水污染控制工程第11章

第十二章活性污泥法第一節(jié)根本概念第四節(jié)氣體傳送和曝氣池第二節(jié)活性污泥法的開展第五節(jié)去除有機物的活性污泥法過程設(shè)計第三節(jié)活性污泥數(shù)學(xué)模型第一節(jié)基本概念什么是活性污泥？由細菌、菌膠團、原生動物、后生動物等微生物群體及吸附的污水中有機和無機物質(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。一組活性污泥圖片活性污泥的性質(zhì)顏色黃褐色形狀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：1.004～1.006粒經(jīng)0.02～0.2mm20～100cm2/mL比外表積曝氣池曝氣池出水堰曝氣池混合液配水進入二沉池按棲息著的微生物分：活性污泥的組成大量的細菌真菌原生動物后生動物除活性微生物外，活性污泥還挾帶著來自污水的有機物、無機懸浮物、膠體物；活性污泥中棲息的微生物以好氧微生物為主，是一個以細菌為主體的群體，除細菌外,還有酵母菌、放線菌、霉菌以及原生動物和后生動物。干固體和水分含水98％~99％干固體1％~2%MLSSMLVSSNVSS活性污泥的評價方法處置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物含量，MLNVSS灼燒殘量，表示無機物含量。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。MLVSS:普通范圍為55％~75％NVSS:普通范圍為25％~45％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。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構(gòu)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?；钚晕勰喾ǖ母玖鞒袒钚晕勰嘟到馕鬯杏袡C物的過程污水與污泥混合曝氣后BOD的變化曲線活性污泥降解污水中有機物的過程

活性污泥在曝氣過程中，對有機物的降解〔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宏大的外表積，而外表上含有多糖類的黏性物質(zhì)，導(dǎo)致污水中的有機物轉(zhuǎn)移到活性污泥上去。主要是轉(zhuǎn)移到活性污泥上的有機物為微生物所利用。對活性污泥法曝氣過程中污水中有機物的變化分析得到結(jié)論：廢水中的有機物殘留在廢水中的有機物從廢水中去除的有機物微生物不能利用的有機物微生物能利用的有機物微生物能利用而尚未利用的有機物微生物不能利用的有機物微生物已利用的有機物〔氧化和合成〕〔吸附量〕增殖的微生物體氧化產(chǎn)物曲線①反映污水中有機物的去除規(guī)律；曲線②反映活性污泥利用有機物的規(guī)律；曲線③反映了活性污泥吸附有機物的規(guī)律。這三條曲線反映出，在曝氣過程中：污水中有機物的去除在較短時間(圖中是5h左右)內(nèi)就根本完成了(見曲線①)；污水中的有機物先是轉(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)；吸附作用在相當短的時間(圖中是45min左右)內(nèi)就根本完成了(見曲線③)；微生物利用有機物的過程比較緩慢(見曲線②)。第二節(jié)活性污泥法的開展傳統(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〔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轉(zhuǎn)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漸下降的。實踐情況是：前半段氧遠遠不夠，后半段供氧量超越需求。漸減曝氣的目的就是合理地布置分散器，使布氣沿程變化，而總的空氣量不變，這樣可以提高處置效率。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。階段曝氣階段曝氣表示圖部分污水廠只需求部分處置，因此產(chǎn)生了高負荷曝氣法。曝氣池中的MLSS約為300～500mg/L，曝氣時間比較短，約為1.5～3h，處置效率僅約65％左右，有別于傳統(tǒng)的活性污泥法，故常稱改良曝氣。高負荷曝氣延時曝氣的特點：曝氣時間很長，達24h甚至更長，MLSS較高，到達3000～6000mg/L；活性污泥在時間和空間上部分處于內(nèi)源呼吸形狀，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所，近年來，國內(nèi)小型污水處置系統(tǒng)多有運用。