機(jī)物基本消耗殆盡,處理水質(zhì)良好；一般不用這一階段作為運(yùn)行工況,但也有采用,如延時(shí)曝氣法。2、活性污泥增殖規(guī)律的應(yīng)用：①活性污泥的增殖狀況,主要是由F/M值所控制；②處于不同增值期的活性污泥,其性能不同,出水水質(zhì)也不同；③通過(guò)調(diào)整F/M值,可以調(diào)控曝氣池的運(yùn)行工況,達(dá)到不同的出水水質(zhì)和不同性質(zhì)的活性污泥；④活性污泥法的運(yùn)行方式不同,其在增值曲線(xiàn)上所處位置也不同。3、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<源呼吸>兩項(xiàng)作用的綜合結(jié)果,活性污泥微生物在曝氣池每日的凈增長(zhǎng)量為:;式中:每日污泥增長(zhǎng)量<>,；；——每日處理廢水量<>；；——進(jìn)水濃度<或>；——出水濃度<或>。a,b——經(jīng)驗(yàn)值：對(duì)于生活污水活與之性質(zhì)相近的工業(yè)廢水,,；——或試驗(yàn)值：通過(guò)試驗(yàn)獲得。4、有機(jī)物降解與需氧量：活性污泥中的微生物在進(jìn)行代活動(dòng)時(shí)需要氧的供應(yīng),氧的主要作用有：①將一部分有機(jī)物氧化分解；②對(duì)自身細(xì)胞的一部分物質(zhì)進(jìn)行自身氧化。因此,活性污泥法中的需氧量:式中：——曝氣池混合液的需氧量,；——代每所需的氧量,；——每每天進(jìn)行自身氧化所需的氧量,。二者的取值同樣可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)來(lái)獲得。5、活性污泥凈化廢水的實(shí)際過(guò)程：在活性污泥處理系統(tǒng)中,有機(jī)污染物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；②微生物代；③活性污泥的凝聚、沉淀與濃縮。BODBOD吸附降解曝氣過(guò)程所謂"初期吸附"是指:在活性污泥系統(tǒng),在污水開(kāi)始與活性污泥接觸后的較短時(shí)間<1030min>,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,就能夠去除廢水量的呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物,使廢水的BOD5值<或COD值>大幅度下降。但這并不是真正的降解,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。活性污泥吸附能力的大小與很多因素有關(guān)：①?gòu)U水的性質(zhì)、特性：對(duì)于含有較高濃度呈懸浮或膠體狀有機(jī)污染物的廢水,具有較好的效果；②活性污泥的狀態(tài)：在吸附飽和后應(yīng)給以充分的再生曝氣,使其吸附功能得到恢復(fù)和增強(qiáng),一般應(yīng)使活性污泥微生物進(jìn)入源代期。四、活性污泥法的基本工藝參數(shù)1、容積負(fù)荷〔VolumetricOrganicLoadingRate;2、污泥負(fù)荷〔SludgeOrganicLoadingRate;3、水力停留時(shí)間〔HydraulicRetentionTime〔h4、污泥齡或污泥停留時(shí)間〔SludgeRetentionTime〔h或d5、回流比第二節(jié)、活性污泥法的主要運(yùn)行方式一、各種活性污泥工藝迄今為止,在活性污泥法工程領(lǐng)域,應(yīng)用著多種各具特色的運(yùn)行方式。主要有以下幾種：①傳統(tǒng)推流式活性污泥法；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。1、傳統(tǒng)推流式活性污泥法：①工藝流程：②供需氧曲線(xiàn)：③主要優(yōu)點(diǎn)：1>處理效果好：BOD5的去除率可達(dá)90-95%；2>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)。④主要問(wèn)題：1>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；2>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；3>對(duì)沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性較弱。⑤一般所采用的設(shè)計(jì)參數(shù)<處理城市污水>：2、完全混合活性污泥法①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。②主要結(jié)構(gòu)形式：a.合建式〔曝氣沉淀池：b.分建式3、階段曝氣活性污泥法——又稱(chēng)分段進(jìn)水活性污泥法或多點(diǎn)進(jìn)水活性污泥法①工藝流程：②主要特點(diǎn)：a.廢水沿池長(zhǎng)分段注入曝氣池,有機(jī)物負(fù)荷分布較均衡,改善了供養(yǎng)速率與需氧速率間的矛盾,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；③主要設(shè)計(jì)參數(shù)：4、吸附再生活性污泥法——又稱(chēng)生物吸附法或接觸穩(wěn)定法。主要特點(diǎn)是將活性污泥法對(duì)有機(jī)污染物降解的兩個(gè)過(guò)程——吸附、代穩(wěn)定,分別在各自的反應(yīng)器進(jìn)行。