水處理全套課件

2.1基本原理和分類2.2活性污泥的增長(zhǎng)規(guī)律2.3活性污泥凈化反應(yīng)的影響因素2.4活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用2.5曝氣傳質(zhì)計(jì)算2.6曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)2.7運(yùn)行和管理2活性污泥法2.1基本原理和分類2.2活性污泥的增長(zhǎng)規(guī)律2.3活性污泥凈化反應(yīng)的影響因素本節(jié)講授內(nèi)容：興趣是最好的老師！1、活性污泥固體物質(zhì)的主要組成是什么？2、活性污泥濃度如何表示？3、SV,SVI含義是什么？如何用此估算污泥濃度？對(duì)于一般污水生物處理其控制范圍為多少？4、一般用什么指標(biāo)來(lái)控制活性污泥的增長(zhǎng)階段？5、活性污泥法的基本流程是什么？活性污泥的主要凈化過(guò)程包括幾個(gè)過(guò)程？6、影響活性污泥微生物生理活動(dòng)的主要因素有哪些？活性污泥法是一種污水的好氧生物處理法，由英國(guó)的克拉克（Clark）和蓋奇（Gage）于1912年發(fā)明。如今，活性污泥法及其衍生改良工藝是處理城市污水最廣泛使用的方法。它能從污水中去除溶解性的和膠體狀態(tài)的可生化有機(jī)物以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質(zhì)，同時(shí)也能去除一部分磷和氮。背景1912年，克拉克（Clark）和蓋奇（Gage）將污水裝在玻璃瓶里，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn)對(duì)污水長(zhǎng)時(shí)間曝氣，玻璃瓶里會(huì)出現(xiàn)污泥，水質(zhì)也得到明顯改善。他們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，將那些沒(méi)有洗干凈而附著有污泥的瓶子用作污水曝氣實(shí)驗(yàn)，污水處理效果更好。他們稱這種自己生長(zhǎng)的污泥為“活性污泥”（ActivatedSludge）。讓曝氣后的污水靜止沉淀，倒出上層已經(jīng)凈化的清水，留下瓶底的污泥，供第二天使用，這樣可以大大縮短污水處理的時(shí)間。1914年，第一座活性污泥法污水處理廠在英國(guó)曼徹斯特建立。2.1基本原理和分類基本原理活性污泥的性質(zhì)和性能活性污泥法凈化廢水的基本流程活性污泥指標(biāo)活性污泥法的分類活性污泥法是利用懸浮生長(zhǎng)的微生物絮體處理有機(jī)廢水的一類好氧生物處理方法這種生物絮體叫做活性污泥概念：它由好氧生物（包括細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物）及其代謝的和吸附的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物組成的生物絮凝體，具有降解廢水中有機(jī)污染物（也有些可部分利用無(wú)機(jī)物）的能力(1)基本原理(2)活性污泥的性質(zhì)及性能1)物理性能“菌膠團(tuán)”“生物絮凝體”外觀：似礬花狀的絮體顏色：褐色、（土）黃色、鐵紅色氣味：泥土味（城市污水）比重：略大于1（曝氣池1.002~1.003、回流污泥1.004~1.006）粒徑：0.02

0.2mm比表面積：20

100cm2/ml=2000-10000m2/m3

菌膠團(tuán)注意在正常情況下，細(xì)菌主要以菌膠團(tuán)形式存在，游離細(xì)菌僅出現(xiàn)在未成熟的活性污泥中，也可能出現(xiàn)在廢水處理?xiàng)l件變化（如毒物濃度升高、pH過(guò)高或過(guò)低），使菌膠團(tuán)解體時(shí)。游離細(xì)菌多是活性污泥處于不正常狀態(tài)的特征。2)生化性能1）有活性微生物75~85%（Ma）2）微生物內(nèi)源代謝的殘留物（Me）3）吸附在活性污泥上難于生物降解的有機(jī)物（Mi）4）無(wú)機(jī)物質(zhì)（Mii）活性污泥的含水率：99.2

99.8%固體物質(zhì)的組成：活性污泥中的微生物活性污泥中的微生物群體主要由各種細(xì)菌和原生動(dòng)物組成，此外，還存活著真菌和以輪蟲(chóng)為主的后生動(dòng)物。A、細(xì)菌活性污泥微生物中的細(xì)菌以異養(yǎng)型的原核細(xì)菌為主，在正常成熟的活性污泥上，細(xì)菌的數(shù)量大致介于107-108個(gè)/ml活性污泥之間。可能的優(yōu)勢(shì)菌種：產(chǎn)堿桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、動(dòng)膠桿菌屬、假單胞菌屬、從毛單胞菌屬和大腸埃希式桿菌等芽胞桿菌屬活性污泥凈化功能最活躍的成分優(yōu)勢(shì)菌屬主要取決于原污水的性質(zhì)。多屬于好氧和兼性異養(yǎng)型的原核細(xì)菌在有氧條件下，具有較強(qiáng)的分解有機(jī)物的功能具有較高的增殖速率，其世代時(shí)間僅為20

30分鐘其中的動(dòng)膠桿菌、大腸桿菌、假單胞菌屬等具有將大量細(xì)菌結(jié)成為“菌膠團(tuán)”的功能。細(xì)菌特征:假單孢菌屬動(dòng)膠菌屬

球衣菌屬真菌——出現(xiàn)一般與水質(zhì)有關(guān).真菌也包括霉菌和酵母。一些霉菌常出現(xiàn)于pH值較低的污水中，絲狀真菌具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)及其他含氮化合物的功能，并與絮體的形成有關(guān)，大量異常地增殖會(huì)引發(fā)污泥膨脹現(xiàn)象。絲狀菌的異常增殖是活性污泥膨脹的主要誘因之一。B、其它微生物酵母菌霉菌絲狀菌原生動(dòng)物——活性污泥中存活的原生動(dòng)物有肉足蟲(chóng)、鞭毛蟲(chóng)和纖毛蟲(chóng)等3類。肉足蟲(chóng)鞭毛蟲(chóng)纖毛蟲(chóng)鐘蟲(chóng)原生動(dòng)物在活性污泥反應(yīng)過(guò)程中數(shù)量和種類的增長(zhǎng)與替變的關(guān)系變形蟲(chóng)豆形蟲(chóng)、腎形蟲(chóng)、草履蟲(chóng)鐘蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、獨(dú)縮蟲(chóng)殘留食物量在活性污泥系統(tǒng)啟動(dòng)的初期，活性污泥尚未發(fā)育良好，游離細(xì)菌居多，處理水質(zhì)欠佳，此時(shí)出現(xiàn)的原生動(dòng)物，最初為肉足蟲(chóng)類（如變形蟲(chóng)）占優(yōu)勢(shì)，繼而出現(xiàn)的是游泳型的纖毛蟲(chóng)，如豆形蟲(chóng)、腎形蟲(chóng)，草履蟲(chóng)。變形蟲(chóng)豆形蟲(chóng)、腎形蟲(chóng)、草履蟲(chóng)鐘蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、獨(dú)縮蟲(chóng)殘留食物量當(dāng)菌膠團(tuán)培育成熟，活性強(qiáng)，細(xì)菌聚集在菌膠團(tuán)上，出水水質(zhì)好；此時(shí)出現(xiàn)的原生動(dòng)物，主要是帶柄固著的纖毛蟲(chóng)，如鐘蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、獨(dú)縮蟲(chóng)等。原生動(dòng)物攝取細(xì)菌，是活性污泥生態(tài)系統(tǒng)的首次捕食者。后生動(dòng)物攝食原生動(dòng)物，是生態(tài)系統(tǒng)的二次捕食者。通過(guò)顯微鏡鏡檢，活性污泥原生動(dòng)物的生物相，是對(duì)活性污泥質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要手段之一。

細(xì)菌—植物性鞭毛蟲(chóng)—肉足蟲(chóng)—?jiǎng)游镄员廾x(chóng)/—游泳型纖毛蟲(chóng)、吸管蟲(chóng)—固著型鞭毛蟲(chóng)/—輪蟲(chóng)（低等生物向高等生物）后生動(dòng)物——（主要指輪蟲(chóng)）在活性污泥系統(tǒng)中是不經(jīng)常出現(xiàn)的，僅在處理水質(zhì)優(yōu)異的完全氧化型的活性污泥系統(tǒng)，如延時(shí)曝氣活性污泥系統(tǒng)中出現(xiàn)，因此輪蟲(chóng)出現(xiàn)是水質(zhì)非常穩(wěn)定的標(biāo)志輪蟲(chóng)（3）活性污泥法凈化廢水的基本流程初次沉淀池廢水曝氣池二次沉淀池出水空氣剩余活性污泥回流污泥凈化水排出預(yù)處理混合、曝氣固液分離在曝氣池內(nèi)，有機(jī)物被活性污泥吸附、吸收和降解大部分污泥回流，與進(jìn)入的廢水混合凈化過(guò)程吸附微生物的代謝凝聚與沉淀污泥凈化水大的比表面積活性污泥吸附懸浮狀態(tài)和膠態(tài)的有機(jī)物合成代謝分解代謝凝聚：形成大的菌膠團(tuán)沉淀：活性污泥顆粒與廢水分離廢水BOD吸附降解曝氣過(guò)程注意！無(wú)論是分解代謝還是合成代謝，都可以去除廢水中的有機(jī)物，但是兩個(gè)過(guò)程的產(chǎn)物不同。分解代謝的產(chǎn)物是CO2和H20，可直接排入環(huán)境；合成代謝的產(chǎn)物是新生的微生物細(xì)胞，以剩余污泥的方式排出活性污泥系統(tǒng)，對(duì)其需要進(jìn)行妥善處理，否則會(huì)造成二次污染。（1）廢水中含有足夠的可溶性易降解有機(jī)物（2）混合液含有足夠的溶解氧（3）活性污泥在池內(nèi)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）沒(méi)有對(duì)微生物有毒有害的物質(zhì)流入活性污泥系統(tǒng)有效運(yùn)行的基本條件是：（4）活性污泥指標(biāo)活性污泥的主要指標(biāo)有：