延時曝氣吸附再生法混合液曝氣過程中第一階段BOD5的下降是由于吸附作用呵斥的，對于溶解的有機物，吸附作用不大或沒有，因此，把這種方法也稱為接觸穩(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置比用于初沉池的出流處置效果好；可省去初沉池；此方法剩余污泥量添加。吸附再生法完全混合法在分步曝氣的根底上，進一步大大添加進水點，同時相應(yīng)添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形狀。完全混合的概念〔1〕池液中各個部分的微生物種類和數(shù)量根本一樣，生活環(huán)境也根本一樣?！?〕入流出現(xiàn)沖擊負荷時，池液的組成變化也較小，由于驟然添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泥來承當。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)污水的處置中有一定優(yōu)點?！?〕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置流程深井曝氣池簡圖普通曝氣池直徑約1~6m，水深約10～20m。深井曝氣法深度為50～150m，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，實際闡明這時微生物的活性和代謝才干并無異常變化，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伸，溶解氧的飽和度也由深度的添加而添加。當井壁腐蝕或受損時，污水能夠會經(jīng)過井壁浸透，污染地下水。深層曝氣純氧替代空氣，可以提高生物處置的速度。純氧曝氣池的構(gòu)造見右圖。純氧曝氣純氧曝氣的缺置復(fù)雜，運轉(zhuǎn)管理點是純氧發(fā)生器容易出現(xiàn)缺點，裝較費事。在密閉的容器中，溶解氧的飽和度可提高，氧溶解的推進力也隨著提高，氧傳送速率添加了，因此處置效果好，污泥的沉淀性也好。純氧曝氣并沒有改動活性污泥或微生物的性質(zhì)，但使微生物充分發(fā)揚了作用。克勞斯工程師把厭氧消化的上清液加到回流污泥中一同曝氣，然后再進入曝氣池，抑制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(yīng)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，有改善混合液沉淀性能的效果?？藙谒狗ㄎ剑锝到夤に嚒睞B法〕A級以高負荷或超高負荷運轉(zhuǎn)，B級以低負荷運轉(zhuǎn)，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兩級各自有獨立的污泥回流系統(tǒng)，兩級的污泥互不相混。處置效果穩(wěn)定，具有抗沖擊負荷和pH變化的才干。該工藝還可以根據(jù)經(jīng)濟實力進展分期建立。吸附－生物降解工藝〔AB法〕序批式活性污泥法〔SBR法〕SBR工藝的根本運轉(zhuǎn)方式由進水、反響、沉淀、出水和閑置五個根本過程組成，從污水流入到閑置終了構(gòu)成一個周期，在每個周期里上述過程都是在一個設(shè)有曝氣或攪拌安裝的反響器內(nèi)依次進展的。

(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)耐沖擊負荷，在普通情況下〔包括工業(yè)污水處置〕無需設(shè)置調(diào)理池；(3)反響推進力大,易于得到優(yōu)于延續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì);(4)運轉(zhuǎn)操作靈敏，經(jīng)過適當調(diào)理各單元操作的形狀可到達脫氮除磷的效果；(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轉(zhuǎn)目的可經(jīng)過計算機加以控制，便于自控運轉(zhuǎn)，易于維護管理。序批式活性污泥法〔SBR法〕SBR工藝與延續(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)出水不延續(xù)；(4)峰值需氧量高；(5)設(shè)備利用率低；(6)運轉(zhuǎn)控制復(fù)雜；(7)不適用于大水量。序批式活性污泥法〔SBR法〕SBR工藝的缺陷氧化溝是延時曝氣法的一種特殊方式，它的池體狹長，池深較淺，在溝槽中設(shè)有外表曝氣安裝。