①工藝流程：②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,再生池的容積也較小。吸附池與再生池容積之和低于傳統(tǒng)法曝氣池的容積,基建費(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。③主要缺點(diǎn)：處理效果低于傳統(tǒng)法,特別是對(duì)于溶解性有機(jī)物含量較高的廢水,處理效果更差。④主要設(shè)計(jì)參數(shù)：5、延時(shí)曝氣活性污泥法——完全氧化活性污泥法①主要特點(diǎn)：a.有機(jī)負(fù)荷率非常低,污泥持續(xù)處于源代狀態(tài),剩余污泥少且穩(wěn)定,勿需再進(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,可以不設(shè)初次沉淀池。②主要缺點(diǎn)：池容大、曝氣時(shí)間長(zhǎng),建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用都較高,而且占地大；一般適用于處理水質(zhì)要求高的小型城鎮(zhèn)污水和工業(yè)污水,水量一般在1000m3/d以下。③主要設(shè)計(jì)參數(shù)：6、高負(fù)荷活性污泥法——又稱(chēng)短時(shí)曝氣法或不完全曝氣活性污泥法①主要特點(diǎn)：有機(jī)負(fù)荷率高,曝氣時(shí)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。②主要設(shè)計(jì)參數(shù)：7、純氧曝氣活性污泥法①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)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10%左右；c.可使曝氣池活性污泥濃度高達(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,一般無(wú)污泥膨脹之慮。②曝氣池結(jié)構(gòu)：③主要設(shè)計(jì)參數(shù)：8、淺層低壓曝氣法①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；②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；③其氧轉(zhuǎn)移率較低,一般只有2.5%；④池中設(shè)有導(dǎo)流板,可使混合液呈循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)。9、深水曝氣活性污泥法①主要特點(diǎn)：a.曝氣池水深在78m以上,b.由于水壓較大,洋的轉(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。②一般有兩種形式：a.深水中層曝氣法：b.深水深層曝氣法：10、深井曝氣活性污泥法——又稱(chēng)超深水曝氣法①工藝流程：一般平面呈圓形,直徑約介于16m,深度一般為50150m。②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。③主要設(shè)計(jì)參數(shù)各種活性污泥法的設(shè)計(jì)參數(shù)<處理城市污水,僅為參考值>設(shè)計(jì)參數(shù)傳統(tǒng)活性污泥法完全混合活性污泥法階段曝氣活性污泥法BOD5—SS負(fù)荷<kgBOD5/kgMLSS.d>0.20.40.20.60.20.4容積負(fù)荷<kgBOD5/m3.d>0.30.6082.00.61.0污泥齡<d>515515515MLSS<mg/l>150030003000600020003500MLVSS<mg/l>120024002400480016002800回流比<%>2550251002575曝氣時(shí)間HRT<h>483538BOD5去除率<%>859585908590設(shè)計(jì)參數(shù)吸附再生活性污泥法延時(shí)曝氣活性污泥法高負(fù)荷活性污泥法BOD5—SS負(fù)荷<kgBOD5/kgMLSS.d>0.20.60.050.151.55.0容積負(fù)荷<kgBOD5/m3.d>1.01.20.10.41.22.4污泥齡<d>51520300.252.5MLSS<mg/l>吸附池10003000再生池40001000030006000200500MLVSS<mg/l>吸附池8002400再生池3200800024004800160400回流比<%>2510075100515曝氣時(shí)間HRT<h>吸附池0.51.0再生池3618481.53.0BOD5去除率<%>8090956075設(shè)計(jì)參數(shù)純氧曝氣活性污泥法深井曝氣活性污泥法BOD5—SS負(fù)荷<kgBOD5/kgMLSS.d>0.41.01.01.2容積負(fù)荷<kgBOD5/m3.d>2.03.23.03.6污泥齡<d>5155MLSS<mg/l>60001000030005000MLVSS<mg/l>4000650024004000回流比<%>25504080曝氣時(shí)間HRT<h>1.53.01.02.0溶解氧濃度DO<mg/l>610SVI<ml/g>3050BOD5去除率<%>75958590二、曝氣池的型式與構(gòu)造1、曝氣池的類(lèi)型①根據(jù)混合液在曝氣池的流態(tài),可分為推流式、完全混合式和循環(huán)混合式三種；②根據(jù)曝氣方式,可分為鼓風(fēng)曝氣池、機(jī)械曝氣池以及二者聯(lián)合使用的機(jī)械鼓風(fēng)曝氣池；③根據(jù)曝氣池的形狀,可分為長(zhǎng)方廊道形、圓形、方形以及環(huán)狀跑道形等四種；④根據(jù)曝氣池與二沉池之間的關(guān)系,可分為合建式〔即曝氣沉淀池和分建式兩種。