指一定量（1000ml量筒）的曝氣池混合液靜置30min后，沉淀污泥與原混合液的體積比（用百分?jǐn)?shù)表示），即污泥沉降比（SV）＝混合液經(jīng)30min沉降后的污泥體積/混合液體積

1、污泥沉降比2、污泥濃度3、污泥容積指數(shù)4、生物相指示（1）污泥沉降比（Settlingvelocity，SV）沉降比正常范圍15％～30％

指1升混合液內(nèi)所含的懸浮固體（常表示為MLSS，MixedLiquorSuspendedSolid

）或揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS，MixedLiquorVolatileSuspendedSolid）的重量，單位為g/l或mg/l表示。污泥濃度微生物的濃度間接代表？活性污泥的主要指標(biāo)有：1、污泥沉降比2、污泥濃度3、污泥容積指數(shù)4、生物相指示（2）污泥濃度（2）污泥濃度活性污泥的主要指標(biāo)有：1、污泥沉降比2、污泥濃度3、污泥容積指數(shù)4、生物相指示MLSS=Ma+Me+Mi+MiiMLVSS=Ma+Me+Mi一般在活性污泥曝氣池內(nèi)常保持MLSS濃度在2～6g/l之間，多數(shù)為3～4g/lMLSS與MLVSS之間以及MLSS與活性微生物量之間具有相對(duì)穩(wěn)定的相關(guān)關(guān)系，代表微生物的濃度還是可行的，多用MLSS如何保證曝氣池內(nèi)污泥濃度保持在一定范圍內(nèi)？通過(guò)污泥污泥在曝氣池內(nèi)的增長(zhǎng)及從二沉池適量的回流和排放來(lái)控制。1、污泥沉降比2、污泥濃度3、污泥容積指數(shù)，（SVI，SludgeVolumeIndex）

4、生物相指示（3）污泥容積指數(shù)曝氣池混合液經(jīng)30min沉淀后，1g干污泥所占有沉淀污泥容積的毫升數(shù)，單位為ml/g，但一般不標(biāo)注?；钚晕勰嗟闹饕笜?biāo)有：SVI的計(jì)算式為：例如，曝氣池混合液污泥沉降比（SV）為20％，污泥濃度為2.5g/L，則污泥容積指數(shù)為

SVI＝20×10/2.5=80污泥容積指數(shù)SVI反映了活性污泥的凝聚沉淀性。SVI較高，表示SV值較大，沉淀性差；SVI較小，污泥顆粒密實(shí)，礦化度高，沉淀性能好；太低，吸附性能和活性都較差。通常SVI＜100，沉淀性能良好，100～200時(shí)，沉淀性一般；而當(dāng)SVI＞200時(shí)，沉淀性較差，污泥易膨脹。一般?？刂芐VI在50～150之間為宜，但據(jù)廢水性質(zhì)不同，也有差異。如廢水溶解性有機(jī)物含量高時(shí)，通常的SVI值可能較高。相反，廢水中含無(wú)機(jī)性懸浮物較多時(shí)，正常的SVI值可能較低。討論回流比對(duì)污泥濃度的影響：

x（1+R）=xRR（二沉池物料平衡）（13-4）

X—混合液污泥濃度mg/LR—污泥回流比

XR—回流污泥中懸浮固體（污泥）濃度mg/L

曝氣池V、X、Se二沉池Q、S0Q(1+R)X、SeXe、SeRQ、XR、Se(Q-Qw)Qw，XR回流污泥濃度與回流比的關(guān)系以30min靜置沉淀后的污泥代表二次沉淀池的沉淀污泥，則

xR＝106/SVI（mg/L）（13-5）

但是，沉淀時(shí)間、池深等許多差異，引入修正系數(shù)f，即：

xR＝f×106/SVI（13-6）

試驗(yàn)測(cè)定：SVI高及停留時(shí)間4～5h，f＝2；

SVI低及停留時(shí)間20～30min，f＝0.5；通常t=2h，回流污泥的SVI略小于曝氣池中SVI，兩者比值為0.8，f可取1.2，即

xR＝1.2×106/SVI（13-7），代入13-4得：

（近似計(jì)算值因?yàn)槌恋砹?0分鐘）（13-8）圖13-3回流污泥SVI與MLSS及回流比的關(guān)系圖知其2可求其一1、如果活性污泥的SVI值增高，它在二沉池內(nèi)的濃縮極限濃度就會(huì)降低。為使在曝氣池內(nèi)混合液的活性污泥濃度保持一定，就需要加大污泥的回流量。2、在MLSS一定的條件下，SVI值越高，所應(yīng)采用的污泥回流比也越大。當(dāng)SVI值達(dá)400以上時(shí)，從污泥回流比的要求來(lái)看，活性污泥系統(tǒng)在實(shí)際上是難于成立的。（4）生物相指示一般都以鐘蟲(chóng)屬作為活性污泥法的特征指示生物?；钚晕勰嘀谐霈F(xiàn)的微生物主要是細(xì)菌、放線菌、真菌、原生動(dòng)物和少數(shù)其它微型動(dòng)物。通常情況下，細(xì)菌以菌膠團(tuán)形式存在?；钚晕勰嗟闹饕笜?biāo)有：1、污泥沉降比2、污泥濃度3、污泥容積指數(shù)4、生物相指示顯微鏡的使用方法、活性污泥生物相觀察實(shí)驗(yàn)

細(xì)菌—植物性鞭毛蟲(chóng)—肉足蟲(chóng)—?jiǎng)游镄员廾x(chóng)/—游泳型纖毛蟲(chóng)、吸管蟲(chóng)—固著型鞭毛蟲(chóng)/—輪蟲(chóng)（低等生物向高等生物）若干個(gè)狹長(zhǎng)的流槽，廢水從一端進(jìn)入，另一端流出。可分為平行水流（并聯(lián)）式和轉(zhuǎn)折水流（串聯(lián)）式兩種。（5）活性污泥法的分類1）按廢水和回流污泥的進(jìn)入方式及其在曝氣池中的混合方式分類：推流式活性污泥曝氣池完全混合式活性污泥曝氣池廢水進(jìn)入曝氣池后，在攪拌下立即與池內(nèi)活性污泥混合液混合，從而使進(jìn)水得到良好的稀釋，污泥與廢水得到充分混合，可以最大限度地承受廢水水質(zhì)變化的沖擊。推流式活性污泥曝氣池完全混合式活性污泥曝氣池2）按供氧方式，活性污泥可分為鼓風(fēng)曝氣式和機(jī)械曝氣式兩大類鼓風(fēng)曝氣表面曝氣潛水曝氣機(jī)械曝氣式

2.2活性污泥的增長(zhǎng)規(guī)律

活性污泥微生物的增長(zhǎng)曲線前提：（1）溫度適宜、DO充足、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一次充分投加，微生物種群隨時(shí)間以量表示增殖和衰減的動(dòng)態(tài)。（2）在這樣的環(huán)境下，不存在抑制物質(zhì)的條件下，微生物的增殖速率取決于有機(jī)物（F）與微生物量（M）的比值，它也是有機(jī)物降解速率、氧利用速率和微生物凝聚、吸附性能的重要影響因素。式中：Q——廢水量，m3/dS0——廢水中有機(jī)質(zhì)濃度，kg/m3X——曝氣池中活性污泥的濃度，kg/m3V——曝氣池體積，m3F/M即活性污泥系統(tǒng)有機(jī)負(fù)荷率，又稱BOD污泥負(fù)荷。它表示曝氣池內(nèi)單位重量的活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)承受的有機(jī)物量。可用NS表示。

