水的生物處理理論與應(yīng)用 活性污泥法

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1、會(huì)計(jì)學(xué)1水的生物處理理論與應(yīng)用水的生物處理理論與應(yīng)用 活性污泥法活性污泥法2活性污泥組成 活性污泥M =Ma + Me + Mi + Mii 1) Ma具有代謝功能的活性微生物群體 好氧細(xì)菌(異養(yǎng)型原核細(xì)菌) 真菌、放線菌、酵母菌 原生動(dòng)物 后生動(dòng)物 2) Me微生物自身氧化的殘留物 3) Mi活性污泥吸附的污水中不能降解的惰性有機(jī)物 有機(jī)物(7585%) 4) Mii活性污泥吸附污水中的無(wú)機(jī)物 無(wú)機(jī)物(由原污水帶入的)(1525%) 揮發(fā)性活性污泥 M v + X v= Ma + Me + Mi第2頁(yè)/共191頁(yè)3活性污泥微生物的分類(Ma) 1)細(xì)菌: (1)異養(yǎng)型原核細(xì)菌(107108個(gè)

2、/mL) 動(dòng)膠桿菌屬 假單胞菌屬(在含糖類、烴類污水中占優(yōu)勢(shì)) 產(chǎn)堿桿菌屬(在含蛋白質(zhì)多的污水中占優(yōu)勢(shì)) 黃桿菌屬 大腸埃希式桿菌 (2)特征:G=2030min,結(jié)合成菌膠團(tuán)的絮凝體狀團(tuán)粒 2)真菌:微小的腐生或寄生絲狀菌 3)原生動(dòng)物:肉是蟲 鞭毛蟲,纖毛蟲等。通過辨認(rèn)原生物的種 類,能夠判斷處理水質(zhì)的優(yōu)劣,它是一種指示性生 物。原生物攝食水中的游離細(xì)菌,是細(xì)菌的首次捕 食者。 4)后生動(dòng)物:主要是輪蟲,它在活性污泥中的不經(jīng)常出現(xiàn),輪蟲 的出現(xiàn)是水性穩(wěn)定的標(biāo)志。后生動(dòng)物是細(xì)菌的第二 捕食者。第3頁(yè)/共191頁(yè)1絮凝體的形成與凝聚沉淀主要取決于NS(BOD污泥負(fù)荷率)2污泥沉降比SV:又稱3

3、0min沉降率,指混合液在100ml量筒內(nèi)靜 置30min后所形成的沉淀污泥的容積占原混合液容積的百分率。 城市污水:SV取15%-30%3衡量活性污泥沉淀性能好壞的指標(biāo)SVI(污泥指數(shù)) (1)SVI=70100 其活性污泥凝聚沉淀性能很好 SVI值過低,活性污泥顆粒細(xì)小,無(wú)機(jī)物含量高,缺乏活性。 SVI值過高,沉淀性能不好,可能產(chǎn)生污泥膨脹。 (2)影響SVI值的主要因素 1)NS 的影響:見圖17-2 2)絲狀菌的大量繁殖,引起污泥膨脹,SVI值 影響絲狀菌大量繁殖的因素: DO不足 NS大 PH4.5 缺乏N、P、Fe 3)T水太高17.1.2 17.1.2 評(píng)價(jià)活性污泥性能的指標(biāo)評(píng)價(jià)

4、活性污泥性能的指標(biāo)第4頁(yè)/共191頁(yè)01002005004003002.52.00.51.52.50SVI高負(fù)荷一般負(fù)荷低負(fù)荷BOD-污泥負(fù)荷率(kgBOD/kgMLSSd)圖 17-2 污泥負(fù)荷與SVI值之間的關(guān)系第5頁(yè)/共191頁(yè)1初期吸附去除(物理吸附和生物吸附) 活性污泥巨大的表面積(200010000m2/m3活性污泥)其表面 為多糖類的粘質(zhì)層,污水中懸浮和膠體狀態(tài)的有機(jī)物被其凝 聚和吸收而得到去除。在30min 內(nèi)能去除70% BOD。 一般處于饑餓狀態(tài)的內(nèi)源呼吸期的微生物其活性最強(qiáng),吸附 能力也強(qiáng) 初期吸附去除的過程2微生物的代謝進(jìn)行代謝反應(yīng)內(nèi)透過細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞體小分子大分子內(nèi)透

5、過細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞體小分子各種內(nèi)酶透膜酶催化作用胞外酶(水解酶)透膜酶催化作用17.1.3 17.1.3 活性污泥凈化反應(yīng)過程活性污泥凈化反應(yīng)過程第6頁(yè)/共191頁(yè)HOH2yxCOO)2z4yx(OHC222zyx酶HOH)4y(2nCO)5x(n)NOHC(O)52z4yx(nnNHOHnC22n27523zyx式微生物細(xì)胞組織的化學(xué)酶HnNHOnH2nCO5nO5)NOHC(3222n275酶1氧化分解2合成代謝(合成新細(xì)胞)3內(nèi)源代謝(171) (172)第7頁(yè)/共191頁(yè)tK0011eMaMatMaSKdtdMa,2 . 2MFmaxmaxdtdMa,dtds,營(yíng)養(yǎng)物過剩MaSKdtdM

6、a,2 . 2MF1 . 02 1適應(yīng)期(延遲期或調(diào)整期):是微生物的細(xì)胞內(nèi)各種酶系統(tǒng) 對(duì)環(huán)境的適應(yīng)過程 2對(duì)數(shù)增殖期(等速增殖期)活性污泥能量水平很高,活性污泥處于松散狀態(tài)3減速增殖期(減速增長(zhǎng)期、私定期、平衡期)營(yíng)養(yǎng)物不過剩,它已成為微生物生長(zhǎng)的限制因素活性污泥水平的能量低下,污泥絮凝。17.1.4 17.1.4 活性污泥的增殖規(guī)律活性污泥的增殖規(guī)律第8頁(yè)/共191頁(yè)MaKdtdMa,1 . 0MF3對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期減速增殖期a內(nèi)源呼吸期量X0bcdS(BOD)(污泥)時(shí)間0氧的利用速度圖 17-3 活性污泥增長(zhǎng)曲線及其和有機(jī)污染物(BOD)降解、氧利用速度的關(guān)系 (有機(jī)污染物一次投加)4內(nèi)源呼

7、吸期(衰亡期) 營(yíng)養(yǎng)物缺乏,為了獲得能 量維持生命,分解代謝自身的能量物質(zhì),開始衰亡。同時(shí)內(nèi)酶分解細(xì)胞壁,使污泥量減少。后來(lái)有機(jī)物幾乎被耗盡,能量水平極低,微生物活動(dòng)能力非常低,絮凝體形成速率增大,處理水顯著澄清,水質(zhì)良好。第9頁(yè)/共191頁(yè)17. 2 17. 2 活性污泥法處理系統(tǒng)活性污泥法處理系統(tǒng)17.2.1 17.2.1 活性污泥法的基本流程活性污泥法的基本流程17.2.2 17.2.2 活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)17.2.3 17.2.3 幾個(gè)重要的參數(shù)幾個(gè)重要的參數(shù)17.2.4 17.2.4 活性污泥凈化反應(yīng)影響因素活性污泥凈化反應(yīng)影響因素第10頁(yè)/共191頁(yè)1產(chǎn)生:從間歇