2、曝氣池的流態(tài)①推流式曝氣池②完全混合式曝氣池③循環(huán)混合式曝氣池：氧化溝3、曝氣池的構(gòu)造曝氣池在構(gòu)造上應(yīng)滿(mǎn)足曝氣充氧、混合的要求,因此,曝氣池的構(gòu)造首先取決于曝氣方式和所采用的曝氣裝置。第三節(jié)、活性污泥法的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理及其應(yīng)用活性污泥法反應(yīng)動(dòng)力學(xué)可以定量或半定量地揭示系統(tǒng)有機(jī)物降解、污泥增長(zhǎng)、耗氧等作用與各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)以及環(huán)境因素之間的關(guān)系。它主要包括：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。在建立活性污泥法反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型時(shí),有以下假設(shè)：①除特別說(shuō)明外,都認(rèn)為反應(yīng)器物料是完全混合的,對(duì)于推流式曝氣池系統(tǒng),則是在此基礎(chǔ)上加以修正；②活性污泥系統(tǒng)的運(yùn)行條件絕對(duì)穩(wěn)定；③二次沉淀池?zé)o微生物活動(dòng),也無(wú)污泥累積并且水與固體分離良好；④進(jìn)水基質(zhì)均為溶解性的,并且濃度不變,也不含微生物；⑤系統(tǒng)中不含有毒物質(zhì)和抑制物質(zhì)。一、活性污泥法反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)1、米—門(mén)公式Michaelis—Menton提出酶的"中間產(chǎn)物"學(xué)說(shuō),通過(guò)理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,提出了含單一基質(zhì)單一反應(yīng)的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)公式,即米—門(mén)公式：式中：——酶促反應(yīng)中產(chǎn)物生成的反應(yīng)速率；——產(chǎn)物生成的最高速率；——米氏常數(shù)〔又稱(chēng)飽和常數(shù),半速常數(shù)；——基質(zhì)濃度。中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)：米門(mén)公式的圖示：vvmaxv=vmaxOKmS2、莫諾德模式①莫諾德模式的基本形式：Monod于1942年和1950年曾兩次進(jìn)行了單一基質(zhì)的純菌種培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),也發(fā)現(xiàn)了與上述酶促反應(yīng)類(lèi)似的規(guī)律,進(jìn)而提出了與米門(mén)公式想類(lèi)似的表達(dá)微生物比增殖速率與基質(zhì)濃度之間的動(dòng)力學(xué)公式,即莫諾德模式：式中：——微生物的比增殖速率,；——基質(zhì)達(dá)到飽和濃度時(shí),微生物的最大比增殖速率,——反應(yīng)器的基質(zhì)濃度,mg/l；——飽和常數(shù),也是半速常數(shù)。隨后發(fā)現(xiàn),用由混合微生物群體組成的活性污泥對(duì)多種基質(zhì)進(jìn)行微生物增殖實(shí)驗(yàn),也取得了符合這種關(guān)系的結(jié)果?？梢约俣ǎ涸谖⑸锉仍鲋乘俾逝c底物的比降解速率之間存在下列比例關(guān)系：則與比增殖速率相對(duì)應(yīng)的比底物降解速率也可以用類(lèi)似公式表示,即：式中：——比底物降解速率〔；——底物的最大比降解速率；——限制增殖的底物濃度；——飽和常數(shù)。對(duì)于廢水處理來(lái)說(shuō),有機(jī)物的降解是其基本目的,因此上式的實(shí)際意義更大。②莫諾德模式的圖示：③莫諾德方程式的推論：1>在高底物濃度的條件下,即>>,呈零級(jí)反應(yīng),則有：,2>在低底物濃度的條件下,即<<,則：二、Lawrence—McCarty模型1、有關(guān)基本概念：①微生物比增殖速率：②單位基質(zhì)利用率：③生物固體平均停留時(shí)間〔又稱(chēng)細(xì)胞平均停留時(shí)間,在工程上習(xí)稱(chēng)污泥齡：在反應(yīng)系統(tǒng),微生物從其生成開(kāi)始到排出系統(tǒng)的平均停留時(shí)間；也可以說(shuō)是反應(yīng)系統(tǒng)的微生物全部更新一次所需要的平均時(shí)間；從工程上來(lái)說(shuō),就是反應(yīng)系統(tǒng)微生物總量與每日排放的剩余污泥量的比值,以表示,單位為d,即：式中:——每日增殖的微生物量,穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí),就是每日排放的剩余污泥量。