定義：F/M計(jì)算公式：

(kgBOD/kgMLSS·d)BOD、COD下降很少（1）適應(yīng)期對(duì)污水適應(yīng)過(guò)程不增殖產(chǎn)生變異，以適應(yīng)新環(huán)境（2）對(duì)數(shù)增殖期以最高速率增殖營(yíng)養(yǎng)異常豐富，F(xiàn)/M很高污泥絮凝沉淀性能差（1）適應(yīng)期（3）減衰增殖期營(yíng)養(yǎng)濃度成為控制因素衰亡與增殖相抵消污泥不再增長(zhǎng)污泥絮凝沉淀和降解性能好（2）對(duì)數(shù)增殖期（1）適應(yīng)期F/M繼續(xù)下降（4）內(nèi)源呼吸期營(yíng)養(yǎng)消耗殆盡活性污泥量減少消耗自身維持生命污水處理通?？刂圃跍p衰增殖期或內(nèi)源呼吸期的初期（3）減衰增殖期（2）對(duì)數(shù)增殖期（1）適應(yīng)期F/M降到最低污泥絮體是由細(xì)菌內(nèi)源代謝分泌的聚合物在微生物之間起粘膠劑的作用，只有當(dāng)內(nèi)源代謝分泌聚合物與微生物成適當(dāng)比例才能形成良好的生物絮體。如果微生物增殖率過(guò)高，內(nèi)源代謝分泌的聚合物不足以粘連吸附新增殖的微生物，就不可能形成良好的絮體。如果有機(jī)物濃度過(guò)低，內(nèi)源代謝產(chǎn)生的聚合物就被微生物當(dāng)成食物消耗，則絮體也難以形成。控制出口處的增殖期：污泥微生物的增殖期，主要由F/M值所控制，處于不同增長(zhǎng)期的活性污泥，其性能不同，處理水質(zhì)也不同。通過(guò)F/M值的調(diào)正，能夠使曝氣池內(nèi)的活性污泥，主要是在出口處的活性污泥處于我們所要求達(dá)到的增殖期。及時(shí)排泥保持污泥平衡：活性污泥處理系統(tǒng)處于穩(wěn)定正常狀態(tài)，條件之一是使曝氣池內(nèi)的活性泥濃度保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)?；钚晕勰喾磻?yīng)的結(jié)果使活性污泥在量上所增長(zhǎng)！這樣每天必須從系統(tǒng)中排出數(shù)量相當(dāng)于增長(zhǎng)的污泥量。使排出量與增長(zhǎng)量保持平衡。？完全混合曝氣池和推流曝氣池F/M控制有何不同？通過(guò)怎樣的措施實(shí)現(xiàn)污泥增長(zhǎng)控制？推流式活性污泥，隨著水流的過(guò)程，底物降解，微生物增長(zhǎng)，F(xiàn)/M沿程變化，系統(tǒng)處于生長(zhǎng)曲線某一段上。完全混合式曝氣池，池內(nèi)各點(diǎn)水質(zhì)均勻，F(xiàn)/M一定，系統(tǒng)處于生長(zhǎng)曲線某一點(diǎn)上工作。運(yùn)行時(shí)，可以調(diào)節(jié)F／M，使曝氣池處于良好的工況條件下工作。一般在廢水處理中控制F/M在較低范圍內(nèi)，利用漸衰增殖期或內(nèi)源呼吸期的微生物生長(zhǎng)活動(dòng)，使廢水中的有機(jī)物穩(wěn)定化，以取得良好處理效果。2.3活性污泥凈化反應(yīng)的影響因素溶解氧水溫營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)pH值有毒物質(zhì)（1）溶解氧（DO）好氧生物處理技術(shù)。在用活性污泥法處理廢水過(guò)程中應(yīng)保持一定濃度的溶解氧。供氧不足（低于0.5mg/L），溶解氧濃度過(guò)低，就會(huì)使活性污泥微生物正常的代謝活動(dòng)受到影響，凈化功能下降，且易于滋生絲狀菌，產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象?；旌弦喝芙庋鯘舛冗^(guò)高，氧的轉(zhuǎn)移效率降低，會(huì)增高所需動(dòng)力費(fèi)用。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在曝氣池出口處的混合液中的溶解氧濃度保持在2mg/L左右，就能夠使活性污泥保持良好的凈化功能。有機(jī)物去除需氧量微生物自身氧化需氧量（2）水溫活性污泥微生物的最適溫度范圍是15～30℃。降低到10℃以下通過(guò)馴化也可適應(yīng)，需要降低污泥負(fù)荷。水溫高時(shí)可以采用較高的污泥負(fù)荷運(yùn)行。水溫由21℃變?yōu)?8.2℃，SVI曲線波形變緩，污泥膨脹負(fù)荷升高。21℃時(shí)膨脹負(fù)荷0.6～1.5kgBOD/(kgMLSS·d),水溫為38.2℃膨脹負(fù)荷變?yōu)?.3～3.5kgBOD/(kgMLSS·d)。水溫較高時(shí)可以選用較高的污泥負(fù)荷，不致污泥膨脹。1）正常水溫高時(shí)，可采用較高的污泥負(fù)荷值進(jìn)行設(shè)計(jì)，有利于縮小處理設(shè)備的規(guī)模。2）運(yùn)行中突然增高或降低溫度，可能導(dǎo)致污泥膨脹。水溫的變化速率對(duì)污泥分離效果也有很大影響。水溫突變，在二沉池形成密度股流和短流現(xiàn)象，降低沉淀效率。溫度變化在0.3℃/h，即顯示影響，如達(dá)到0.7℃/h并持續(xù)3～

4小時(shí)，污泥結(jié)構(gòu)變得松散原生生物改變形態(tài)。水溫（20-35℃）（3）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（100:5:1，營(yíng)養(yǎng)全面）微生物細(xì)胞的組成物質(zhì)有碳、氫、氧、氮等幾種元素，約占90~97％，其余的3~10％為無(wú)機(jī)元素，其中磷的含量最高，達(dá)50%。生活污水和城市廢水含有足夠的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但某些工業(yè)廢水卻不然，例如石油化工廢水和制漿廢水缺乏氮、磷等物質(zhì)。用活性污泥法處理這一類廢水，必須考慮投加適量的氮、磷等物質(zhì)，以保持廢水中的營(yíng)養(yǎng)平衡。微生物對(duì)氮和磷的需要量可按BOD:N:P=100：5：1來(lái)計(jì)算。微生物對(duì)氮與磷的需要量還與剩余污泥量有關(guān)，即與污泥齡和微生物比增殖速率有關(guān)，就此還可用下式計(jì)算：

氮的需要量＝0.122

X

磷的需要量＝0.023

X式中

X—活性污泥增長(zhǎng)量（以MLVSS計(jì)）；kg/d；

0.122、0.023——分別為生物體內(nèi)氮和磷所占的比例在微生物細(xì)胞組成的無(wú)機(jī)元素中，還有鉀、鎂、鈣、硫、鈉以及微量的鐵、銅、錳、硼和鋁、硅等。（McCarty提出C60H87O23N12P分子量1374，N的比例0.122，P的比例0.023）。（4）pH值活性污泥微生物的最適pH值介于6.5～8.5之間、如pH值降至4.5以下，原生動(dòng)物全部消失，真菌將占優(yōu)勢(shì)，易于產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象。當(dāng)pH值超過(guò)9.0時(shí)，微生物的代謝速率將受到影響。微生物的代謝活動(dòng)能夠改變環(huán)境的pH值，如微生物對(duì)含氮化合物的利用，由于脫氨作用而產(chǎn)酸，從而使環(huán)境的pH值下降；由于脫羧作用而產(chǎn)生堿性胺，又使pH值上升，因此，混合液本身是具有一定的緩沖作用的。（5）有毒物質(zhì)對(duì)微生物有毒害作用或抑制作用的物質(zhì)較多，大致可分為重金屬、氰化物、S2-、鹵族元素及其化合物等無(wú)機(jī)物質(zhì)；酚、醇、醛、染料等有機(jī)化合物。完結(jié)1基本原理和分類2活性污泥的增長(zhǎng)規(guī)律3活性污泥凈化反應(yīng)的影響因素本節(jié)小結(jié)：2.4活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及其應(yīng)用2.4.1概述2.4.2活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)2.4.3勞倫斯—麥卡蒂模式的基本概念2.4.4勞倫斯—麥卡蒂基本方程式2.4.5勞倫斯—麥卡蒂基本方程式的應(yīng)用2.4.6動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定2.4.7例題興起于上個(gè)世紀(jì)五、六十年代。能夠通過(guò)數(shù)學(xué)式定量地或半定量的解釋活性污泥系統(tǒng)內(nèi)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。對(duì)工程設(shè)計(jì)與優(yōu)化運(yùn)行管理有著一定的指導(dǎo)意義。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究的主要內(nèi)容研究化學(xué)反應(yīng)速度與各項(xiàng)物理因素之間的定量關(guān)系研究反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的目的針對(duì)某一反應(yīng)，選擇合適的反應(yīng)條件、反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)形式、確定反應(yīng)器的尺寸及其處理能力2.4.1概述從活性污泥處理系統(tǒng)的工程實(shí)踐要求考慮，對(duì)活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究重點(diǎn)在于確定活性污泥反應(yīng)速度和各項(xiàng)主要環(huán)境因素之間的關(guān)系，研究的主要內(nèi)容：1、有機(jī)基質(zhì)的降解速度與有機(jī)基質(zhì)濃度、活性污泥微生物量等因素之間的關(guān)系；2、活性污泥微生物的增殖速度與有機(jī)基質(zhì)濃度、微生物量等因素之間的關(guān)系。很多學(xué)者根據(jù)各自的研究成果，提出了描述上述兩項(xiàng)關(guān)系的動(dòng)力學(xué)表達(dá)式，我們將主要介紹勞倫斯—麥卡蒂模式?；钚晕勰鄤?dòng)力學(xué)研究的主要內(nèi)容米—門公式（1913）Michaelis—MentenV—酶反應(yīng)速度；Vmax—最大酶反應(yīng)速度；S—基質(zhì)濃度；Km—米氏常數(shù)?；|(zhì)濃度（S）酶反應(yīng)速度（V）一級(jí)反應(yīng)區(qū)（n=1）混合級(jí)反應(yīng)區(qū)（0＜n＜1）零級(jí)反應(yīng)區(qū)（n=0）Km2.12.4.2活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)莫諾德模式Monod基質(zhì)濃度（S）比增殖速率（μ）一級(jí)反應(yīng)區(qū)（n=1）混合級(jí)反應(yīng)區(qū)（0＜n＜1）零級(jí)反應(yīng)區(qū)（n=0）Ks