8、式發(fā)展到連續(xù)式2基本工藝流程:圖 17-4 活性污泥法基本流程圖17.2.1 17.2.1 活性污泥法的基本流程活性污泥法的基本流程第11頁(yè)/共191頁(yè)3活性污泥法特征 1)曝氣池是一個(gè)生物化學(xué)反應(yīng)器 2)曝氣池內(nèi)混合是一個(gè)三相混合系統(tǒng):液相固相氣相;混 合=污水+活性污泥+空氣 3)傳質(zhì)過程:氣象中 O2液相中的溶解氧DO進(jìn)入微生物體 內(nèi)(固相)液相中的有機(jī)物被微生物(固相)所吸收降解 降解產(chǎn)物返回空氣相(CO2)和液相(H2O) 4)物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程:有機(jī)物降解活性污泥增長(zhǎng)第12頁(yè)/共191頁(yè)bXaSXr)SS(QSear07. 0) 1 . 005. 0(075. 007. 0)k(b5 .

9、 04 . 0)65. 05 . 0(73. 049. 0)Y(ad城市污水:城市污水:對(duì)于生活污水:曝氣池內(nèi),在活性污泥微生物的代謝作用下,污水中的有機(jī)物得到降解去除,同時(shí)活性污泥得到增長(zhǎng)。1.活性污泥微生物在曝氣池內(nèi)每日凈增殖量X(kg/d)是微生物合成反應(yīng)和內(nèi)源代謝的綜合結(jié)果,即 式中:a污泥產(chǎn)率(污泥轉(zhuǎn)換率) Sr污水中被降解、去除的有機(jī)污染物量(BOD),kg/dX曝氣池混合液含有的活性污泥量,kg/db自身氧化率(衰減系數(shù)),d1(17-3)17.2.2 17.2.2 活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第13頁(yè)/共191頁(yè)esgdtdxdtdxdtdxusdtdsYdtdx)(d

10、tds:u利用速度物的降解活性污泥微生物對(duì)有機(jī)式中2曝氣池內(nèi)活性污泥微生物的凈增殖量X(kg/d)1)單位曝氣池容積內(nèi)活性污泥的凈增殖速度: 凈增殖速度 合成速度 內(nèi)源代謝速 (17-5)Y 污泥產(chǎn)率系數(shù):MLVSS kg數(shù)/1kgBOD 對(duì)于生活污水:Y0.50.65 而(17-4)第14頁(yè)/共191頁(yè)式中:Kd微生物自身氧化率(衰減系數(shù)),d-1 對(duì)于生活污水:Kd0.050.1 XvMLVSSvdeXKdtdx而vdugXKdtdsYdtdx均為常數(shù)在曝氣池穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)ugdtds、dtdx,2)活性污泥微生物凈增殖的基本方程式: 第15頁(yè)/共191頁(yè)vdeavVXK)SS(YQXkg/d

11、VSS,)(Xv的排放每日增長(zhǎng)kg/d,)SS(Qea每日有機(jī)物降解量MLVSSX ,kgVXvv懸浮固體總量曝氣池內(nèi)混合液揮發(fā)性dvrvvKVXQSYVXX3)在曝氣池中MLVSS的凈增殖量Xv(17-6) 將(17-6)式各項(xiàng)除以VXv得(17-7) 式中:第16頁(yè)/共191頁(yè)vrvearsVXQSVX)SS(QNdrsvvKYNVXXCvv1VXXdrsCKYN1 3NrsBOD污泥去除負(fù)荷率kg BOD 5/kgMLSSd則(17-7)式可寫為:而 (17-8)第17頁(yè)/共191頁(yè)1.061.02: KKNt20tt20ddtcrs成反比與vvCvrsXVXXdtdxN當(dāng)tSSV)SS

12、(QNeaearv(17-8)式分析 NrvBOD污泥容積去除負(fù)荷率kg BOD 5/kgMLSSda、b一般在工程設(shè)計(jì)與運(yùn)行中應(yīng)用,并以MLSS為基準(zhǔn)考慮Y、Kd一般在科研和學(xué)術(shù)探討上應(yīng)用,且以MLVSS為計(jì)算基準(zhǔn) 第18頁(yè)/共191頁(yè)17.2.3 17.2.3 幾個(gè)重要的參數(shù)幾個(gè)重要的參數(shù)1vmax 有機(jī)底物的最大比降解速度,t-12Ks 飽和常數(shù),為當(dāng)=1/2max時(shí)的底物濃度, 也稱之為半速度常數(shù),質(zhì)量/容積3Y 產(chǎn)率系數(shù),即微生物每代謝1kgBOD所合成的 MLVSS kg數(shù)4Kd 活性污泥微生物的自身氧化率,d-1,亦稱為衰 減系數(shù);5a 活性污泥微生物對(duì)有機(jī)污染物氧化分解過程的需

13、 氧率,即活性污泥微生物每項(xiàng)代謝1kg BOD 所需要 的氧量,以kg計(jì);6b 活性污泥微生物代謝活動(dòng)被降解的有機(jī)污染物 量,以BOD值計(jì)第19頁(yè)/共191頁(yè)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì):碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽類、某些生長(zhǎng)素1) 碳源:組成生物細(xì)胞的主要物質(zhì),對(duì)碳源的需求量較大,一 般BOD5100mg/L2) 氮源:組成細(xì)胞的重要元素,其需要按BOD:N=100:5考慮3) 鹽類:必不可少(1) 主要的無(wú)機(jī)鹽類 P:按BOD5:N:P=100:5:1考慮,它是微生物需要量最多的 無(wú)機(jī)元素,約占全部無(wú)機(jī)鹽元素的50% 還有K、Ca、F e 、S無(wú)機(jī)元素(2) 微量無(wú)機(jī)元素 對(duì)于生活污水,BOD5:N:P的比值為100

14、:5:1,但經(jīng)沉淀池 處理后,其BOD5:N:P=100:20:2517.2.4 17.2.4 活性污泥凈化反應(yīng)影響因素活性污泥凈化反應(yīng)影響因素第20頁(yè)/共191頁(yè)沉淀性能變差有機(jī)物降解數(shù)率污泥增長(zhǎng)數(shù)率曝氣池SeVNS沉淀性能變好有機(jī)物降解數(shù)率污泥增長(zhǎng)數(shù)率曝氣池SeVNSdtdc2BOD污泥負(fù)荷NS3DO溶解氧 1)曝氣池在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),微生物的耗氧速率(Rr 需氧速率) 曝氣器的供氧速率時(shí)NsSVI的關(guān)系(圖 17-1),其池中的溶解氧DO不變。2)曝氣池中DO濃度大小將取決于:(1)生物絮體的大小:要求生物絮體大,則要求DO濃度高, DO才能擴(kuò)散轉(zhuǎn)移到生物絮體內(nèi)部,反之則不能。對(duì)此要求 DO