曝氣安裝的轉(zhuǎn)動，推進溝內(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0.3～0.6m/s，使活性污泥呈懸浮形狀。氧化溝第三節(jié)活性污泥法數(shù)學(xué)模型根底建立模型的假設(shè)1.曝氣池處于完全混合形狀2.進水中微生物濃度假設(shè)為零3.全部可生物降解的底物都處于溶解形狀4.系統(tǒng)處于穩(wěn)定形狀5.二沉池中沒有微生物的活動6.二沉池中沒有污泥累計，泥水分別良好QS0X0Se,X,V(1+R)Q,Se,X曝氣池剩余污泥Qw,Se,X出水〔Q-Qw〕,Se,X剩余污泥Qw,Se,X回流污泥RQ,Se,XR二沉池完全混合活性污泥法系統(tǒng)的典型流程勞倫斯和麥卡蒂模型污泥齡：易知：在穩(wěn)態(tài)條件下，對全系統(tǒng)作活性污泥的物料平衡，有：根據(jù)前述假定，進水微生物濃度可以忽略，故：故：闡明活性污泥法系統(tǒng)的出水有機物濃度僅僅是污泥齡和動力學(xué)參數(shù)的函數(shù)，與進水有機物濃度無關(guān)QS0X0Se,X,V(1+R)Q,Se,X曝氣池出水〔Q-Qw〕,Se,Xe剩余污泥Qw,Se,XR回流污泥RQ,Se,XR二沉池在穩(wěn)態(tài)條件下，作曝氣池底物的物料平衡，有：闡明活性污泥濃度與進出水水質(zhì)、污泥齡和動力學(xué)參數(shù)親密相關(guān)。模型中的參數(shù)的測定方法法獲得倒數(shù)，并令V/Q=t那么：對于產(chǎn)率系數(shù)Y：Yobs可?。嚎梢杂米鲌D法求得Y。對已城市污水，典型的動力學(xué)參數(shù)可參考表12-2〔P125〕普通二沉池沉淀效果良好時，出水的SS可忽略，于是污泥齡的表達式可簡化為：即：此式可用于求剩余污泥量。在穩(wěn)態(tài)條件下，對進入和分開曝氣池的微生物體建立物料平衡方程，可推導(dǎo)出污泥回流比R與污泥齡之間的關(guān)系式。QS0X0Se,X,V(1+R)Q,Se,X曝氣池出水〔Q-Qw〕,Se,X剩余污泥Qw,Se,X回流污泥RQ,Se,XR二沉池令K=rmax/Ks，那么：第四節(jié)氣體傳送原理和曝氣設(shè)備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；二是廢水中的有機物，它是處置對象，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)揚氧化分解作用。氣體傳遞原理雙膜實際的基點是以為在氣液界面存在著二層膜〔即氣膜和液膜〕這一物理景象。這兩層薄膜使氣體分子從一相進入另一相時遭到了阻力。當氣體分子從氣相向液相傳送時，假設(shè)氣體的溶解度低，那么阻力主要來自液膜。在廢水生物處置系統(tǒng)中，氧的傳送速率可用下式表示：式中：dm/dt——氣體傳送速率；D——氣體分散系數(shù)；A——氣體分散經(jīng)過的面積；Cs——氣體在溶液中的飽和濃度；C——氣體在溶液中的濃度。而dm=VdC，那么上式可改寫成：通常DA/δV項用KLa來替代，由此上式變?yōu)椋簩⑸鲜竭M展積分，可求得總的傳質(zhì)系數(shù)：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Cs值要用于污水要乘以系數(shù)β，因此上式變?yōu)椋菏街校核疁貙ρ醯霓D(zhuǎn)移影響較大，水溫上升，水的粘度降低，液膜厚度減小，分散系數(shù)提高，KLa值升高水溫對溶解氧飽和度Cs值也產(chǎn)生影響。隨著溫度的添加，KLa值增大，Cs值降低，液相中氧的濃度梯度有所減小。因此，水溫對氧的轉(zhuǎn)移由兩種相反的影響，總的來說，水溫降低有利于氧的轉(zhuǎn)移。氧分壓和氣壓會影響氧氣在水中的飽和溶解度，因此，在氣壓不是規(guī)范大氣壓的地域，飽和氧濃度應(yīng)乘以壓力修正系數(shù)。對于鼓風曝氣：氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量計算在穩(wěn)定條件下，氧轉(zhuǎn)移速率應(yīng)等于活性污泥微生物的需氧速率：上式中，F(xiàn)為曝氣分散設(shè)備堵塞系數(shù)，通常取0.65~0.9。設(shè)備供應(yīng)商提供空氣分散安裝的氧轉(zhuǎn)移參數(shù)是在規(guī)范條件下測得的，在規(guī)范條件下，轉(zhuǎn)移到一定體積脫氧清水中速率：故思索了氧轉(zhuǎn)移影響要素的實踐速率為：對于鼓風曝氣，需求將需氧速率轉(zhuǎn)化為需氣速率：各種空氣分散安裝的消費廠商均會提供一個重要參數(shù)：氧利用率，利用氧利用率?？