莫諾德于1942年和1950年曾兩次進(jìn)行了單一基質(zhì)的純菌種培養(yǎng)試驗(yàn)，關(guān)聯(lián)出微生物比增殖速率和基質(zhì)濃度之間的關(guān)系，如右圖所示。

莫諾德發(fā)現(xiàn)微生物比增殖速率和基質(zhì)濃度之間的關(guān)系與酶促反應(yīng)速度與基質(zhì)濃度之間的關(guān)系相同，從而提出了與米—門方程式相似的莫諾德模式2.2μ—

微生物比增殖速率，d-1；μmax—微生物最大比增殖速率，d-1；S—

溶液中限制微生物生長(zhǎng)的基質(zhì)濃度，mg/L、g/m3；莫諾德模式Monod基質(zhì)濃度（S）比增殖速率（μ）一級(jí)反應(yīng)區(qū)（n=1）混合級(jí)反應(yīng)區(qū)（0＜n＜1）零級(jí)反應(yīng)區(qū)（n=0）KsKs—

飽和常數(shù)。即當(dāng)μ=μｍax/2時(shí)的基質(zhì)濃度，故又稱為半速度常數(shù)，mg/L、g/m3。假設(shè)：微生物比增殖速率（μ）與基質(zhì)比降解速率（v）呈比例關(guān)系，即式中：－基質(zhì)比降解速率，d-1

；－基質(zhì)最大比降解速率，d-1

?；|(zhì)比降解速率（v），可以用莫諾德模式加以描述：對(duì)廢水處理來(lái)說(shuō)，有機(jī)物的降解是其基本目的，因此，式2.3的實(shí)際意義較大2.3莫諾德模式是通過(guò)單一基質(zhì)的純菌種培養(yǎng)試驗(yàn)得出的，但活性污泥處理系統(tǒng)的微生物是多種屬的微生物群體，污水中的有機(jī)基質(zhì)也是多種類的，莫諾方程能否應(yīng)用？在60～70年代，勞倫斯等人將莫諾德模式引入污水生物處理領(lǐng)域，證實(shí)該式完全適用。有關(guān)活性污泥動(dòng)力學(xué)模式都是以完全混合式曝氣池為基礎(chǔ)建立的，經(jīng)過(guò)修正再應(yīng)用到推流式曝氣池系統(tǒng)。活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的建立，均是在理想條件下建立的，在應(yīng)用時(shí)，還需根據(jù)具體條件加以修正。一般建立活性污泥反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模式的假設(shè)條件是：1、活性污泥系統(tǒng)運(yùn)行條件處于穩(wěn)定狀態(tài)；2、活性污泥在二次沉淀池內(nèi)不產(chǎn)生微生物代謝活動(dòng)；3、系統(tǒng)中不含有毒性物質(zhì)和抑制物質(zhì)；4、進(jìn)水底物濃度保持恒定；5、全部生物可降解的底物處于溶解狀態(tài)。2.4.3勞倫斯—麥卡蒂模式的基本概念勞倫斯—麥卡蒂建議的排泥方式微生物比增殖速率(μ)單位基質(zhì)利用速率(q)生物固體平均停留時(shí)間(θc)Lawrence-McCarty勞倫斯—麥卡蒂建議的排泥方式Q為廢水流量；S0為廢水基質(zhì)（有機(jī)污染物）濃度；Se為處理水基質(zhì)濃度；Xa為曝氣池內(nèi)微生物（活性污泥）濃度；V為曝氣池容積；R為污泥回流比；Qw為排泥量；Xr為二沉池底部的活性污泥濃度；

Xe為處理水中的活性污泥濃度。傳統(tǒng)的排泥方式勞倫斯—麥卡蒂推薦的排泥方式減輕二次沉淀池的負(fù)荷，有利于污泥濃縮，所得回流污泥的濃度較高曝氣池V、Xa、Se二沉池Q、S0Q(1+R)Xa、SeXe、SeⅡQw、XaRQ、Xr、SeⅠQw、Xr、Se(Q-Qw)微生物比增殖速率當(dāng)微生物增長(zhǎng)的全部必要條件得到滿足時(shí)，對(duì)于某一時(shí)間增量△t，微生物體濃度的增量△x與現(xiàn)存的微生物體濃度x成正比引入比例常數(shù)μ取極限：微生物比增殖速率2.4其中為微生物的增殖速率,mg/dX—反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度，mg/l;μ--微生物比增值速率，d-1單位重量微生物（活性污泥）的增殖速率，以μ表示，單位d-1單位重量微生物的基質(zhì)利用速率，用q表示，單位d-1單位基質(zhì)利用速率（也稱單位有機(jī)底物利用速率）2.5--表示基質(zhì)的利用速率，mg/dX—反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度，mg/l指在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)，微生物從其生成開(kāi)始到排出系統(tǒng)的平均停留時(shí)間，也就是反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的微生物全部更新一次所需的時(shí)間。從工程上來(lái)說(shuō)，就是反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)微生物總量與每日排放的剩余微生物量的比值。以θc或ts表示，單位為d?！鱔—每天從系統(tǒng)中排出增殖的微生物總量；mgX—反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度，mg/l生物固體平均停留時(shí)間（又稱細(xì)胞平均停留時(shí)間，工程上習(xí)慣稱為污泥齡）2.6反應(yīng)器內(nèi)微生物總量針對(duì)兩種不同的排泥方式生物固體平均停留時(shí)間與微生物比增殖速率的關(guān)系？傳統(tǒng)方式勞-麥推薦2.72.8一般Xe值很低，可以忽略2.92.102.11生物固體平均停留時(shí)間與微生物比增殖速率的關(guān)系1、第一基本方程式在反應(yīng)器內(nèi)，微生物量因增殖而增加，同時(shí)又因內(nèi)源代謝而減少，其綜合變化可用下式表示：為微生物凈增殖速率，mg/(L·d)；為基質(zhì)利用速率（降解速率），mg/(L·d)；Y－活性污泥產(chǎn)率，mg（生物量）/mg（降解的有機(jī)基質(zhì)）；Kｄ－微生物內(nèi)源代謝作用的自身氧化率，又稱衰減系數(shù)，d-1；Xa－反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度，mg/L；2.4.4勞倫斯—麥卡蒂基本方程式2.12

勞倫斯—麥卡蒂以微生物增殖和對(duì)有機(jī)基質(zhì)的利用為基礎(chǔ)，1970年建立了活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式勞-麥第一基本方程式表示的是生物固體平均停留時(shí)間（θc）與產(chǎn)率（Y）、單位基質(zhì)利用速率（q）及衰減系數(shù)（Kd）之間的關(guān)系2.13左右除以Xa勞倫斯－麥卡蒂第一基本方程式在莫諾德模式的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，提出有機(jī)基質(zhì)的降解速率等于其被微生物的利用速率，即2、第二基本方程式2.3已知2.52.14推出用qmax值代替vmax

，得到式中：S－反應(yīng)器內(nèi)基質(zhì)濃度；ｑmax－單位生物量的最大基質(zhì)利用速率（在高底物濃度條件）Ｋs－半速率系數(shù)，其值等于時(shí)的基質(zhì)濃度2.142.15勞倫斯－麥卡蒂第二基本方程式勞-麥第二基本方程式表示基質(zhì)降解速率與反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度和基質(zhì)濃度之間的關(guān)系2.4.5勞倫斯—麥卡蒂基本方程式的應(yīng)用

—六個(gè)方面1、確立出水基質(zhì)濃度（Se）與生物固體平均停留時(shí)間（θc）之間的關(guān)系2、確立微生物濃度（X）與生物固體平均停留時(shí)間θc之間的關(guān)系。3、確立活性污泥回流比（R）與生物固體平均停留時(shí)間（θc）之間的關(guān)系4、總產(chǎn)率（Y）與表現(xiàn)產(chǎn)率（Yobs）之間的關(guān)系5、θc值與Se值及E的關(guān)系6、對(duì)方程式的推論2.16對(duì)推流式2.171、確立處理水基質(zhì)濃度（Se）與生物固體平均停留時(shí)間（θc）之間的關(guān)系從式（2.16）可見(jiàn)，Ks、Kd、Y、vmax都是系數(shù)，其值通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，對(duì)某一條件來(lái)說(shuō)，其值為一常數(shù)；而Se值僅為θc的函數(shù)，即如欲提高處理效果，降低Se值，就必須適當(dāng)提高θc值。

通過(guò)勞-麥的基本方程式加以整理，可以得到：對(duì)完全混合式2.18對(duì)推流式（反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度采用其平均值）。2.192、確立微生物濃度（X）與生物固體平均停留時(shí)間θc之間的關(guān)系對(duì)曝氣池系統(tǒng)中基質(zhì)的量（S）作物料衡算，對(duì)衡算結(jié)果整理，可得：水力停留時(shí)間從式可知，反應(yīng)器內(nèi)微生物的濃度（X）是生物固體平均停留時(shí)間（θc）的函數(shù)，即X=f(θc)。t—污水在反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間，d對(duì)完全混合式對(duì)系統(tǒng)中的生物量（X）作物料衡算，對(duì)衡算結(jié)果加以整理，則可得：式中：Xr－回流污泥的濃度，其最高濃度（Xr）max可由下式估算：式中：SVI－污泥指數(shù)。用上式計(jì)算所得的Xr值為近似值，此外，以SVI為基礎(chǔ)計(jì)算所得的Xr值為MLSS，應(yīng)換算為MLVSS。2.202.213、確立活性污泥回流比（R）與生物固體平均停留時(shí)間（θc）之間的關(guān)系