因此：簡(jiǎn)化后,則：④與的關(guān)系：,而,所以有：或2、L—M模式的基本方程式：①第一基本方程式：前面已有：式中——微生物的產(chǎn)率系數(shù),；——自身氧化系數(shù),又稱(chēng)衰減常數(shù),,〔；經(jīng)整理后：表示的是污泥齡〔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)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：——反應(yīng)器的基質(zhì)濃度；——單位生物量的最大基質(zhì)利用速率；——半速常數(shù)。表示的是基質(zhì)利用速率與反應(yīng)器微生物濃度和基質(zhì)濃度之間的關(guān)系。3、L-M模式的導(dǎo)出方程式①第一導(dǎo)出方程——出水水質(zhì)與污泥齡之間的關(guān)系：〔對(duì)于完全混合式將代入：則有：Lawrence—McCarty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。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。因此按這種排泥方式的污泥齡的計(jì)算就可以變得更簡(jiǎn)單,如下：簡(jiǎn)化后,由此可看出這種排泥方式更有利于控制和運(yùn)行管理。②第二導(dǎo)出方程——曝氣池微生物濃度與污泥齡的關(guān)系對(duì)曝氣池作有機(jī)底物的物料衡算：底物的凈變化率=底物進(jìn)入曝氣池的速率-底物從曝氣池中消失的速率代入第一基本方程有：由于,則有：上式說(shuō)明：曝氣池中微生物量濃度是與有機(jī)物的濃度、和曝氣時(shí)間等有關(guān)的。式中,可以稱(chēng)為污泥循環(huán)因子,其物理意義為：活性污泥從生長(zhǎng)到被排出系統(tǒng)期間與廢水的平均接觸次數(shù)。③第三導(dǎo)出方程——回流比與之間的關(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)曝氣池的速率其中,所以：所以：式中：——回流污泥的濃度,可由下式估算：注意：1是近似值；2由算出的是值,應(yīng)再換算成。④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)〔是指單位時(shí)間,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)〔是指單位時(shí)間,實(shí)際測(cè)定的污泥產(chǎn)量與基質(zhì)降解量的比值,即：將,以及代入,則有：該式還提供了通過(guò)試驗(yàn)求及的方法,將其取倒數(shù)后得：以對(duì)作圖,即可求得及值。其中⑤與Se及E的關(guān)系：<見(jiàn)附圖3>升高Se下降E升高；下降Se升高E下降因此,對(duì)于一個(gè)活性污泥系統(tǒng)有一個(gè)<>min可以通過(guò)假定Se=SI并代入則有：一般,,所以,⑥對(duì)方程式的推論已有：因,所以,活性污泥處理系統(tǒng)一般為低基質(zhì)濃度,即,所以,,其中又：,所以：在穩(wěn)態(tài)下,所以：三、動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定動(dòng)力學(xué)參數(shù)、、、是模式的重要組成部分,一般是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定的。1、、的確定將下式：取倒數(shù),得：式中所以取不同的值,即可計(jì)算出值,繪制關(guān)系圖,圖中直線(xiàn)的斜率為值,截距為值。2、、值的確定已知以及取不同的值,并由此可以得出不同的值,代入上式,可得出一系列值。繪制的關(guān)系圖,圖中直線(xiàn)的斜率為值,截距為值。第四節(jié)、曝氣的原理、方法與設(shè)備一、曝氣的原理與理論基礎(chǔ)在活性污泥法中,曝氣的作用主要有：①充氧：向活性污泥中的微生物提供溶解氧,滿(mǎn)足其在生長(zhǎng)和代過(guò)程中所需的氧量。②攪動(dòng)混合：使活性污泥在曝氣池處于懸浮狀態(tài),與廢水充分接觸。1、Fick定律通過(guò)曝氣,空氣中的氧,從氣相傳遞到混合液的液相中,這實(shí)際上是一個(gè)物質(zhì)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。所以,它應(yīng)該服從擴(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,物質(zhì)的分子會(huì)從濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移。即<1>式中：——物質(zhì)的擴(kuò)散速率,即在單位時(shí)間單位斷面上通過(guò)的物質(zhì)數(shù)；——擴(kuò)散系數(shù),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；——物質(zhì)濃度；——擴(kuò)散過(guò)程的長(zhǎng)度——濃度梯度,即單位長(zhǎng)度的濃度變化值。式〔1表明,物質(zhì)的擴(kuò)散速率與濃度梯度呈正比關(guān)系。如果以M表示在單位時(shí)間t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：<2>代入〔1式,得：<3>2、雙膜理論對(duì)于氣體分子通過(guò)氣液界面的傳遞理論,在廢水生物處理界被普遍接受的是Lewis&Whitman于1923年建立的"雙膜理論"。