筛鶕?jù)供氧量計算出供氣量：根據(jù)鼓風機系統(tǒng)的臺數(shù)，可確定單臺風機的風量，普通任務(wù)臺數(shù)少于3臺時，應(yīng)有一臺備用，任務(wù)臺數(shù)為4臺或4臺以上時，應(yīng)有兩臺備用。鼓風機應(yīng)有風量調(diào)理安裝。鼓風機的選型應(yīng)思索風壓、單機風量、控制方式、噪聲和維護管理等要素。計算鼓風機的任務(wù)壓力時，應(yīng)根據(jù)分散設(shè)備的淹沒水深、分散設(shè)備風壓損失，風管的壓力損失、管道中調(diào)理閥門等配件的部分壓力損失等計算確定。鼓風機風壓計算公式：P=H+hd+hf此外，還應(yīng)思索2~3KPa的富余平安壓力對于機械曝氣，各種設(shè)備在規(guī)范條件下的充氧量與設(shè)備的相關(guān)參數(shù)是廠商經(jīng)過實踐測定提供的。實踐選型時只需計算出曝氣池需氧量，換算成規(guī)范形狀的需氧量，根據(jù)規(guī)范形狀的需氧量進展選擇曝氣設(shè)備曝氣設(shè)備鼓風曝氣機械曝氣空氣凈化器鼓風機空氣輸配管系統(tǒng)擴散器豎式曝氣機外表曝氣機臥式曝氣機鼓風曝氣空氣凈化器鼓風機空氣輸配管系統(tǒng)擴散器空氣凈化器的目的是改善整個曝氣系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)形狀和防止分散器阻塞。鼓風曝氣系統(tǒng)的組成過濾器與進口消音器過濾器壓力損失監(jiān)測鼓風機旁通與旁通消音器鼓風曝氣空氣凈化器鼓風機空氣輸配管系統(tǒng)擴散器鼓風機供應(yīng)緊縮空氣風量要滿足生化反響所需的氧量和能堅持混合液懸浮固體呈懸浮形狀。風壓要滿足抑制管道系統(tǒng)和分散器的摩阻損耗以及分散器上部的靜水壓。羅茨鼓風機：適用于中小型污水廠，噪聲大，必需采取消音、隔音措施離心式鼓風機：噪聲小，效率高，適用于大中型污水廠常用鼓風機方式1.容積式風機:羅茨鼓風機、回轉(zhuǎn)風機2.單級高速離心鼓風機丹麥HV-Turbo風機英國Howden風機常用鼓風機方式常用鼓風機方式美國PowerMizer多級風機常用鼓風機方式常用鼓風機方式單級高速鼓風機進出口導(dǎo)葉片三葉式羅茨鼓風機外型離心鼓風機外型多極離心風機離心鼓風機房鼓風曝氣空氣凈化器鼓風機擴散器空氣輸配管系統(tǒng)擔任將空氣保送到空氣分散器。要求沿程阻力損失小,曝氣設(shè)備各點壓力平衡,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)理閥門。鼓風曝氣空氣凈化器鼓風機擴散器分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)小氣泡分散器中氣泡分散器大氣泡分散器剪切分散空氣曝氣機分散器的類型微孔曝氣設(shè)備微孔曝氣盤微孔曝氣管微孔曝氣管微孔曝氣設(shè)備測試微孔曝氣設(shè)備安裝微孔曝氣設(shè)備的清水檢驗微孔曝氣設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況射流曝氣器穿孔曝氣管機械曝氣：外表曝氣機外表曝氣機充氧原理：(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)時在周圍構(gòu)成水躍，并把液體拋向空中，猛烈攪動而卷進空氣；(3)曝氣設(shè)備高速旋轉(zhuǎn)時，在后側(cè)構(gòu)成負壓區(qū)而吸入空氣。機械曝氣：外表曝氣機曝氣的效率取決于：曝氣機的性能曝氣池的池形倒傘形平板形泵形這類曝氣機的轉(zhuǎn)動軸與水面平行,主要用于氧化溝。豎式曝氣機臥式曝氣機泵形倒傘形平板形外表曝氣機沉水曝氣機轉(zhuǎn)刷曝氣機膜片式微孔曝氣器傘形曝氣器倒傘形機械曝氣器曝氣轉(zhuǎn)刷測試中的曝氣轉(zhuǎn)碟曝氣設(shè)備性能指標比較各種曝氣設(shè)備性能的主要目的氧轉(zhuǎn)移率：單位為mg〔O2〕/〔L·h〕。充氧才干〔或動力效率〕：即每耗費1kW·h動力能傳送到水中的氧量〔或氧傳送速率〕,單位為kg〔O2〕/〔kW·h〕。氧利用率：經(jīng)過鼓風曝氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧的比例，單位為％。曝氣設(shè)備性能滿足混合要求的曝氣量滿鋪的小氣泡分散器：2.2m3/〔m2·h〕旋流的大中氣泡分散器：1.2m3/〔m2·h〕機械曝氣：13W/m3第四節(jié)去除有機物的活性污泥法過程設(shè)計活性污泥系統(tǒng)工藝設(shè)計應(yīng)把整個系統(tǒng)作為整體來思索，包括曝氣池、二沉池、曝氣設(shè)備、回流設(shè)備等，甚至包括剩余污泥的處置處置。