15、濃度為2mg/L左右為好。第21頁(yè)/共191頁(yè)(2)考慮沖擊負(fù)荷與中毒的影響,以便于操作以了解供氧量的變化急性中毒慢性中毒DO逐漸增加 沖擊負(fù)荷DO突然DO突然stdsstds0dtds4水溫:1535之間 2030,效果好,活動(dòng)旺盛,15,35,效果,活動(dòng)弱,5,45,效果很差,5pH值 最佳的pH值為6.58.5 當(dāng)pH6.5,絲狀菌繁殖,pH4.5,絲狀菌占優(yōu)勢(shì) 當(dāng)pH9.0,代謝速率6有毒物質(zhì) 主要是重金屬,H2S、CN、酚等,當(dāng)超過一定濃度時(shí), 就破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu),抑制代謝。第22頁(yè)/共191頁(yè)17173 3 活性污泥法主要設(shè)計(jì)參數(shù)活性污泥法主要設(shè)計(jì)參數(shù)17.3.1 17.3.1 表示混

16、合液中活性污泥數(shù)量的指標(biāo)(曝氣池)表示混合液中活性污泥數(shù)量的指標(biāo)(曝氣池) 17.3.2 17.3.2 表示活性污泥的沉降性能及評(píng)定指標(biāo)(二沉池)表示活性污泥的沉降性能及評(píng)定指標(biāo)(二沉池)第23頁(yè)/共191頁(yè)17.3.1 17.3.1 表示混合液中活性污泥數(shù)量的指標(biāo)(曝氣池)表示混合液中活性污泥數(shù)量的指標(biāo)(曝氣池)1. MLSS濃度混合液懸浮固體濃度混合液污泥濃度: mg/L混合液;g/L混合液;g/m3混合液; kg/m3混合液 MLSSM=X=Ma + Me + Mi + Mii2. MLVSS濃度混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度 MLVSSMV=XV=Ma + Me + Mi 。0.75f,;0

17、.75f:XXMLSSMLVSSfv對(duì)于城市污水對(duì)于生活污水第24頁(yè)/共191頁(yè)原混合液體積后形成沉淀污泥容積100min30SV)L/gMLSS)L/LmSVgL1mLmin30L1SVI()(混合液中懸浮固體干重)容積(靜沉后形成的活性污泥混合液經(jīng) 1.SV污泥沉降比,又叫30min污泥沉降率 SV反應(yīng)了曝氣池正常運(yùn)行的污泥量,可用于控制剩余污泥排放量, 同時(shí)通過它能及早發(fā)現(xiàn)污泥膨脹等異常現(xiàn)象的發(fā)生。 2. SVI污泥容積指數(shù)(污泥指數(shù)) 曝氣池出口處的混合液經(jīng)30min靜沉后,每g干污泥所形成的沉淀污 泥所占的容積mL/g17.3.2 17.3.2 表示活性污泥的沉降性能及評(píng)定指標(biāo)(二沉

18、池)表示活性污泥的沉降性能及評(píng)定指標(biāo)(二沉池)第25頁(yè)/共191頁(yè)Xe)QwQ(QwXrX)d(XVXC曝氣池內(nèi)活性污泥總量式中VX :每日排放污泥量X SVI在習(xí)慣上只稱數(shù)字,而把單位略去 SVI值能夠反映活性污泥的凝聚、沉降性能 要維持曝氣池一定的MLSS(如3000mg/L)的情況下,SVI值越高, 則要求的污泥回流比R就越大,但當(dāng)SVI值高達(dá)400mL/g時(shí),則難于 用提高R來(lái)維持曝氣池一定的MLSS濃度。3.C污泥齡(生物固體平均停留時(shí)間)系統(tǒng)中每日增長(zhǎng)的活性污泥量應(yīng)等于每日排出的剩余污泥量(X)C的定義式(1710) 活性污泥在曝氣池內(nèi)的平均停留時(shí)間生物固體平均停留時(shí)間。 (179

19、) 將X(17-9)式代入(17-10)式:第26頁(yè)/共191頁(yè)Xe)QwQ(QwXrVXC可忽略不計(jì)0Xe QwXrVXCSVI10Xr6max(17-11)(17-12)(17-13)Xr是活性污泥特性和二沉池沉淀效果的函數(shù)。drsCKYN1(17-14)第27頁(yè)/共191頁(yè)容積負(fù)荷污泥負(fù)荷BODNBODNVSd/kgMLSS BOD kgXVQSNFN5aSd/m BOD kgVQSN35aV曝氣池XNNSV4. 曝氣池中有機(jī)污染物與活性污泥微生物比值的指標(biāo): 式中:S0原污水中有機(jī)污染物的濃度(BOD),mg/LX混合液懸浮固體(MLSS)濃度,mg/L V曝氣池容積,m3 (17-1

20、6) Ns=f(SVI) 見圖17-2(17-15) (17-17)第28頁(yè)/共191頁(yè)17.4.1 17.4.1 概述概述17.4.2 17.4.2 莫諾方程式莫諾方程式17.4.3 17.4.3 勞倫斯勞倫斯麥卡蒂方程式麥卡蒂方程式第29頁(yè)/共191頁(yè) MFNSdtdsdtdxdtdo2SKXSVdtdsSKSVVx, sfdtdsSmaxSmaxSKXSdtdxSKS)X, S(gdtdxSmaxSmaxvr22VXbQSao)X, SHdtdo17.4.1 17.4.1 概述概述其值不同,就會(huì)導(dǎo)致、動(dòng)力學(xué)是研究討論下列函數(shù)關(guān)系: 、的變化第30頁(yè)/共191頁(yè)maxmaxmax0SS=K

21、sS=SSKs+SmaxS=2=圖 17-5 莫諾方程式與其=f(S)關(guān)系曲線dtdsX1Vdtds比降解速率:降解速率:17.4.2 17.4.2 莫諾方程式莫諾方程式1. Monod(莫諾)公式的由來(lái)與演變第31頁(yè)/共191頁(yè)vmaxv=vmaxv=2vmax圖 17-6 米-門方程式與其v=f(S)關(guān)系曲線SKSVXdtds)hkg/kg(SKSVdtdsX1VSmaxSmax1)米門公式:(1913年) 純酶單一基質(zhì)酶促反應(yīng)中基質(zhì)比降解速率第32頁(yè)/共191頁(yè))hkg/kg(SKSdtdsX1Smax2) Monod公式(1942年)微生物的比增長(zhǎng)速率 純菌種單一基質(zhì)SKdtdxX1S

22、max3) Monod公式(1950年)微生物的比增長(zhǎng)速率(17-18) 異養(yǎng)微生物群體單一基質(zhì)第33頁(yè)/共191頁(yè)dtdsX1VrVVrVrmaxmaxmaxmaxSKSVSKSrSKSr1rVSmaxSmaxSmax莫諾方程式SKSXVdtdsX1VSmax(17-19)(17-20) 第34頁(yè)/共191頁(yè)4) Lawrence公式:(19601970年) 異養(yǎng)微生物群體(活性污泥)污水中混合有機(jī)物 證實(shí)有機(jī)物降解速率也符合Monod公式)()(呈一級(jí)反應(yīng)2217 XSKXSKVSKXSVdtds2117SKSKVSKSVV2SmaxSmax2SmaxSmaxXtKSSLn20XtK02e