產(chǎn)率是單位時(shí)間內(nèi)，微生物的增長(zhǎng)量與基質(zhì)降解量的比值。其表達(dá)式為：

由于微生物的內(nèi)源呼吸、自身氧化作用，實(shí)際上測(cè)定的產(chǎn)率要低于Y值，即所謂表觀產(chǎn)率（Yobs）

2.222.234、總產(chǎn)率（Y）與表現(xiàn)產(chǎn)率（Yobs）之間的關(guān)系為了區(qū)別，前者稱之為總產(chǎn)率（Y）。總產(chǎn)率與表觀產(chǎn)率之間的關(guān)系用下式表示：Yobs是一項(xiàng)重要的參數(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)與維護(hù)運(yùn)行都有重要的意義?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整θc值，選定Yobs值。2.245、θc值與Se值及E的關(guān)系θc值增大，出水Se值減少，而去除率E值提高，當(dāng)θc值低于某一數(shù)值（θc）min時(shí)，Se值將急劇升高，E值則急劇下降。在實(shí)際工程中都存在一個(gè)（θc）min值。（？）E為有機(jī)污染物的去除率關(guān)系圖污泥齡不能小于優(yōu)勢(shì)菌群世代周期當(dāng)θc=（θc）min時(shí)，Se=So，代入下式中：2.25得到在一般情況下，值可忽略不計(jì)，因此，上式可改寫為：Y、vmax(基質(zhì)最大比降解率，d-1)及Kd等動(dòng)力學(xué)系數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。2.266、對(duì)方程式的推論2.28按已定條件v=q，故可寫2.29活性污泥處理的系統(tǒng)一般為低基質(zhì)濃度，在低基質(zhì)濃度條件下，Ks＞＞S，因此，上式中的分母中的S可以忽略不計(jì)2.30其中已知在完全混合式曝氣池中，在穩(wěn)定條件下，下式成立：2.31（2.32）式便于用以求定曝氣池的容積（V）2.322.4.6動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定動(dòng)力學(xué)參數(shù)Ks、vmax(qmax)、Y、Kd是模式的重要組成部分，一般通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。①的確定取倒數(shù)取不同的t值進(jìn)行計(jì)算，并繪制關(guān)系圖從中求得②Y、Kd值的確定取不同的θc值，由此可以得出不同的Se值，代入上式，可得出一系列q值繪制q~1/θc關(guān)系圖，圖中的斜率為Y值、截距為Kd值[例]原始數(shù)據(jù)：Q=10000m3/d；BOD5=200mg/L；Xa=2000mg/L；MLVSS=0.8MLSS；Se(BOD5)=10mg/L；Y=0.5；R=污水流量的30~40%；K=0.1L/(mg.d)；Kd=0.1d-1

。2.4.7例題要求:采用完全混合活性污泥系統(tǒng)處理，經(jīng)計(jì)算確定：①所需完全混合式曝氣池容積（V）；②生物固體平均停留時(shí)間（θc）；③當(dāng)SVI在80~160間變化，而不調(diào)整運(yùn)行的（θc）值時(shí)，確定其對(duì)處理效果的影響。解：①根據(jù)（2.32）式計(jì)算所需曝氣池體積②根據(jù)（2.13）式計(jì)算運(yùn)行的θc③計(jì)算Xr，按照公式（2.21）式計(jì)算最高當(dāng)SVI＝160時(shí)當(dāng)SVI=80時(shí)

④確定在SVI值改變時(shí)，對(duì)處理效果的影響：首先按=2.5d，用式（2.20）計(jì)算在0.3和0.4的R值和80及160的SVI值條件下Xa值。計(jì)算結(jié)果列于下表中：SVIR80801601600.30.40.30.412500×0.8=1000012500×0.8=100006250×0.8=50006250×0.8=50002342289711711448MLVSS=0.8MLSS解方程得：q=0.86d-1然后，求出在不同條件下的Se值例如時(shí)因?yàn)樗杂谑?3422897117114488.67.016.513.6從計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，當(dāng)SVI值由80上升到160時(shí)，如不調(diào)整θc值，處理水質(zhì)將超過(guò)所要求達(dá)到的水質(zhì)，不能滿足規(guī)定的要求。用同樣的方法求出在不同條件下的Se值，列表如下ok2.4.1概述2.4.2活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)2.4.3勞倫斯—麥卡蒂模式的基本概念2.4.4勞倫斯—麥卡蒂基本方程式2.4.5勞倫斯—麥卡蒂基本方程式的應(yīng)用2.4.6動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定2.4.7例題小結(jié)Q為廢水流量；S0為廢水基質(zhì)（有機(jī)性污染物）濃度；Se為處理水基質(zhì)濃度；Xa為曝氣池內(nèi)微生物（活性污泥）濃度；V為曝氣池容積；R為污泥回流比；Qw為排泥量；Xr為二沉池底部的活性污泥濃度；Xe為處理水中的活性污泥濃度。曝氣池V、Xa、Se二沉池Q、S0Q(1+R)Xa、SeXe、SeⅡQw、XaRQ、Xr、SeⅠQw、Xr、Se(Q-Qw)傳統(tǒng)方式排泥量勞-麥推薦：排泥量對(duì)于完全混合式勞倫斯—麥卡蒂基本方程式的應(yīng)用2.4.5代入推出對(duì)于推流式要進(jìn)行積分勞倫斯—麥卡蒂基本方程式的應(yīng)用2.4.5對(duì)曝氣池系統(tǒng)中基質(zhì)的量（S）作物料衡算曝氣池V、Xa、Se二沉池Q、S0Q(1+R)Xa、SeXe、SeⅡQw、XaRQ、Xr、SeⅠQw、Xr、Se(Q-Qw)反應(yīng)器中底物的凈變化率底物進(jìn)入反應(yīng)器的速度底物在反應(yīng)器中去除速度底物從反應(yīng)器中流出的速度勞倫斯—麥卡蒂基本方程式的應(yīng)用2.4.5對(duì)曝氣池系統(tǒng)中基質(zhì)的量（S）作物料衡算勞倫斯—麥卡蒂基本方程式的應(yīng)用2.4.5對(duì)曝氣池中的生物量（X）作物料衡算曝氣池V、Xa、Se二沉池Q、S0Q(1+R)Xa、SeXe、SeⅡQw、XaRQ、Xr、SeⅠQw、Xr、Se(Q-Qw)勞倫斯—麥卡蒂基本方程式的應(yīng)用2.4.5對(duì)曝氣池中的生物量（X）作物料衡算左右除以Xa代入整理得到2.5曝氣2.5.1曝氣理論基礎(chǔ)2.5.2氧轉(zhuǎn)移速率的影響因素2.5.3氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計(jì)算2.5.4例題2.5.5曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序2.5.1曝氣理論基礎(chǔ)曝氣的主要作用：2、攪動(dòng)、混合1、充氧向活性污泥微生物提供所需的溶解氧，以保障微生物代謝過(guò)程的需氧量，通常曝氣池出口的溶解氧濃度應(yīng)控制在2mg/L以上使曝氣池中的污泥處于懸浮狀態(tài)，增加活性污泥、溶解氧、污水中的有機(jī)污染物的充分接觸，提高傳質(zhì)效率，保證曝氣池的處理效果曝氣是空氣中的氧從氣相向液相傳質(zhì)的過(guò)程氣液傳質(zhì)理論有：靜態(tài)水體復(fù)氧的分子擴(kuò)散理論模型：Fick定律紊態(tài)水體復(fù)氧的理論模型：雙膜理論應(yīng)用較多的是雙膜理論。氣相主體（紊流）氣膜液膜液相主體（紊流）（層流）雙膜理論模型1923年劉易斯（Lewis）和惠特曼（Whitman）建立“雙膜理論”（1）在氣、液兩相接觸的界面兩側(cè)存在著處于層流狀態(tài)的氣膜和液膜，在其外側(cè)則分別為氣相主體和液相主體，兩個(gè)主體均處于紊流狀態(tài)。氣體分子以分子擴(kuò)散方式從氣相主體通過(guò)氣膜與液膜而進(jìn)入液相主體。雙膜理論的主要論點(diǎn)氣相主體（紊流）氣膜液膜液相主體（紊流）（層流）雙膜理論模型（2）由于氣、液兩相的主體均處于紊流狀態(tài)，其中物質(zhì)濃度基本上是均勻的，不存在濃度差，也不存在傳質(zhì)阻力，氣體分子從氣體主體傳遞到液相主體，阻力僅存在于氣、液兩層層流膜中。（1）氣液雙膜雙膜理論的主要論點(diǎn)氣相主體（紊流）氣膜液膜液相主體（紊流）（層流）雙膜理論模型（3）在氣膜中存在著氧的分壓梯度，在液膜中存在著氧的濃度梯度，它們是氧轉(zhuǎn)移的推動(dòng)力。（2）傳質(zhì)阻力由雙膜造成（1）氣液雙膜雙膜理論的主要論點(diǎn)氣相主體（紊流）氣膜液膜液相主體（紊流）（層流）雙膜理論模型（4）氧難溶于水，因此，氧轉(zhuǎn)移決定性的阻力又集中在液膜上，氧分子通過(guò)液膜是氧轉(zhuǎn)移過(guò)程的控制步驟，通過(guò)液膜的轉(zhuǎn)移速度是氧轉(zhuǎn)移過(guò)程的控制速度。（3）傳質(zhì)推動(dòng)力是氣膜中氧的分壓梯度和液膜中氧的濃度梯度（2）傳質(zhì)阻力由雙膜造成（1）氣液雙膜雙膜理論的主要論點(diǎn)氣相主體（紊流）氣膜液膜液相主體（紊流）（層流）雙膜理論模型（4）氧在液膜的轉(zhuǎn)移速度是氧轉(zhuǎn)移過(guò)程的控制速度（3）傳質(zhì)推動(dòng)力是氣膜中氧的分壓梯度和液膜中氧的濃度梯度（2）傳質(zhì)阻力由雙膜造成（1）氣液雙膜雙膜理論的主要論點(diǎn)2.33其中：—