主要設(shè)計內(nèi)容：〔1〕工藝流程選擇；〔2〕曝氣池容積和構(gòu)筑物尺寸確實定；〔3〕二沉池廓清區(qū)、污泥區(qū)的工藝設(shè)計；〔4〕供氧系統(tǒng)設(shè)計；〔5〕污泥回流設(shè)備設(shè)計。主要根據(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)計閱歷工業(yè)廢水：實驗研討設(shè)計參數(shù)工藝流程的選擇需求調(diào)查研討和搜集的根底資料：1.污水的水量水質(zhì)資料2.接納污水的對象資料3.氣候水文資料4.污水處置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(shè)計中的首要問題，關(guān)系到日后運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定可靠以及經(jīng)濟和環(huán)境效益，必需在詳盡調(diào)查的根底上進展技術(shù)、經(jīng)濟比較，以得到先進合理的流程。曝氣池的計算：純閱歷方法勞倫斯〔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)某種工藝的閱歷停留時間和閱歷去除率，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。多點進水閱歷去除率：85%~90％閱歷停留時間：3~5h取停留時間為4.5h，那么曝氣池容積：V＝200×4.5m3=900m3閱歷水力停留時間：t污泥負荷率是指單位質(zhì)量活性污泥在單位時間內(nèi)所能接受的BOD5量，即:式中：Ls——污泥負荷率,kgBOD5/〔kgMLVSS·d〕;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)所能接受的BOD5量，即：式中：Lv——容積負荷率，kg(BOD5)/(m3·d)。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是知的，X和N可參考教材中表12－5選擇。對于某些工業(yè)污水，要經(jīng)過實驗來確定X和L值。污泥負荷率法運用方便，但需求一定的閱歷。勞倫斯和麥卡蒂法3.完全混合曝氣池的計算方式(1)曝氣池體積的計算QS0X0Se,X,V(1+R)Q,Se,X曝氣池出水〔Q-Qw〕,Se,Xe剩余污泥Qw,Se,XR回流污泥RQ,Se,XR二沉池對上圖所示系統(tǒng)進展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,因此X0=0,在穩(wěn)定形狀下dρx/dt=0且勞倫斯和麥卡蒂法3.完全混合曝氣池的計算方式(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：那么剩余活性污泥量〔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方式(3)確定所需的空氣量有機物在生化反響中有部分被氧化，有部分合成微生物，構(gòu)成剩余活性污泥量。因此所需氧量為：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方式由于當前兩種方式的曝氣池實踐效果差不多，因此完全混合的計算方式也可用于推流式曝氣池的計算。處置污水量為21600m3/d，經(jīng)沉淀后的BOD5為250mg/L,希望處置后的出水BOD5為20mg/L。要求確定曝氣池的體積、排泥量和空氣量。經(jīng)研討，還確立以下條件：〔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/L；〔4〕曝氣池中MLSS為3500mg/L；〔5〕設(shè)計的θc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響所需的氧、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0.65×22mg/L=14.2mg/L(b)可生化懸浮固體的最終BODL＝14.2×1.42mg/L＝20.3mg/L(c)可生化懸浮固體的BODL為BOD5＝0.68×20.3mg/L＝13.8mg/L(d)確定經(jīng)曝氣池處置后的出水溶解性BOD5，即ρs20mg/L＝ρs＋13.8mg/Lρs＝6.2mg/L計算處置效率E：假設(shè)沉淀池能去除全部懸浮固體，那么處置效率可達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知那么：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)生化反響中含碳有機物全部生化所需的氧量:所需氧量＝(7744-1.42×1645.7)kg/d＝5407.1kg/d首先計算曝氣池所需的氧量(2)生化反響所需氧量:解6.