23、SS2Monod公式的推論 1)當(dāng)混合液中SKS則(17-20)式中KS可忽略不計(jì)高有機(jī)物濃度 將(17-22)積分: (17-23) (17-24)第35頁(yè)/共191頁(yè)SKXSVdtdsSKSVVSmaxSmax呈分?jǐn)?shù)級(jí)反應(yīng)是連續(xù)函數(shù)SKSVVSmaxXKXVdtdsKVV :1max1max高有機(jī)物濃度XSKdtdsSKV :22低有機(jī)物濃度2) 當(dāng)混合液中S在SS之間中等有機(jī)物濃度3)一相說(shuō)與二相說(shuō) 一相說(shuō)Monod公式 二相說(shuō)Eckenfelder二相說(shuō)非連續(xù)函數(shù) 第36頁(yè)/共191頁(yè)公式的推導(dǎo)完全混合曝氣池中dtds曝氣池 二次沉淀池處理水回流污泥剩余污泥QS0Q+RQSeXQSeQ

24、wXrRQSeXr圖17-7 完全混合活性污泥系統(tǒng)的物料平衡3Monod公式的應(yīng)用與參數(shù)的確定第37頁(yè)/共191頁(yè)XSKdtds2 SSeS并為定值且處于減速生長(zhǎng)期,屬一級(jí)反應(yīng): 適合于 XSKdtds2 (17-25) 在穩(wěn)定條件下,對(duì)有機(jī)物進(jìn)行物料平衡:e0RQSQSeS)RQQ(Vdtds +(17-26) 進(jìn)入曝氣池 流出曝氣池 在曝氣池降解的V)SS(Qdtdse0(17-27) 第38頁(yè)/共191頁(yè):)2717(XSKdtds)2517(2式得出代入將e2e0e0SKXtSSXV)SS(Q(17-28)當(dāng)以Se代替莫諾方程式(17-22)式中的S得出: eSemaxSKXSVdtd

25、s(17-29) V)SS(QSKXSV :)2917()2717(e0eSemax式后代入將 并在等式兩邊同時(shí)除以X得出: tX)SS(XV)SS(QSKSVe0e0eSemax第39頁(yè)/共191頁(yè)SKSVSKXtSSNSemaxe2e0rseSemaxe2e0e0rvSKXSVXSKtSSV)SS(QN(17-30)(17-31)0e0SSS 有機(jī)物的去除率由(17-30)式可知: e2e0SKXtSS(17-32) )XtK1 (SXtSKSSXtSKSS2ee2e0e2e0第40頁(yè)/共191頁(yè)XtK11SS20e有機(jī)物地殘留率XtK1XtKXtK111SS1SSS2220e0e0去除率

26、 (17-33)(17-34)4K2、Vmax、KS的求定 1) K2的求定(圖17-8) SKN SKXtSSe2rse2e02erse0K,S,NXtSS則直線的斜率即為則直作圖為橫坐標(biāo)作圖以為縱坐標(biāo)即以(17-32)第41頁(yè)/共191頁(yè)0Se(mg/L)S0-SeXt(kgBOD/kgMLSSd)K21組2組3組4組5組圖17-8 圖解法確定K2值第42頁(yè)/共191頁(yè)2) Vmax、KS的求定(圖17-9)1XtvmaxS0-Se=Ks11( ) )(vmaxSevmax+XtS0-SeKsvmaxSe1Ks1圖17-9 確定常數(shù)值vmaxKs的圖解法第43頁(yè)/共191頁(yè) 將(17-30

27、)式取倒數(shù)得: e0SSXtmaxSVKeS1maxV1 = + (17-35) 為縱坐標(biāo) 斜率 為橫坐標(biāo) 截距 5對(duì)推流式曝氣池的分析1)分析與問題的提出Q、S0RQ、Se、Xr Q-QwSe、XeQw、Xr處理水X、Se(Q+RQ)S由大??;F/M變化X變化,取XVPF圖 17-10 推流式曝氣池 QwQ,Xe0第44頁(yè)/共191頁(yè)QVt :水力停留時(shí)間定義) 1CC(K1CSTR ;CCLnK1PF :i0i0一級(jí)反應(yīng)2) 完全混合式、推流式二者水力停留時(shí)間的比較給水工程(第四版):P249 表143,(17-36)1SSXK11SSXKQVt:e02e012CFSTRCFSTR對(duì)于完全

28、混合式(17-37)e02PFPFSSLnXK1QV:t而對(duì)于推流式(17-38)第45頁(yè)/共191頁(yè)QVQVttPFCFSTRPFCFSTRPFCFSTRVV則 CFSTR ContinuousFlow Stirred Tank Rector PFPlugFlow相同要使出水相同時(shí)當(dāng)eCFSTRPF0S,XXX,S,Q第46頁(yè)/共191頁(yè)1概述1) 單位微生物量的底物利用率qauXdtdsq(17-39)dcKYq1drscKYN1 :1717式而 以C、q作為基本參數(shù),并以第一、二兩個(gè)基本方程式表達(dá)。 2) 勞麥第一基本方程式(17-40)17.4.3 17.4.3 勞倫斯勞倫斯麥卡蒂方程

29、式麥卡蒂方程式第47頁(yè)/共191頁(yè)SKSXVSKSXKdtdssamaxsau3) 勞麥第一基本方程式:由Vq推出有機(jī)物的降解速度等于其被微生物的利用速度。 有機(jī)底物的利用速率(降解速率)與曝氣池內(nèi)微生物濃度 Xa及有機(jī)底物濃度S之間的關(guān)系。 (17-41)2勞麥方程式的推論與應(yīng)用 1) 處理水有機(jī)底物濃度Se計(jì)算dcmaxdcseK1YVK1KS(17-42)Y微生物產(chǎn)率:mg微生物量/mg有機(jī)物量Ks半速度系數(shù)第48頁(yè)/共191頁(yè)(17-42)公式的推導(dǎo): 由(17-8)與(17-30)式可得出:desemaxdrscKSKSVYKYN1(17-43):c上面等式兩邊都cdcesemaxK

30、SKSVY1: SKes上面等式兩邊都scdcdcmaxeecdscdcemaxescdcemaxesKKKYVSSKKKSYVSKKSYVSK第49頁(yè)/共191頁(yè)移項(xiàng)整理:1KYVSKKKcdmaxescds1KYVK1KSdmaxccdsedcmaxdcseK1YVK1KS 均為常數(shù)僅取決于污泥齡處理水有機(jī)底物的濃度maxdceV,Y,K,S第50頁(yè)/共191頁(yè)2) 反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度Xa的計(jì)算cde0caK1tSSYX(17-44)公式的推導(dǎo): 由(17-8)與(17-30)公式得出:(17-44)dae0dae0drscKVXSSQYKtXSSYKYN1移項(xiàng): ae0dcVXSSYQ