雙膜理論認(rèn)為：1>當(dāng)氣、液面相接觸并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),接觸界面的兩側(cè),存在著氣體與液體的邊界層,即氣膜和液膜；2>氣膜和液膜相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度屬于層流,而在其外的兩相體系中則均為紊流；3>氧的轉(zhuǎn)移是通過(guò)氣、液膜進(jìn)行的分子擴(kuò)散和在膜外的對(duì)流擴(kuò)散完成；4>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)的阻力主要集中在液膜上；5>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；6>實(shí)際上,在氣膜中,氧分子的傳遞動(dòng)力很小,即氣相主體與界面之間的氧分壓差值很低,一般可認(rèn)為。這樣,就可以認(rèn)為界面處的溶解氧濃度等于在氧分壓條件下的飽和溶解氧濃度值,因此氧轉(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與液相主體中的溶解氧濃度值。雙膜理論模型的示意圖：<或稱(chēng)氧轉(zhuǎn)移模式圖〔雙膜理論>邊界層邊界層紊流紊流層流層流ygyiCLCiPiPg液膜氣膜氣相主體液相主體設(shè)液膜厚度為〔此值是極小的,因此在液膜溶解氧濃度的梯度為：〔4代入式〔3,得：〔5式中——氧傳遞速率,kgO2/h；——氧分子在液膜中的擴(kuò)散系數(shù),m2/h；A——?dú)狻⒁簝上嘟佑|界面面積,m2；——在液膜溶解氧的濃度梯度,kgO2/m3.m；設(shè)液相主體的容積為V<m3>,并用其除以上式,則得：〔6’〔6式中——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,。由于氣液界面面積難于計(jì)量,一般以氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)〔代替,則上式改寫(xiě)為：〔7式中：——氧總轉(zhuǎn)移系數(shù),h-1,〔8此值表示在曝氣過(guò)程中氧的總傳遞性,當(dāng)傳遞過(guò)程中阻力大,則值低,反之則值高。的倒數(shù)1/KLa的單位為〔h,它所表示的是曝氣池中溶解氧濃度從提高到Cs所需要的時(shí)間。為了提高dC/dt值,可以從兩方面考慮：〔式〔81>提高值——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。2>提高Cs值——提高氣相中的氧分壓,如采用純氧曝氣、深井曝氣等。3、氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)〔的求定氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)〔是計(jì)算氧轉(zhuǎn)移速率的基本參數(shù),一般是通過(guò)試驗(yàn)求得。將式〔7整理,得：〔9積分后得：〔10’換成的以10為底,則<10>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——是在實(shí)際水溫、當(dāng)?shù)貧鈮合氯芙庋踉谝合嘀黧w中飽和濃度<mg/l>。由式〔10可見(jiàn)與t之間存在著直線(xiàn)關(guān)系,直線(xiàn)的斜率即為KLa/2.3。測(cè)定值的方法與步驟如下：1>向受試清水中投加Na2SO3和CoCl2,以脫除水中的氧；每脫除1mg/L的氧,在理論上需7.9mg/LNa2SO3,但實(shí)際投藥量要高出理論值10~20%；CoCl2的投量則以保持Co2+離子濃度不低于1.5mg/L為準(zhǔn),Co2+是催化劑。2>當(dāng)水中溶解氧完全脫除后,開(kāi)始曝氣充氧,一般每隔10分鐘取樣一次,〔開(kāi)始時(shí)可以更密集一些,取6~10次,測(cè)定水樣的溶解氧；3>計(jì)算值,繪制與t之間的關(guān)系曲線(xiàn),直線(xiàn)的斜率即為KLa/2.3。二、氧轉(zhuǎn)移速率的影響因素標(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。影響氧轉(zhuǎn)移速率的主要因素：——廢水水質(zhì)、水溫、氣壓等1、水質(zhì)對(duì)氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)〔KLa值的影響廢水中的污染物質(zhì)將增加氧分子轉(zhuǎn)移的阻力,使KLa值降低；為此引入系數(shù),對(duì)KLa值進(jìn)行修正：式中KLaw——廢水中的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)；值可以通過(guò)試驗(yàn)確定,一般=0.80.852、水質(zhì)對(duì)飽和溶解氧濃度〔Cs的影響：廢水中含有的鹽分將使其飽溶解氧濃度降低,對(duì)此,以系數(shù)加以修正：,式中Csw——廢水的飽和溶解氧濃度,mg/l；值一般介于0.90.97之間。3、水溫對(duì)氧總轉(zhuǎn)移系〔KLa的影響水溫升高,液體的粘滯度會(huì)降低,有利于氧分子的轉(zhuǎn)移,因此KLa值將提高；水溫降低,則相反。溫度對(duì)KLa值的影響以下式表示：式中KLa〔T和KLa〔20——分別為水溫TC和20C時(shí)的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)；T——設(shè)計(jì)水溫C；4、水溫對(duì)飽和溶解氧濃度〔Cs的影響水溫升高,Cs值就會(huì)下降,在不同溫度下,蒸餾水中的飽和溶解氧濃度可以從表中查出。