氧的轉(zhuǎn)移速率，kgO2/h；A—

氣、液界面面積，m2；KL—

液膜的氧轉(zhuǎn)移系數(shù)，m/h；Cs—

液體的飽和溶解氧濃度，kgO2/m3；CL—

液體的實(shí)際溶解氧濃度，kgO2/m3。曝氣的理論基礎(chǔ)2.34（2.33）式左右除以液體的體積V得到：2.35其中：—

單位體積內(nèi)氧的轉(zhuǎn)移速率，mg/（L·h）；KLa—

氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)，h-1；Cs—

液體的飽和溶解氧濃度，mg/L；CL—

液體的實(shí)際溶解氧濃度，mg/L。氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)可通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出2.36對(duì)式2.36積分C0—當(dāng)t=0時(shí)，液體中的溶解氧濃度。積分結(jié)果：氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)的求定與t之間存在線性關(guān)系，直線的斜率即為可見(jiàn)測(cè)定KLa值的方法氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)的求定①首先用脫氧劑進(jìn)行脫氧；②在溶解氧為0的狀態(tài)下，進(jìn)行曝氣充氧，每隔一段時(shí)間測(cè)定溶解氧值，直到飽和為止；③繪制與t之間的關(guān)系曲線，直線斜率為。2.5.2氧轉(zhuǎn)移的影響因素脫氧清水在20℃和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下測(cè)得的氧轉(zhuǎn)移速率為標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移速率，以R0表示，單位為kgO2/h以城市廢水或工業(yè)廢水為對(duì)象，按當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行測(cè)定，所得到的為實(shí)際氧轉(zhuǎn)移速率，以R表示，單位亦為kgO2/h設(shè)計(jì)曝氣系統(tǒng)時(shí)，需將實(shí)際氧轉(zhuǎn)移速率換算成為標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移速率，為此，引入某些參數(shù)修正標(biāo)準(zhǔn)清水氧轉(zhuǎn)移速度與實(shí)際氧轉(zhuǎn)移速度廢水中的污染物會(huì)增加分子轉(zhuǎn)移的阻力，使KLa值降低，為此引入系數(shù)α，對(duì)KLa值進(jìn)行修正。2.372.38KLa—廢水中氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)α值通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，一般α=0.8～0.85。氧轉(zhuǎn)移的影響因素水質(zhì)水溫壓力水質(zhì)水溫壓力氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）2.39Csw—廢水的飽和溶解氧濃度，mg/L；β值一般介于0.9～0.97之間。氧轉(zhuǎn)移的影響因素水質(zhì)水質(zhì)氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）飽和溶解氧濃度（Cs）廢水中含有的鹽分將使其飽和溶解氧濃度降低，對(duì)此，用系數(shù)β加以修正：水溫壓力水溫壓力氧轉(zhuǎn)移的影響因素水質(zhì)水溫壓力氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）飽和溶解氧濃度（Cs）水質(zhì)水溫壓力氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）水溫升高，液體的粘度降低，有利于氧分子的轉(zhuǎn)移，KLa值將提高，水溫降低則相反。2.40KLa（T）和KLa（20）—水溫T℃和20℃時(shí)的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù);

T—設(shè)計(jì)水溫，℃；1.024—溫度系數(shù)。氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）飽和溶解氧濃度（Cs）氧轉(zhuǎn)移的影響因素水質(zhì)水溫壓力水質(zhì)水溫壓力氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）飽和溶解氧濃度（Cs）飽和溶解氧濃度（Cs）水溫升高，飽和溶解氧濃度Cs值下降2.41Cs（760）—標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下的Cs值，mg/L；T—設(shè)計(jì)水溫，℃。氧轉(zhuǎn)移的影響因素水質(zhì)水溫壓力水質(zhì)壓力氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）飽和溶解氧濃度（Cs）氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）飽和溶解氧濃度（Cs）水溫飽和溶解氧濃度（Cs）氧轉(zhuǎn)移的影響因素壓力飽和溶解氧濃度（Cs）壓力增高，飽和溶解氧濃度Cs提高2.42p—所在地區(qū)的實(shí)際大氣壓力，Pa；Cs（760）—標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下的Cs值，mg/L；—水的飽和蒸汽壓力，Pa。氧轉(zhuǎn)移的影響因素壓力飽和溶解氧濃度（Cs）水的飽和蒸汽壓力忽略不計(jì)，得到：2.43對(duì)鼓風(fēng)曝氣裝置，曝氣盤安裝在水面以下，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平均值（Csm）計(jì)算2.44Ot—從曝氣池溢出氣體中含氧量的百分率，%2.45aEA—氧利用率，%pb—安裝曝氣裝置處的絕對(duì)壓力，Pa2.45bH-曝氣頭水深氧轉(zhuǎn)移的影響因素水質(zhì)水溫壓力氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）飽和溶解氧濃度（Cs）氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）飽和溶解氧濃度（Cs）飽和溶解氧濃度（Cs）鼓風(fēng)曝氣裝置2.5.3氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移速率（R0）的計(jì)算—脫氧清水2.46CL—水中含有的溶解氧濃度，脫氧清水CL=0。溫度為T℃時(shí)的實(shí)際氧轉(zhuǎn)移速率（R）—污水2.47氧轉(zhuǎn)移速率的計(jì)算2.48因此CL—混合液的溶解氧濃度，一般按2mg/L考慮。2.49氧轉(zhuǎn)移效率2.50EA—氧轉(zhuǎn)移效率，%；Oc—供氧量，kg/h；氧轉(zhuǎn)移效率與供氣量的計(jì)算2.51a21%—氧在空氣中所占百分比；1.43—氧的容重，kg/m3；Gs—供氣量，m3/h。供氧量2.51b供氣量對(duì)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)品向用戶提供對(duì)機(jī)械曝氣系統(tǒng)，按（2.49）式求出R0值，并據(jù)此選配所需的機(jī)械曝氣裝置CL—混合液的溶解氧濃度，一般按2mg/L考慮。2.49理論上，每去除1kgBOD需要消耗1kgO2，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣3.5m3，因鼓風(fēng)曝氣的利用率為5%~10%，故去除1kgBOD需供給空氣量為35~70m3。實(shí)際上，由于曝氣池的負(fù)荷和運(yùn)行方式不同，供氣量需要放大1.5~2.0倍。需氧量活性污泥系統(tǒng)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。O2—曝氣池中混合液需氧量，kgO2/d；a'—代謝每kgBOD所需的O2的kg數(shù)；b‘—每kgMLVSS每天進(jìn)行自身氧化所需氧的kg數(shù)，即污泥自身氧化需氧率；Sr—有機(jī)質(zhì)降解量，kg/d，Sr=S0-SeXV—MLVSS2.52上式可以改寫為：2.532.54單位重量活性污泥的需氧量，kgO2/(kgMLVSS·d)每降解的1kgBOD的需氧量，kgO2/(kgBOD·d)Ns------污泥負(fù)荷，kgBOD/(kgMLVSS·d)2.54在高BOD-污泥去除負(fù)荷條件下運(yùn)行時(shí)，活性污泥的污泥齡較短，每降解單位重量BOD的需氧量就較低。在高負(fù)荷條件下，一部分被吸附而未被攝入細(xì)胞體內(nèi)的有機(jī)污染物隨剩余污泥排出。高負(fù)荷條件下，活性污泥微生物的自身氧化率很低，因此需氧量較低。系統(tǒng)的供氧量無(wú)需隨負(fù)荷按比例變化，曝氣池和污泥都有一定的調(diào)節(jié)能力。2.5.4例題