31、K1第51頁(yè)/共191頁(yè):VXa等式兩邊同e0dcaSSTQK1VXcde0cde0aK1tSSYK1VSSYQX(17-45) 3) 污泥回流比R與c值之間的關(guān)系arcXXRR1VQ1(17-46)而SVI10X6maxr第52頁(yè)/共191頁(yè)SKV2qV SKq24)完全混合式曝氣池有機(jī)底物降解速度的推導(dǎo):Monod式在低有機(jī)物濃度下,有機(jī)底物的降解速度 勞麥?zhǔn)剑河袡C(jī)底物的降解速度等于其被微生物的利用速度 (17-47)而auXdtdsq則a2uSXKdtds(17-48)VSSQtSSdtds :eee0u在穩(wěn)定條件下(17-49) 第53頁(yè)/共191頁(yè)ae2e0XSKVSSQ :對(duì)于完混

32、合式曝氣池qSKVSSQe2e0或(17-51)(17-50)5)活性污泥的二種產(chǎn)率(合成產(chǎn)率Y與表觀產(chǎn)率Yobs)與c的關(guān)系 Y合成產(chǎn)率,表示微生物的增殖總量,沒有去除內(nèi)源呼吸 而消亡的那一部分 Yobs表觀產(chǎn)率,實(shí)測(cè)所得微生物的增殖量,即微生物的凈 增殖量,已去除了因內(nèi)源呼吸而消亡的那一部分。cdobsK1YY第54頁(yè)/共191頁(yè)第55頁(yè)/共191頁(yè)%90 ,BOD處理效果好1傳統(tǒng)活性污泥法的特征:1) 有機(jī)物的吸附與代謝在一個(gè)曝氣池中連續(xù)進(jìn)行2) 活性污泥經(jīng)歷了一個(gè)生長(zhǎng)周期:對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期減速增長(zhǎng)期 內(nèi)源呼吸期。經(jīng)歷了吸附與代謝二個(gè)階段3) S由大小,dO2/dt由大小。 3缺點(diǎn): 1)不適

33、應(yīng)沖擊負(fù)荷和有毒物質(zhì) 因?yàn)槭峭屏魇剑M(jìn)入池中的污水和回流污泥在理論上不與池 中原有的混合液混合。水質(zhì)的變化對(duì)活性污泥影響較大 2)前段供氧不足,后段供氧過剩 3)Ns不高,曝氣池V大,占地大2優(yōu)點(diǎn):池首往往供氧不足,后段供氧過剩,池前段DO濃度較低,沿池長(zhǎng)逐漸增高17.5.1 17.5.1 傳統(tǒng)活性污泥法(普通活性污泥法)傳統(tǒng)活性污泥法(普通活性污泥法)傳統(tǒng)活性污泥法流程圖(圖17-11)第56頁(yè)/共191頁(yè)17.5.2 17.5.2 階段曝氣活性污泥法階段曝氣活性污泥法特點(diǎn) 1) 分段多點(diǎn)進(jìn)水,負(fù)荷分布均勻,均化了需氧量,避免 了前段供氧不足,后段供氧過剩的缺點(diǎn) 2) 提高了耐水質(zhì),水量沖擊

34、負(fù)荷的能力 3) 活性污泥濃度沿池長(zhǎng)逐漸降低階段曝氣活性污泥法工藝流程圖(圖17-12)第57頁(yè)/共191頁(yè)17.5.3 17.5.3 再生曝氣活性污泥法系統(tǒng)再生曝氣活性污泥法系統(tǒng)積較大而吸附段占的時(shí)間與容曝氣池再生池 ,V2141V而吸附再生活性污泥法系統(tǒng)V再生池很大,V吸附僅3060min,容積小第58頁(yè)/共191頁(yè)17.5.4 17.5.4 吸附吸附再生活性污泥法系統(tǒng)再生活性污泥法系統(tǒng)特點(diǎn) 1) 吸附與再生分別進(jìn)行,二沉池在二者之中 2) 吸附時(shí)間較短(3060min),再生池只對(duì)回流污泥再生。 整個(gè)池容小于普通活性污泥法 3) 處理效果低于普通活性污泥法 4) 具有一定的耐沖擊負(fù)荷的能

35、力 5) 不宜處理溶解性有機(jī)物較多的污水吸附再生活性污泥法工藝流程圖(圖17-13)第59頁(yè)/共191頁(yè)17.5.5 17.5.5 延時(shí)曝氣活性污泥法延時(shí)曝氣活性污泥法 tQVQVt ;、. 1低負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間曝氣2.特點(diǎn) 1) Ns非常小,只有0.050.10 kgBOD/kgMLSSd 2) 曝氣時(shí)間t長(zhǎng)(24h以上),污泥處于內(nèi)源呼吸期,剩余污泥量 少且穩(wěn)定,池容大 3) 出水水質(zhì)好,對(duì)原污水有較強(qiáng)的適應(yīng)能力,無(wú)需設(shè)初沉池,只 適合于小城鎮(zhèn)污水處理(Q1000m3/d)。污泥不需進(jìn)行厭氧 消化處理 4) 基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)較高吸附再生活性污泥法工藝流程圖第60頁(yè)/共191頁(yè)17.5.6 17.5

36、.6 高負(fù)荷活性污泥法高負(fù)荷活性污泥法tQVQVt ;,. 1不完全處理活性污泥法短時(shí)曝氣2.特點(diǎn) 1).曝氣時(shí)間短(1.53.0h)。Ns高(1.5 3.0kgBOD/kgMLSSd),BOD(6575)%。低 2).池容小,出水水質(zhì)不好第61頁(yè)/共191頁(yè)17.5.7 17.5.7 完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法sNNFNF特點(diǎn) 1) 耐沖擊負(fù)荷,特別適應(yīng)于工業(yè)廢水處理 2) 池內(nèi)水質(zhì)均勻一致,各點(diǎn)相同,3) 池內(nèi)需氧均勻,動(dòng)力消耗小于推流式4) 出水水質(zhì)比推流式差,活性污泥易產(chǎn)生膨脹各部分工況幾乎完全一致,可通過來(lái)調(diào)整工作情況完全混合活性污泥法工藝流程圖(圖17-14)第62頁(yè)/共

37、191頁(yè) 特點(diǎn) 1) 當(dāng)污水BODu300mg/L,一級(jí)曝氣池以采用完全混合式曝氣 池為好;(對(duì)水質(zhì)水量沖擊負(fù)荷承受力強(qiáng)) 2) 當(dāng)污水BODu300mg/L,一級(jí)曝氣池可采用推流式 3) 當(dāng)污水BODu150mg/L,不應(yīng)采用多級(jí) 4) 處理水水質(zhì)好,但建設(shè)費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)均較高17.5.8 17.5.8 多級(jí)活性污泥法系統(tǒng)多級(jí)活性污泥法系統(tǒng)第63頁(yè)/共191頁(yè)1.概述1)亨利定律:CHP 式中:C水中溶解氧飽和濃度 H亨利常數(shù) P壓力2)有利于微水中溶解氧飽和濃度dtdCCCaKdtdCCPs2s 生物的增殖和有機(jī)物降解2 深水曝氣池 深水中層曝氣池 深水底層曝氣池占地少混合液中,DO,dtdC