水溫〔C012345678910飽和溶解氧〔mg/l14.6214.2313.8413.4813.1312.8012.4812.1711.8711.5911.33水溫〔C1112131415161718192021飽和溶解氧〔mg/l11.0810.8310.6010.3710.159.959.749.549.359.178.99水溫〔C222324252627282930飽和溶解氧〔mg/l8.838.638.538.388.228.077.927.777.635、壓力對(duì)飽和溶解氧濃度〔Cs值的影響壓力增高,Cs值提高,Cs值與壓力<P>之間存在著如下關(guān)系：〔15式中P——所在地區(qū)的大氣壓力,Pa；Cs<P>和Cs<760>——分別是壓力P和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力條件下的Cs值,mg/l；P’——水的飽和蒸氣壓力,Pa；由于P’很小〔在幾kPa圍,一般可忽略不計(jì),則得：其中對(duì)于鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng),曝氣裝置是被安裝在水面以下,其Cs值以擴(kuò)散裝置出口和混合液表面兩處飽和溶解氧濃度的平均值Csm計(jì)算,如下所示：<18>式中Ot——從曝氣池逸出氣體中含氧量的百分率,%；<19>EA——氧利用率,%,一般在6%12%之間；Pb——安裝曝氣裝置處的絕對(duì)壓力,可以按下式計(jì)算：<20>P——曝氣池水面的大氣壓力,P＝1.013×105Pa；H——曝氣裝置距水面的距離,m。三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計(jì)算1、氧轉(zhuǎn)移速率的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移速度〔R0為：,式中CL——水中的溶解氧濃度,對(duì)于脫氧清水CL=0;V——曝氣池的體積,〔m3；為求得水溫為T(mén),壓力為P條件下的廢水中的實(shí)際氧轉(zhuǎn)移速率〔R,則需對(duì)上式加以修正,需引入各項(xiàng)修正系數(shù),即：,因此,R0/R為：〔23一般來(lái)說(shuō)：R0/R=1.331.61。將〔23式重寫(xiě)：〔24式中CL——曝氣池混合液中的溶解氧濃度,一般按2mg/l來(lái)考慮。2、氧轉(zhuǎn)移效率與供氣量的計(jì)算①氧轉(zhuǎn)移效率：,式中：EA——氧轉(zhuǎn)移效率,一般的百分比表示；OC——供氧量,kgO2/h；,21%——氧在容氣中的占的百分比；1.331——20C時(shí)氧的容重,kg/m3；Gs——供氧量,m3/h。②供氣量Gs：〔27對(duì)于鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng),各種曝氣裝置的EA值是制造廠家通過(guò)清水試驗(yàn)測(cè)出的,隨產(chǎn)品向用戶(hù)提供；對(duì)于機(jī)械曝氣系統(tǒng),按式〔24求出的R0值,又稱(chēng)為充氧能力,廠家也會(huì)向用戶(hù)提供其設(shè)備的R0值。③需氧量：活性污泥系統(tǒng)中的供氧速率與耗氧速率應(yīng)保持平衡,因此,曝氣池混合液的需氧量應(yīng)等于供氧量。需氧量是可以根據(jù)下式求得：〔28四、曝氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)①求風(fēng)量即供氣量：式<28>求得需氧速率O2根據(jù)供氧速率=需氧速率,則有：R=O2,根據(jù)式〔24求得標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移速率R0：,根據(jù)式〔27求得供氣量〔m3/dGs’<m3/min>；②求要求的風(fēng)壓〔風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓：根據(jù)管路系統(tǒng)的沿程阻力、局部阻力、靜水壓力再加上一定的余量,得到所要求的最小風(fēng)壓。③根據(jù)風(fēng)量與風(fēng)壓選擇合適的風(fēng)機(jī)。2、機(jī)械曝氣系統(tǒng)①充氧能力R0的計(jì)算：根據(jù)式〔28求得需氧量O2；R=O2；,②根據(jù)R0值選配合適的機(jī)械曝氣設(shè)備。[例題]一個(gè)城市污水處理廠,設(shè)計(jì)流量Q＝10000m3/d,一級(jí)處理出水BOD5＝150mg/l,采用活性污泥法處理,處理水BOD515mg/l。采用中微孔曝氣盤(pán)作為曝氣裝置。曝氣池容積V＝3000m3,Xr=2000mg/l,EA=10%,曝氣池出口處溶解氧Cl=2mg/l,水溫T=250C,曝氣盤(pán)安裝在水下4.5m處。有關(guān)參數(shù)為：a’=0.5,b’=0.1,=0.85,=0.95,=1.0求：<1>采用鼓風(fēng)曝氣時(shí),所需的供氣量Gs〔m3/min<2>采用表面機(jī)械曝氣器時(shí)的充氧量R0<kgO2/h>[解]：A．鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)<1>按式〔28計(jì)算需氧量：<2>按式〔18計(jì)算20C和25C時(shí)曝氣池飽和溶解氧濃度的平均值：=1\*GB3①曝氣裝置出口處的壓力Pb：=2\*GB3②氣泡逸出曝氣池表面時(shí),氧含量的百分比可以按式〔19計(jì)算：=3\*GB3③查表得20C和25C時(shí)的飽和溶解氧濃度分別為：Cs<20>=9.17mg/l;Cs<25>=8.38mg/l;代入式〔18有：〔3標(biāo)準(zhǔn)供氧速率R0：由式〔24有：〔4按式〔27計(jì)算供氣量：B.機(jī)械曝氣器按式〔29求充氣能力R0：五、曝氣方法與設(shè)備曝氣裝置,又稱(chēng)為空氣擴(kuò)散裝置,是活性污泥處理系統(tǒng)的重要設(shè)備,按曝氣方式可以將其分為鼓風(fēng)曝氣裝置和表面曝氣裝置兩種。1、曝氣裝置的技術(shù)性能指標(biāo)①動(dòng)力效率〔Ep：每消耗1度電轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量〔kgO2/kw.h；②氧的利用率〔EA：又稱(chēng)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〔%；③充氧能力〔R0：通過(guò)表面機(jī)械曝氣裝置在單位時(shí)間轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量〔kgO2/h。2、鼓風(fēng)曝氣裝置鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)由鼓風(fēng)機(jī)、空氣輸送管道以及曝氣裝置所組成。鼓風(fēng)曝氣裝置可分為：〔微小氣泡型、中氣泡型、大氣泡型、水力剪切型、水力沖擊型、等①〔微小氣泡型曝氣裝置：由微孔透氣材料〔土、氧化鋁、氧化硅或尼龍等制成的擴(kuò)散板、擴(kuò)散盤(pán)和擴(kuò)散管等；氣泡直徑在2mm以下〔氣泡在200m以下者,為微孔；氧的利用率較高,EA=1525%,動(dòng)力效率在2kgO2/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。②中氣泡型曝氣裝置：氣泡直徑為26mm。1>穿孔管：2>新型中氣泡型曝氣裝置：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。如：定螺旋曝氣器等。④水力沖擊型曝氣器：射流曝氣：分為自吸式和供氣式——自吸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；EA=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。3、機(jī)械曝氣裝置又稱(chēng)表面曝氣裝置①曝氣的原理：1>水躍——曝氣機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),表面的混合液不斷地從周邊被拋向四周,形成水躍,液面被強(qiáng)烈攪動(dòng)而卷入空氣；2>提升——曝氣機(jī)具有提升作用,使混合液連續(xù)地上下循環(huán)流動(dòng),不斷更新氣液接觸界面,強(qiáng)化氣、液接觸；3>負(fù)壓吸氣——曝氣器的轉(zhuǎn)動(dòng),使其在一定部位形成負(fù)壓區(qū),而吸入空氣。分類(lèi)：按轉(zhuǎn)動(dòng)軸的安裝形式,可分為豎軸式和橫軸式兩大類(lèi)。②豎軸式機(jī)械曝氣裝置：泵型葉輪曝氣器、K型葉輪曝氣器、倒傘型葉輪曝氣器和平板型葉輪曝氣器等。1>泵型葉輪曝氣器〔圖9、圖10由葉片、進(jìn)氣孔、引氣孔、上壓罩、下壓罩和進(jìn)水口等部分組成；對(duì)于泵型葉輪曝氣器,其充氧量和軸功率可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：〔30式中R0——在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下清水的充氧能力,kgO2/h；N軸——葉輪軸功率,kw；V——葉輪周邊線(xiàn)速度,m/s；D——葉輪公稱(chēng)直徑,m；K1——池型結(jié)構(gòu)對(duì)充氧量的修正系數(shù)；K2——池型結(jié)構(gòu)對(duì)軸功率的修正系數(shù)；2>K型葉輪曝氣器〔圖11呈雙曲線(xiàn)形；浸沒(méi)深度為010mm；線(xiàn)速度為45m/s。3>倒傘型葉輪曝氣器〔圖12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22.54>平板型葉輪曝氣器〔圖13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(xiàn)速度一般在4.054.85之間。③橫軸式機(jī)械曝氣裝置：曝氣轉(zhuǎn)刷、曝氣轉(zhuǎn)盤(pán)等。第五節(jié)、活性污泥系統(tǒng)的工藝計(jì)算與設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料進(jìn)行活性污泥系統(tǒng)的工藝計(jì)算和設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)比較充分地掌握與廢水、污泥有關(guān)的原始資料并確定設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),主要有：=1\*GB3①?gòu)U水的水量、水質(zhì)及其變化規(guī)律；=2\*GB3②對(duì)處理后出水的水質(zhì)要求；=3\*GB3③對(duì)處理中產(chǎn)生的污泥的處理要求；以上屬于設(shè)計(jì)所需要的原始資料；=4\*GB3④污泥負(fù)荷率與BOD5的去除率；=5\*GB3⑤混合液濃度與污泥回流比。