計算曝氣池所需的空氣量(1)假設(shè)空氣密度為1.201kg/m3,空氣中含有的氧量為23.2％，那么所需的實際空氣量為：(2)實踐所需的空氣量為:其次根據(jù)所需的氧量計算相應(yīng)的空氣量(3)設(shè)計所需的空氣量為:麥金尼(McKinney)法1.麥氏以為污水中污染物的形狀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)當有機物完全處置時，出流中的BOD5很低，Ks?ρs,那么上式變?yōu)椋?2)在完全混合曝氣池中的混合液是均勻的，因此有機物在曝氣池中的代謝速率是均勻的，那么：式中：Km——代謝速率系數(shù)，Km隨水溫變化。當水溫為20℃時，城市污水的Km＝15/h；當水溫為10℃時，Km＝7.5/h；當水溫為30℃時，Km=30/h。上述規(guī)律適用于5～35℃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展物料平衡，得：Mi在處置過程中不發(fā)生反響，而隨θC累積：式中：MiO——t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BOD5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)法麥氏以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那么要根據(jù)供氧的情況來確定。設(shè)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，要求處置后出流的SS為20mg/L左右，BOD5小于10mg/L。計算曝氣池的體積和需氧量。例解假設(shè)出水BOD5為7mg/L，普通曝氣池的MLSS為2000mg/L，其中Ma35％左右，那么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θc普通為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.計算實際需氧速率每天的實際需氧量為：第五節(jié)二次沉淀池二次沉淀池的功能要求1.廓清〔固液分別〕2.污泥濃縮〔使回流污泥的含水率降低，回流污泥的體積減少〕二沉池的實踐任務(wù)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)、緊縮區(qū)。兩個界面：泥水界面和緊縮界面。〔2〕混合液進入二沉池以后，立刻被稀釋，固體濃度大大降低，構(gòu)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?！?〕絮凝區(qū)后是一個成層沉降區(qū)，在此區(qū)內(nèi)，固體濃度根本不變，沉速也根本不變。絮凝區(qū)中絮凝情況的優(yōu)劣，直接影響成層沉降區(qū)中泥花的形狀、大小和沉速?！?〕接近池底處構(gòu)成污泥緊縮區(qū)。二沉池的實踐任務(wù)情況二沉池的廓清才干與混合液進入池后的絮凝情況親密相關(guān)，也與二沉池的外表面積有關(guān)。二沉池的濃縮才干主要與污泥性質(zhì)及泥斗的容積有關(guān)。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。根本原理二次沉淀池的構(gòu)造和計算二次沉淀池在構(gòu)造上要留意以下特點：〔1〕二次沉淀池的進水部分，應(yīng)使布水均勻并呵斥有利于絮凝的條件，使泥花結(jié)大?！?〕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越10m3/〔m·h〕?！?〕污泥斗的容積，要思索污泥濃縮的要求。在二沉池內(nèi)，活性污泥中的溶解氧只需耗費，沒有補充，容易耗盡。缺氧時間過長能夠影響活性污泥中微生物的活力，并能夠因反硝化而使污泥上浮，故濃縮時間普通不超越2h。二次沉淀池的容積計算方法可用以下兩個公式反映：式中：A——廓清區(qū)外表積，m2；qv——廢水設(shè)計流量，用最大時流量，m3/h；u——沉淀效率參數(shù)，m3/〔m2·h〕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(shè)計和運轉(zhuǎn)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〕氧傳送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)的流量變化雨水呵斥的流量變化泵的選擇不當呵斥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。