38、17.5.9 17.5.9 深水曝氣活性污泥法系統(tǒng)深水曝氣活性污泥法系統(tǒng)第64頁(yè)/共191頁(yè)17.5.10 17.5.10 深井曝氣池活性污泥法系統(tǒng)深井曝氣池活性污泥法系統(tǒng)1. H50100m,16m2. 特征:1) 氧的利用效率EA高達(dá)90,動(dòng)力效率EP高達(dá)6kgO2/KWh;占地少 (傳統(tǒng)活性污泥法EA10,EP23)2) 適用于各種氣候條件,可不設(shè)初沉池3) 適用于處理高濃度有機(jī)廢水總供氧量轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量氧的利用效率100E:EAAEP動(dòng)力效率:1KWh電能轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量,以kgO2/KWh深井曝氣池活性污泥法工藝流程圖(圖17-15)第65頁(yè)/共191頁(yè)17.5.11 17

39、.5.11 淺層曝氣活性污泥法系統(tǒng)(殷卡曝氣法)淺層曝氣活性污泥法系統(tǒng)(殷卡曝氣法)1.氣泡只有在形成與破碎的一瞬間有著最高的氧轉(zhuǎn)移率,而與 其在液體中的移動(dòng)高度無(wú)關(guān)2.可使用低壓鼓風(fēng)機(jī),節(jié)省電耗,EP1.82.6kgO2/KWh淺層曝氣活性污泥法工藝流程圖(圖17-16)第66頁(yè)/共191頁(yè)1概述17.5.12 17.5.12 純氧曝氣活性污泥法系統(tǒng)純氧曝氣活性污泥法系統(tǒng)aK40CCKdtdC2sa2空氣純氧20 Po20.21atmCs9.2mg/LPo2(4.44.7)0.21atmCs(4.44.7)9.2mg/L當(dāng)維持曝氣池DO(C)2mg/L則氧轉(zhuǎn)移的推動(dòng)力:(CsC)9.227.

40、2mg/L(CsC)9.227.2mg/LaK2 . 7CCKdtdC2sa2第67頁(yè)/共191頁(yè)。5 . 5aK2 . 7aK40dtdC22倍提高了對(duì)比空氣氧轉(zhuǎn)移速率也純氧曝氣氧轉(zhuǎn)移推動(dòng)(CsC)比空氣曝氣氧轉(zhuǎn)移的推動(dòng)力提高了40/7.2=5.5倍,同時(shí)純氧曝氣氧轉(zhuǎn)移推速率2特征 1) 氧的利用率EA(8090),而傳統(tǒng)活性污泥法EA僅為 10 2) MLSS47g/L,使Nrv 3) SVI100,一般不會(huì)發(fā)生污泥膨脹 4) 剩余污泥量小V純氧曝氣活性污泥法工藝流程圖(圖17-17)第68頁(yè)/共191頁(yè)11068792354 圖 17-11 傳統(tǒng)活性污泥法系統(tǒng)1-經(jīng)預(yù)處理后的污水;2-活

41、性污泥反應(yīng)器-曝氣池;3-從曝氣池流出的混合液;4-二次沉淀池;5-處理后污水;6-污泥泵站;7-回流污泥系統(tǒng);8-剩余污泥;9-來(lái)自空壓機(jī)站的空氣;10-曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散裝置第69頁(yè)/共191頁(yè)圖17-12 階段曝氣活性污泥法系統(tǒng)第70頁(yè)/共191頁(yè)圖17-13 吸附再生活性污泥法系統(tǒng)第71頁(yè)/共191頁(yè)延時(shí)曝氣活性污泥法系統(tǒng)第72頁(yè)/共191頁(yè)圖17-14 完全混合活性污泥法系統(tǒng)第73頁(yè)/共191頁(yè)處理水空氣空氣提升原污水回流污泥圖17-15 深井曝氣活性污泥法系統(tǒng)圖17-15 深井曝氣活性污泥法系統(tǒng)第74頁(yè)/共191頁(yè)32 2/3- 3/4BB 2 0.6-0.8 0.6-0.81/4

42、-1/3B13 圖 17-16 淺層曝氣曝氣池1-空氣管;2-曝氣柵;3-導(dǎo)流板圖17-16 淺層曝氣活性污泥法系統(tǒng)第75頁(yè)/共191頁(yè)阻流板回流污泥原污水氧曝氣池蓋攪拌用電機(jī)氣體循環(huán)攪拌用空壓機(jī)廢氣混合液流向沉淀池?cái)嚢枞~輪噴氣管圖 17-14 純氧曝氣曝氣池構(gòu)造圖 (有蓋密封式)圖17-17 純氧曝氣活性污泥法系統(tǒng)第76頁(yè)/共191頁(yè)第77頁(yè)/共191頁(yè)dXdCDVLd值單位長(zhǎng)度內(nèi)的濃度變化濃度梯度:dXdC1擴(kuò)散過程的基本規(guī)律菲克(Fick)定律 式中:Vd物質(zhì)的擴(kuò)散速率,單位時(shí)間、 單位斷面上通過的物質(zhì)數(shù)量 DL擴(kuò)散系數(shù) (17-52)17.6.1 17.6.1 氧轉(zhuǎn)移原理氧轉(zhuǎn)移原理第7

43、8頁(yè)/共191頁(yè)2雙膜理論與氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLaxfPgPiCiC紊流氣相主體氣膜液膜液相主體紊流界面(層流)圖 17-18 雙膜理論模型第79頁(yè)/共191頁(yè)dXdCDAdtdMV :VLdd的定義式擴(kuò)散速率dXdCADdtdML:54)-(17XCCdXdCfs得出代入上式將fsLXCCADdtdMCCVXADVdtdMsfLCCKdtdCsLa1) (17-53) (17-54) 將(17-55)式兩邊同除以V: KLa小,則氧轉(zhuǎn)移過程中阻力大KLa大,則氧轉(zhuǎn)移過程中阻力?。?7-55)(17-56)(17-57)第80頁(yè)/共191頁(yè) d)/m(kgO RdtdC32r/d)(kgO ORV

44、RVdtdC22r2) 曝氣原理(1) O2在氣膜、液膜中進(jìn)行分子擴(kuò)散,而在氣相和液相主體中進(jìn)行 對(duì)流擴(kuò)散(2)傳質(zhì)的阻力集中在雙膜,但因O2是難溶氣體,氧轉(zhuǎn)移的決定性 阻力又集中在液膜內(nèi)(3)O2通過液膜的轉(zhuǎn)移速率是氧擴(kuò)散轉(zhuǎn)移全過程的控制速率第81頁(yè)/共191頁(yè) 通過液膜的氧轉(zhuǎn)移速率 (kgO2/h)CCAKCCAKXCCADdtdMsLsLfsL/h)(m D :2L液膜中氧分子擴(kuò)散系數(shù)式中(m) Xf液膜厚度/m)(kg/m XCC3fs液膜中氧的濃度梯度(m/h) XDKfLL液膜中氧轉(zhuǎn)移系數(shù) 第82頁(yè)/共191頁(yè)在單位容積內(nèi)氧的轉(zhuǎn)移速率(kg/m3h)CCaKCCVAKdtdCdtd