以上屬于設(shè)計(jì)所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。對(duì)生活污水和城市污水以及與其類(lèi)似的工業(yè)廢水,已有一套成熟和完整的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和規(guī),一般可以直接應(yīng)用；對(duì)于一些性質(zhì)與生活污水相差較大的工業(yè)廢水或城市廢水,一般需要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定有關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)。二、工藝計(jì)算與設(shè)計(jì)的主要容活性污泥系統(tǒng)由曝氣池、二次沉淀池及污泥回流設(shè)備等組成。其工藝計(jì)算與設(shè)計(jì)主要包括：1>工藝流程的選擇；2>曝氣池的計(jì)算與設(shè)計(jì)；3>曝氣系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)；4>二次沉淀池的計(jì)算與設(shè)計(jì)；5>污泥回流系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)。三、工藝流程的選擇主要依據(jù)：=1\*GB3①?gòu)U水的水量、水質(zhì)及變化規(guī)律；=2\*GB3②對(duì)處理后出水的水質(zhì)要求；=3\*GB3③對(duì)處理中所產(chǎn)生的污泥的處理要求；=4\*GB3④當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢谩⒌刭|(zhì)條件、氣候條件等；=5\*GB3⑤當(dāng)?shù)氐氖┕に揭约疤幚韽S建成后運(yùn)行管理人員的技術(shù)水平等；=6\*GB3⑥工期要求以及限期達(dá)標(biāo)的要求；=7\*GB3⑦綜合分析工藝在技術(shù)上的可行性和先進(jìn)性以及經(jīng)濟(jì)上的可能性和合理性等；=8\*GB3⑧對(duì)于工程量大、建設(shè)費(fèi)用高的工程,則應(yīng)進(jìn)行多種工藝流程的比較后才能確定。四、曝氣池的計(jì)算與設(shè)計(jì)主要容：=1\*GB3①曝氣池容積的計(jì)算；=2\*GB3②需氧量和供氣量的計(jì)算；=3\*GB3③池體設(shè)計(jì)。1、曝氣池容積的計(jì)算①計(jì)算方法與計(jì)算公式常用的是有機(jī)負(fù)荷法,有關(guān)公式有：；；；②設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇：在進(jìn)行曝氣池容積計(jì)算時(shí),應(yīng)在一定圍合理地確定或和或值,以及處理效率、、等參數(shù)。2、需氧量與供氣量的計(jì)算<1>需氧量：〔kgO2/d3、池體尺寸設(shè)計(jì)單元數(shù)：不小于2組；廊道數(shù)：不少于3個(gè)；廊道長(zhǎng)、寬、高：長(zhǎng)=<510>寬,深度一般為45米,超高0.5米；進(jìn)出水以及污泥回流方式的設(shè)計(jì)；曝氣裝置的安裝方式與位置；其它附屬物的設(shè)計(jì)<消泡管等>。五、曝氣系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)六、二次沉淀池的計(jì)算與設(shè)計(jì)二沉池的作用是：分離泥水、澄清混合液、濃縮和回流活性污泥。其工作性能的好壞,對(duì)活性污泥處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)和回流污泥的濃度有直接影響。與初沉池相比,二沉池的特點(diǎn)：=1\*GB3①活性污泥混合液的濃度較高,有絮凝性能,其沉降屬于成層沉淀；=2\*GB3②活性污泥的質(zhì)量較輕,易產(chǎn)生異重流,因此,其最大允許的水平流速<對(duì)平流式、輻流式而言>或上升流速〔豎流式都應(yīng)低于初沉池；=3\*GB3③由于二沉池還起著污泥濃縮的作用,所以需要適當(dāng)增大污泥區(qū)的容積。七、污泥回流系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)八、曝氣沉淀池的計(jì)算與設(shè)計(jì)第六節(jié)、活性污泥法的運(yùn)行管理及常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策一、活性污泥系統(tǒng)的啟動(dòng)與試運(yùn)行1、活性污泥的培養(yǎng)與馴化：接種污泥：=1\*GB3①同類(lèi)污水廠的剩余污泥；=2\*GB3②糞便污水等。方法：=1\*GB3①全流量連續(xù)直接培養(yǎng)法；=2\*GB3②流量分階段直接培養(yǎng)法；=3\*GB3③間歇培養(yǎng)法；活性污泥的馴化：a.異步馴化法；b.同步馴化法2、活性污泥法的試運(yùn)行：試運(yùn)行的目的是確定最佳的運(yùn)行條件；作為變數(shù)考慮的因素：=1\*GB3①M(fèi)LSS、空氣量、污水注入方式；=2\*GB3②如是吸附再生法,則吸附與再生的時(shí)間比；=3\*GB3③N、P的投加。根據(jù)上述各種參數(shù)的組合運(yùn)行結(jié)果,找出最佳運(yùn)行條件。二、活性