假設(shè)為機械外表曝氣機，由于水面的變化，它的運轉(zhuǎn)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(shè)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，添加了污泥處置的費用和困難，同時，整個處置系統(tǒng)較不耐沖擊，呵斥運轉(zhuǎn)中的困難。為防止剩余污泥處置上的困難和堅持污水處置系統(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(shè)計中要思索的主要問題是如何確定污泥負荷率N和MLSS的設(shè)計值。三、微生物濃度在設(shè)計中采用高的MLSS并不能提高效益，緣由如下：其一，污泥量并不就是微生物的活細胞量。曝氣池污泥量的添加意味著泥齡的添加，泥齡的添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，曝氣池污泥的添加，就要求曝氣池中有更高的氧傳送速率，否那么，微生物就遭到抑制，處置效率降低。采用一定的曝氣設(shè)備系統(tǒng)，實踐上只可以采用相應(yīng)的污泥濃度，MLSS的提高是有限制的。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(guān)。當曝氣池做得較小時，曝氣設(shè)備是按系統(tǒng)的負荷峰值控制設(shè)計的。這樣，在非頂峰時間，供氧量過大，呵斥浪費，設(shè)備的才干不能得到充分利用。假設(shè)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(shè)備可以減小，曝氣設(shè)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(yīng)足夠長，促使微生物能很好地絮凝，以便重力分別，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闡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能夠在該活性污泥中繁衍。六、氧傳遞速率氧傳送速率要思索二個過程要提高氧的傳送速率氧傳送到水中氧真正傳送到微生物的膜外表必需有充足的氧量必需使混合液中的懸浮固體堅持懸浮形狀和紊動條件七、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)。按右圖進展物料衡算，可推得以下關(guān)系式：式中：ρsa——曝氣池中的MLSS,mg/L;ρsr——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不能夠高于回流污泥濃度，兩者愈接近，回流比愈大。限制MLSS值的主要要素是回流污泥的濃度。衡量活性污泥的沉降濃縮特性的目的，它是指曝氣池混合液沉淀30min后，每單位質(zhì)量干泥構(gòu)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〔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，添加了二沉池的負荷，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?；钚晕勰嗷亓髀实脑O(shè)計應(yīng)有彈性，并應(yīng)操作在能夠的最低流量。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討闡明：推流式曝氣池的縱向混合很嚴重氧耗費率的數(shù)聽闡明：氧的傳送遭到限制處置量小時，只配有一個機械曝氣機，很容易圍繞曝氣機構(gòu)成混合區(qū)處置量大時，曝氣池也相應(yīng)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6.5～8.5。

pH之所以能堅持在這個范圍，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)常短少蛋白質(zhì)，因此產(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展中和。生活污水中有足夠的堿度使pH堅持在較好的程度。十一、溶解氧濃度通常溶解氧濃度不是一個