45、MV1s2sLVAKKLLaCCaKdtdCsLt3 . 2KCCCClgLas0sm1VA,hm:K VAKaKLLL的單位為的單位為式中將(17-55)式兩邊都除以V(曝氣池容積):令 式中:KLa氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)(h1),KLa大則阻力小,反之亦然。 整理后積分得: (17-58)第83頁(yè)/共191頁(yè)所需要的時(shí)間提高到濃度從表示曝氣池的單位為而的單位為saLLaCCDO,hK1,h1K如純氧曝氣、深井曝氣提高氣相中氧分壓提高而提高提高:CVAXDaK:aKdtdCsfLLL KLa氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)是評(píng)價(jià)空氣擴(kuò)散裝置的重要參數(shù)。 值求出曲線作出dtdC,tC直線作CdtdC3KLa的測(cè)定1) 水

46、中無(wú)氧狀態(tài)下的測(cè)定法 用清水,用Na2SO3(或N2)對(duì)清水脫氧,使C0 然后進(jìn)行曝氣充氧,每隔一定時(shí)間,測(cè)定DO值,直至飽和為止第84頁(yè)/共191頁(yè)RCCaKdtdCsLmg/L ,C :s度混合液的溶解氧飽和濃式中0,DO,CCaKR,sL直至為混合液中此時(shí)使活性污泥懸浮采用小曝氣量,逐時(shí)定點(diǎn)測(cè)定直至飽和值混合液中然后用大曝氣量ssLCDOCCaK,RdtdC,tC求出曲線作出直線作CdtdC2) 對(duì)曝氣池混合液的測(cè)定 對(duì)于混合液,氧的變化率是氧的轉(zhuǎn)移率與活性污泥微生物耗氧率R之差,即:(17-59)R活性污泥微生物的耗氧速率R(mg/Lmin) RCCaKdtdCsL根據(jù)(17-60)d

47、tdCRCaKsLaCKL可寫為:(17-61)截 距 斜率 第85頁(yè)/共191頁(yè)CCaKdtdCVdtdMsL氣壓溫度水中的含鹽的濃度PTL/mgSP,T, SfCsT, SfCatm1C)1961(rEckenfeldes(760)760s下的即推薦用下式計(jì)算年T5 .33s65. 2475C760s T5 .33s65. 247510013. 1CPCC5760s760sPs所在地實(shí)際氣壓17.6.2 17.6.2 影響氧轉(zhuǎn)移的因素影響氧轉(zhuǎn)移的因素 1Cs氧的飽和濃度 式中:S含鹽量 (mg/L) T溫度 式中:壓力修正系數(shù) (17-62)(mg/L) 而 第86頁(yè)/共191頁(yè)ssCC自

48、來(lái)水中的污水中的ssCCssCC則對(duì)于T,P一定時(shí),Cs就只與含鹽量S有關(guān),即Csf(S) 采用因子來(lái)修正溶解鹽類對(duì)Cs的影響 (17-63) 當(dāng)考慮氣壓和含鹽量的影響(17-64)第87頁(yè)/共191頁(yè)清水中污水中aKaKLLaKaKLL污水中2污水的水質(zhì)污水中存在著溶解性有機(jī)物,特別是表面活性物質(zhì),如短鏈脂肪酸和乙醇,是一種兩親分子,極性端羧基COOH(親水)或羥基OH(親水)插入液相中,而非極性端(疏水)的碳基鏈則伸入氣相中。如 C17H35 COOH O 非極性端 極性端 疏水 親水 極性端 非極性端C17H35(親水)COOH (親氣相,疏水) 由于兩親分子聚集在氣液界面上,阻礙氧分子

49、的擴(kuò)散轉(zhuǎn)移,增加了氧轉(zhuǎn)移過程的阻力KLa引入因子來(lái)修正表面活性物質(zhì)對(duì)KLa的影響(17-65) (17-66) 第88頁(yè)/共191頁(yè)CCaKdtdCsL 20T20LTL024. 1aKaKdtdCCCCTdtdCaKT:aKTssLL擴(kuò)散。,dtdCT但并不會(huì)完全抵消有二種相反的影響對(duì)3水溫當(dāng) 1530時(shí):水溫低對(duì)氧轉(zhuǎn)移有利 3035時(shí):水溫較高對(duì)氧轉(zhuǎn)移有利第89頁(yè)/共191頁(yè)4紊動(dòng)強(qiáng)度1) 低紊動(dòng)程度 液體內(nèi)部對(duì)氧轉(zhuǎn)移過程的阻力比液膜的阻力大得多。 液體運(yùn)動(dòng)對(duì)值幾乎沒有影響2) 中等紊動(dòng)程度 液體內(nèi)部對(duì)氧擴(kuò)散過程的阻力減小,此時(shí)液膜阻力將控制氧擴(kuò) 散速率,此時(shí)值達(dá)到最小值3) 高度紊動(dòng) 打

50、碎液膜,值將接近于1第90頁(yè)/共191頁(yè)1曝氣系統(tǒng)1)鼓風(fēng)曝氣:空氣加壓設(shè)備(鼓風(fēng)機(jī))管道系統(tǒng)擴(kuò)散裝置(曝氣器) 機(jī)械曝氣:曝氣葉輪 曝氣轉(zhuǎn)刷圖 17-19 兩種曝氣示意圖17.6.3 17.6.3 曝氣設(shè)備類型曝氣設(shè)備類型第91頁(yè)/共191頁(yè)攪拌混合充氧總供氧量轉(zhuǎn)移至混合液中的氧量100EA2) 曝氣器的作用3) 曝氣器的主要指標(biāo) (1) 動(dòng)力效率EP:(kgO2/KWh) (2) 氧利用效率EA(氧轉(zhuǎn)移效率)(3) 充氧能力EL:(kgO2/h) 對(duì)鼓風(fēng)曝氣性能以EP、EA來(lái)評(píng)定 對(duì)機(jī)械曝氣性能以EP、EL來(lái)評(píng)定。無(wú)法用EA來(lái)評(píng)定第92頁(yè)/共191頁(yè)2鼓風(fēng)曝氣空氣擴(kuò)散裝置(曝氣器)圖 17

51、-20 新型高效曝氣器第93頁(yè)/共191頁(yè)1)微氣泡空氣擴(kuò)散裝置(EA10,氣泡直徑1.5mm)EA EP(kgO2/KWh)(1) 擴(kuò)散板匣擴(kuò)散板溝擴(kuò)散板30030035(mm)(714) 1.82.5(2) 擴(kuò)散管:組成擴(kuò)散管阻(1013) 2.060100mm;L500600mm(3) 固定式平板型微孔空氣擴(kuò)散器 圖17-21 (2025) 46 (4) 固定式鐘罩型微孔空氣擴(kuò)散器 圖17-22 (2025) 46第94頁(yè)/共191頁(yè)(5) 膜片式微孔空氣擴(kuò)散器 (圖) (2738) mm500Lmm70微孔擴(kuò)散管 (7) 曝氣軟管 (25.332.5) 4.58.6(6) 搖臂式微孔空