某城市廢水處理廠，設(shè)計(jì)流量Q=30000m3/d，一級(jí)處理出水BOD5=200mg/L，采用活性污泥法處理，要求處理水BOD5≤20mg/L。經(jīng)計(jì)算，曝氣池容積V=10000m3，XV=2000mg/L，采用微孔曝氣盤作為曝氣裝置，EA=18%，CL=2mg/L，計(jì)算溫度25℃，曝氣盤安裝在水下4m處。有關(guān)參數(shù)：a′=0.5，b′=0.1，α=0.8，β=0.9，ρ=1.0。求定鼓風(fēng)曝氣量和采用表面機(jī)械曝氣器時(shí)的供氣量。解：（1）鼓風(fēng)曝氣量的計(jì)算①按（2.52）式計(jì)算需氧量曝氣裝置出口處的壓力按（2.45b）式計(jì)算，得：氣泡溢出曝氣池表面時(shí)，氧含量的百分比按（2.45a）式計(jì)算，得：②按（2.44）式計(jì)算曝氣池內(nèi)飽和溶解氧濃度的平均值查表（排水工程下冊(cè)第四版附錄1）得知，20℃和25℃時(shí)的飽和溶解度濃度分別為：Cs（20）=9.17mg/L；Cs（25）=8.4mg/L。將所得各值代入（2.44）式中，得：按（2.51b）式計(jì)算供氣量20℃時(shí)，脫氧清水的需氧量按（2.49）式計(jì)算，代入各值得：（2）機(jī)械曝氣器充氧量的計(jì)算按（2.49）式求定20℃脫氧清水需氧量，帶入各值，得表面曝氣，不需要換算為水面和水下的平均值2.5.5曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序微孔曝氣裝置小結(jié)2.5.1曝氣理論基礎(chǔ)2.5.2氧轉(zhuǎn)移速率的影響因素2.5.3氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量的計(jì)算2.5.4例題2.5.5曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序2.6曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)曝氣池的構(gòu)造曝氣池的設(shè)計(jì)曝氣池的運(yùn)行方式和特點(diǎn)2.6.1曝氣池的構(gòu)造曝氣池實(shí)質(zhì)上是一個(gè)生化反應(yīng)器，按水力特征可分為推流式和完全混合式以及二者結(jié)合式三大類，曝氣設(shè)備的選用和布置必須與池型和水力要求相配合。曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)(1)推流曝氣池①平面布置推流曝氣池的長(zhǎng)寬比一般為5～10，受場(chǎng)地限制時(shí)，長(zhǎng)池可以折流，廢水從一端進(jìn)另一端出。進(jìn)水方式不限，出水多用溢流堰。一般采用鼓風(fēng)曝氣擴(kuò)散器。曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)②橫斷面布置池寬B:有效水深H為l～2，H最小為3m，H最大為9m，超高0.5m。據(jù)橫斷面上的水流情況，又可分為平推流和旋轉(zhuǎn)推流。平推流旋轉(zhuǎn)推流曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)推流根據(jù)擴(kuò)散器在豎向上的位置不同，又可分為淺層曝氣、中層曝氣和底層曝氣。曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)采用淺層曝氣時(shí)，擴(kuò)散器裝于水面以下0.8～0.9m處，常采用1.2m以下風(fēng)壓的鼓風(fēng)機(jī).雖風(fēng)壓小,但風(fēng)量大，故仍能形成足夠的密度差，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)推流。池的有效水深一般為3～4m。曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)中層曝氣法將擴(kuò)散器裝于池深的中部。池深一般可加大到7～8m，最大可達(dá)9m，從而節(jié)約了曝氣池用地。中層曝氣的擴(kuò)散器也可設(shè)于池的中央。形成兩個(gè)側(cè)流，這種池型可采用較大的寬深比，適于大型曝氣池。曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)采用底層曝氣的池深決定于鼓風(fēng)機(jī)能提供的風(fēng)壓，根據(jù)目前的產(chǎn)品規(guī)格，有效水深常為4～4.5m。曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)(2)完全混合曝氣池完全混合曝氣池平面可以是圓形、方形或矩形，水深3-5米。曝氣設(shè)備可采用表面曝氣機(jī)，置于池的表層中心，廢水從池底中部進(jìn)入。廢水一進(jìn)池，即在表面曝氣機(jī)的攪拌下，立即與全池混合均勻，不象推流那樣上下段有明顯的區(qū)別。完全混合曝氣池可以和沉淀池分建或合建。①分建式曝氣池和沉淀池分別設(shè)置，既可使用表曝機(jī)，也可用鼓風(fēng)曝氣裝置。當(dāng)采用泵型葉輪且線速在4～5m/s時(shí)，曝氣池直徑與葉輪的直徑之比宜為4.5～7.5，水深與葉輪直徑比宜為25～45；當(dāng)采用倒傘型和平板型葉輪時(shí)，曝氣池直徑與葉輪直徑之比宜為3～5。分建式雖不如合建式緊湊，且專設(shè)污泥回流設(shè)備，但調(diào)節(jié)控制方便，曝氣池與二次沉淀池互不干擾，回流比明確。應(yīng)用較多。曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)回流污泥進(jìn)水二沉出水曝氣池曝氣池泵型葉輪曝氣器②合建式曝氣和沉淀在一個(gè)池子的不同部位完成。平面多為圓型，曝氣區(qū)在池中央，一般采用表面曝氣機(jī)，二次沉淀區(qū)在外環(huán)，與曝氣區(qū)底部有污泥回流縫相通，靠表曝機(jī)的提升力使污泥循環(huán)，為使回流縫不堵，設(shè)縫隙較大。實(shí)際停留時(shí)間往往不到lh，故一般出水水質(zhì)較普通曝氣池差，加之控制和調(diào)節(jié)困難，運(yùn)行不靈活，國(guó)外漸趨淘汰。曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)進(jìn)水進(jìn)水出水出水(3)推流曝氣池+完全混合曝氣池=兩種池型的結(jié)合

在推流式曝氣池中采用表曝機(jī)，即形成組合式曝氣池。每個(gè)表曝機(jī)的影響范圍內(nèi)為完全混合，整個(gè)曝氣池為近似推流。相鄰表曝機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反，否則水流抵消，混合效果下降。也可用隔板將各個(gè)曝氣機(jī)隔開(kāi)，避免干擾。2.6.2曝氣池的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：①曝氣池容積的計(jì)算；②需氧量和供氣量的計(jì)算；③池體設(shè)計(jì)（略）。①曝氣池容積的計(jì)算：污泥負(fù)荷法BOD-污泥負(fù)荷率，kgBOD5/(kgMLSS·d)BOD-容積負(fù)荷率，kgBOD5/(m3·d)污水設(shè)計(jì)流量(日平均流量)曝氣池進(jìn)水BOD5值，mg/L曝氣池內(nèi)混合液懸浮固體濃度(MLSS)，mg/L曝氣池容積，m3。①曝氣池容積的計(jì)算；污泥齡法活性污泥增量每日增長(zhǎng)（排放）的揮發(fā)性活性污泥（MLVSS）量，kg/d?；旌弦何勰酀舛韧ㄟ^(guò)勞-麥公式推導(dǎo)污泥負(fù)荷法與污泥齡法的異同1）相同點(diǎn)：通過(guò)Monod反應(yīng)動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)。2）不同點(diǎn)：負(fù)荷法：考慮的主要是處理水質(zhì)、種類及要求(η、Se)與污泥的凝聚沉淀性能(SVI)。污泥齡法：考慮的則主要是處理水質(zhì)下的微生物世代時(shí)間的長(zhǎng)短。

一般認(rèn)為污泥負(fù)荷率作為活性污泥處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與管理的指標(biāo)是合理的，而污泥齡作為活性污泥處理系統(tǒng)運(yùn)行管理最重要的指標(biāo)則要較污泥負(fù)荷率更為穩(wěn)妥。由此說(shuō)，污泥負(fù)荷側(cè)重于設(shè)計(jì)，而污泥齡則側(cè)重于運(yùn)行管理。

②需氧量和供氣量的計(jì)算（詳見(jiàn)前一節(jié)）（1）傳統(tǒng)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（A-B法）（5）延時(shí)活性污泥法（氧化溝）（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（11）SBR法曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)2.6.3曝氣池工藝的運(yùn)行方式和特點(diǎn)曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)（1）傳統(tǒng)活性污泥法（推流式）曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)（1）傳統(tǒng)活性污泥法（推流式）主要優(yōu)點(diǎn)：a、效果好，BOD去除率可達(dá)90～95%。b、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)。主要問(wèn)題：a為了避免曝氣池首端形成厭氧狀態(tài)，不宜采用過(guò)高的有機(jī)負(fù)荷率，因而造成池容較大，占地面積較大；b.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)增加動(dòng)力費(fèi)用；c.對(duì)沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性較弱曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)（2）完全混合活性污泥法曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)（2）完全混合活性污泥法曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)（2）完全混合活性污泥法主要特點(diǎn)：a.可以方便地通過(guò)對(duì)F/M的調(diào)節(jié)，使反應(yīng)器內(nèi)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。主要結(jié)構(gòu)形式：a.合建式（曝氣沉淀池）b.分建式曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)（2）完全混合活性污泥法設(shè)計(jì)參數(shù)傳統(tǒng)活性污泥法完全混合活性污泥法BOD-SS負(fù)荷（kgBOD5/kgMLSS·d）0.2~0.40.2~0.6容積負(fù)荷（kgBOD5/m3·d）0.3~0.60.8~2.0污泥齡（d）5~155~15MLSS(mg/l)1500~30003000~6000MLVSS(mg/l)1200~24002400~4800回流比（%）25~5025~100曝氣時(shí)間HRT（h）4~83~5BOD5去除率（%）85~9585~90曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)以上兩種活性污泥法的設(shè)計(jì)參數(shù)（處理城市污水，參考）曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)（3）階段曝氣活性污泥法（Step-feedactivatedsludge，SFAS）又稱分段進(jìn)水活性污泥法或多點(diǎn)進(jìn)水活性污泥法主要特點(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，改善了供氧速率與需氧速率之間的矛盾，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。曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)（3）階段曝氣活性污泥法曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)（4）吸附再生活性污泥法（Contactstablizationactivatedsludge，CSAS）又稱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、代謝穩(wěn)定，分別在各自的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。BOD吸附降解曝氣過(guò)程主要優(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，再生池的容積也是小的。吸附池與再生池容積之和仍低于傳統(tǒng)法曝氣池的容積，建筑費(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。主要缺點(diǎn)：對(duì)廢水的處理效果低于傳統(tǒng)法，此外，對(duì)溶解性有機(jī)含量較高的廢水，處理效果更差。（4）吸附再生活性污泥法AB（AdsorptionBiodegradation）法工藝的流程污水由排水系統(tǒng)經(jīng)格柵和沉砂池直接進(jìn)入A段，A段為吸附段，負(fù)荷較高，泥齡短,

水力停留時(shí)間很短,約為30min，有利于增殖速度較快的微生物生長(zhǎng)繁殖，而且在A段存活的只是抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的原核細(xì)菌，其他微生物不能存活。廢水經(jīng)過(guò)A段處理后，BOD去除40％～70％，可生化性有所提高，有利于B段的工作；A段污泥產(chǎn)率較高，吸附能力強(qiáng)，重金屬、難降解物質(zhì)以及氮、磷等植物性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等，都可能通過(guò)污泥的吸附作用得以去除。

污水從A段流出后進(jìn)入B段，B段為生物氧化段，屬于傳統(tǒng)活性污泥法，一般在較低負(fù)荷下運(yùn)行，停留時(shí)間約為2～6h，泥齡較長(zhǎng)，為15～20d，DO=1~2mg/L，污泥負(fù)荷一般為0.15-0.3kgBOD5/（kgMLSS.d）。B段發(fā)生硝化，活性污泥沉淀效能好，出水SS和BOD一般小于10mg/L。主要微生物為菌膠團(tuán)、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物。設(shè)計(jì)參數(shù)階段曝氣活性污泥法吸附再生活性污泥法BOD-SS負(fù)荷（kgBOD5/kgMLSS.d）0.2~0.40.2~0.6容積負(fù)荷（kgBOD5/m3.d）0.6~1.01.0~1.2污泥齡（d）5~155~15MLSS(mg/l)2000~3500吸附池1000~3000再生池4000~10000MLVSS(mg/l)1600~2800吸附池800~2400再生池3200~8000回流比（%）25~7525~100曝氣時(shí)間HRT（h）3~8吸附池0.5~1.0再生池3~6BOD5去除率（%）85~9080~90曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)以上兩種活性污泥法的設(shè)計(jì)參數(shù)（處理城市污水，參考）主要特點(diǎn)：a.有機(jī)負(fù)荷率非常低，污泥持續(xù)處于內(nèi)源代謝狀態(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。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。曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)（5）延時(shí)曝氣活性污泥法（Extendedaerationactivatedsludge，EAAS）完全氧化活性污泥法曝氣池的構(gòu)造和設(shè)計(jì)氧化溝---延時(shí)曝氣的一種特殊形式氧化溝荷蘭衛(wèi)生工程研究所上世紀(jì)50年代研制開(kāi)發(fā)，活性污泥法的一種改型，屬延時(shí)曝氣的一種特殊形式?；咎卣魇瞧貧獬爻史忾]、環(huán)狀跑道式，池體狹長(zhǎng)，池深較淺，在溝槽中設(shè)有表面曝氣裝置。氧化溝工藝(1)氧化溝工藝的定義氧化溝屬于活性污泥處理工藝的一種變形工藝；氧化溝一般采用轉(zhuǎn)刷等表面曝氣設(shè)備；氧化溝采用環(huán)形溝渠型式，混合液在氧化溝曝氣器的推動(dòng)下作水平流動(dòng)（平均流速＞0.3m/s）氧化溝采用延時(shí)曝氣，不需初沉池，且不采用污泥消化處理；氧化溝的污泥負(fù)荷在0.05~0.10kgBOD5/kgMLSS.d之間；污泥負(fù)荷和污泥齡的選取，要考慮污水硝化和污泥穩(wěn)定化兩個(gè)因素，一般污泥齡為10~30d。(2)氧化溝的特點(diǎn)

氧化溝結(jié)合推流和完全混合的特點(diǎn)，有利于克服短流和提高緩沖能力；氧化溝具有明顯的溶解氧濃度梯度，特別適用于硝化－反硝化生物處理工藝；對(duì)預(yù)處理、二沉池和污泥處理進(jìn)行工藝簡(jiǎn)化。(3)氧化溝的類型傳統(tǒng)轉(zhuǎn)刷曝氣氧化溝三溝式氧化溝卡魯塞爾氧化溝奧貝爾氧化溝一體化氧化溝微曝氧化溝普通氧化溝的工藝特點(diǎn)

（1）氧化溝內(nèi)有推流和完全混合流兩種液態(tài)；

（2）氧化溝內(nèi)有明顯的溶解氧梯度；

（3）用氧化溝可以不設(shè)初沉池。

（4）氧化溝是延時(shí)曝氣法的一種特殊形式，它的池體狹長(zhǎng)，池深較淺，在溝槽中設(shè)有表面曝氣裝置。

（5）曝氣裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)溝內(nèi)液體迅速流動(dòng)，具有曝氣和攪拌兩個(gè)作用，溝中混合液流速約為0.3～0.6m/s，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。常用氧化溝：（1）奧貝爾氧化溝（2）三溝式氧化溝（3）卡魯塞爾氧化溝由若干同心渠道組成的多渠道氧化溝系統(tǒng)，渠道呈圓形或橢圓形。廢水先引擴(kuò)中心或最外面的溝渠，在其中不斷循環(huán)流動(dòng)的同時(shí)可以淹沒(méi)式輸水口從一條渠道順序流入下一條渠道。每一條渠道都是一個(gè)完全混合的反應(yīng)器，整個(gè)系統(tǒng)相當(dāng)于若干個(gè)完全混合反應(yīng)器串聯(lián)在一起，廢水最后從最外面或中心的渠道流出。奧貝爾氧化溝三個(gè)環(huán)形溝道相對(duì)獨(dú)立，溶解氧分別控制在0、1、2mg/l，其中外溝道容積達(dá)50%~60%，處于低溶解氧狀態(tài)，大部分有機(jī)物和氨氮在外溝道氧化和去除。內(nèi)溝道體積約為10%~20%，維持較高的溶解氧（2mg/l），為出水把關(guān)。在各溝道橫跨安裝有不同數(shù)量轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)，進(jìn)行供氧兼有較強(qiáng)的推流攪拌作用。ORBAL氧化溝

Orbal氧化溝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）Orbal氧化溝采用曝氣轉(zhuǎn)盤，水深可達(dá)3.5m～4.5m，同時(shí)可借助在各溝中配置不同數(shù)目的曝氣盤，變化輸入每一槽的供氧量；

（2）Orbal氧化溝圓形或橢圓形的平面形狀，比溝渠較長(zhǎng)的氧化溝更能利用水流慣性，節(jié)省能耗；

（3）多渠串聯(lián)的形式可減少水流的短路現(xiàn)象。

ORBAL氧化溝三溝式氧化溝

又稱T型氧化溝，是以三條相互聯(lián)系的氧化溝作為一個(gè)整體，每條溝都裝有曝氣和推動(dòng)循環(huán)的轉(zhuǎn)刷。廢水由進(jìn)水配水井進(jìn)行三溝的進(jìn)水配水轉(zhuǎn)換，氧化溝根據(jù)已設(shè)定的程序進(jìn)行工藝反應(yīng)。

三溝式氧化溝是氧化溝的一種典型構(gòu)造型式，它實(shí)際上仍是一種連續(xù)流活性污泥法，只是將曝氣、沉淀工序集于一體，并具有按時(shí)間順序交替輪換運(yùn)行的特點(diǎn)，其運(yùn)轉(zhuǎn)周期可根據(jù)處理水質(zhì)的不同進(jìn)行調(diào)整，從而使其運(yùn)行操作更趨于靈活方便。

OTV-Gruger的三溝式氧化溝(丹麥Faabborg污水處理廠)三溝式氧化溝工藝流程圖階段A:延續(xù)1.5小時(shí)。進(jìn)水引入Ⅰ池，出水自Ⅲ池引出。三池的工作狀態(tài)分別為：Ⅰ池缺氧狀態(tài)，進(jìn)行反硝化及有機(jī)物的部分降解；Ⅱ池好氧狀態(tài)，進(jìn)行有機(jī)物的進(jìn)一步降解及氨氮的硝化作用；Ⅲ池則為沉淀池。階段B：延續(xù)1.5小時(shí)。進(jìn)水引入Ⅱ池，出水自Ⅲ池引出。Ⅰ池和Ⅱ池均在好氧條件下運(yùn)行，Ⅲ則保留為沉淀池。階段C：延續(xù)1.0小時(shí)。進(jìn)水仍然從溝Ⅱ注入，經(jīng)溝Ⅲ排出.但溝Ⅰ中的轉(zhuǎn)刷停止運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)始進(jìn)行泥水分離，待分離完成，該階段結(jié)束。階段A、B