52、氣擴(kuò)散器 (1830)第95頁(yè)/共191頁(yè)2)中氣泡空氣擴(kuò)散裝置(氣泡直徑1.53.0mm)EA EP(kgO2/KWh)mm10050Lmm53d50,25間距小孔管徑(2) Wn180型網(wǎng)狀膜空氣擴(kuò)散裝置 (圖)(1215) 2.73.7(1) 穿孔管(單管,雙管,柵狀) (46) 1.0第96頁(yè)/共191頁(yè)3)水力剪切式空氣擴(kuò)散裝置 EA EP(kgO2/KWh)(1) 倒盆式空氣擴(kuò)散裝置 圖17-23 (6.58.8) 1.752.88(2) 固定螺旋空氣擴(kuò)散裝置 圖17-24 10 2(3) 金山型空氣擴(kuò)散裝置 圖17-25 8 EL0.41(kgO2/h)4)水力沖擊式空氣擴(kuò)散裝置

53、(1) 密集多噴嘴空氣擴(kuò)散裝置 圖17-26(2) 射流式空氣擴(kuò)散裝置 20 圖5)水下空氣擴(kuò)散裝置:充氧、攪拌(1) 上流式水下空氣擴(kuò)散裝置: 圖17-27(2) 下流式水下空氣擴(kuò)散裝置: 圖17-28 第97頁(yè)/共191頁(yè)3機(jī)械曝氣裝置1)豎軸式機(jī)械曝氣裝置(1) 泵型葉輪曝氣器 圖 (2) K型葉輪曝氣器 圖 (3) 倒傘型葉輪曝氣器 圖17-29 (4) 平板型葉輪曝氣器 圖17-302)臥軸式機(jī)械曝氣裝置 曝氣轉(zhuǎn)刷 圖17-31 第98頁(yè)/共191頁(yè)氣泡擴(kuò)散板通氣螺栓螺母膠粘支托板膠圈配氣管圖17-21 固定式平板型微孔空氣擴(kuò)散器第99頁(yè)/共191頁(yè)銅螺桿空氣擴(kuò)散管配氣管圖17-22

54、 固定式鐘罩型微孔空氣擴(kuò)散器第100頁(yè)/共191頁(yè)膜片式微孔空氣擴(kuò)散器第101頁(yè)/共191頁(yè)網(wǎng)狀膜空氣擴(kuò)散裝置第102頁(yè)/共191頁(yè)123456?15274G18.15(3/4) 圖17-23 塑料倒盆式空氣擴(kuò)散裝置1-倒盆式塑料殼體2-橡膠板;3-密封圈;4-塑料螺桿;5-塑料螺母;6-不銹鋼開口銷第103頁(yè)/共191頁(yè)圖 17-24 固定式單螺旋空氣擴(kuò)散裝置第104頁(yè)/共191頁(yè)18個(gè)牙140G50(2)?51(a)G50(2)R圖17-25 金山I型空氣擴(kuò)散裝置 (a)擴(kuò)散裝置;(b)鋼管接頭7000200035001500650300030001501300(長(zhǎng)3600)水位6515(

55、a)(b)12345圖17-26 密集多噴嘴空氣擴(kuò)散裝置(a)反射板剖面圖;(b)裝置軸側(cè)圖1-空氣管;2-支柱接工作臺(tái);3-反射板;4-曝氣筒;5-噴嘴第105頁(yè)/共191頁(yè)射流式水力沖擊空氣擴(kuò)散裝置第106頁(yè)/共191頁(yè)水氣泡空氣圖 17-27 上流式水下空氣擴(kuò)散裝第107頁(yè)/共191頁(yè)圖 17-28 下流式水下空氣擴(kuò)散裝置第108頁(yè)/共191頁(yè)泵型葉輪曝氣器第109頁(yè)/共191頁(yè)K型葉輪曝氣器第110頁(yè)/共191頁(yè)圖 17-29 倒傘型葉輪曝氣器第111頁(yè)/共191頁(yè)3124nDKh3Ha 圖 17-30 平板形葉輪曝氣器構(gòu)造示意圖1-驅(qū)動(dòng)裝置;2-進(jìn)氣孔;3-葉片;4-停轉(zhuǎn)時(shí)水位線第1

56、12頁(yè)/共191頁(yè)圖17-31 轉(zhuǎn)刷曝氣器第113頁(yè)/共191頁(yè)s1sCC(mg/L) atm1C :s下的氧的飽和溶解度式中2121 濃度系數(shù)在池底氣泡生成時(shí)氧的45b5b10H10013. 1P,10013. 1P 而壓力修正系數(shù)5bs1s10013. 1P2121CC1Csb曝氣池中氧的平均飽和溶解度的計(jì)算Oldshue奧特休計(jì)算法1)Cs1曝氣池池底氣泡生成時(shí)氧飽和溶解度(mg/L) 17.6.4 17.6.4 需氧量與供氧量的計(jì)算需氧量與供氧量的計(jì)算第114頁(yè)/共191頁(yè)s2sCC分濃度氣泡升至液面時(shí)氧的百式中O21O :tt5510013. 110013. 155ts2s10013

57、. 110013. 121OCC2)Cs2氣泡升至液面時(shí)氧飽和溶解度(mg/L)5btsts5bs2s1ssb10026. 2P42OC221OC10013. 1PC2CCC3) 第115頁(yè)/共191頁(yè)AAtE12179E121O氣泡內(nèi)空氣量氣泡內(nèi)氧量%100SRE0A供氧量氧轉(zhuǎn)移量百分?jǐn)?shù)氣泡中未被轉(zhuǎn)移的氧的E1A氣泡中未被轉(zhuǎn)移的氧量E121A氣泡離開池面的空氣量E12179A4)求Ot氣泡從曝氣池逸出時(shí)氧的百分?jǐn)?shù)()式中: EA擴(kuò)散裝置(擴(kuò)散器)的利用效率,一般為612第116頁(yè)/共191頁(yè)2轉(zhuǎn)移到曝氣池總氧量的計(jì)算R的計(jì)算在穩(wěn)定狀態(tài)下,即曝氣池中DO濃度不變(供氧速率耗氧速率), 即氧的轉(zhuǎn)

58、移速率d)/m(kgO R d)/m(kgO dtdC :32r32速率/d)(kgOVR /d)(kgOVdtdC :2r2供氧量而CCaKdtdCsbL(17-67)第117頁(yè)/共191頁(yè)溶解鹽的影響的影響溫度對(duì)考慮廢水水質(zhì)的影響,)024. 1aK( K , )a ( 20T20L La()及氣壓對(duì)Cs(T)的影響()。 rTsb20T20LRCC024. 1aKdtdC(17-68)在上式(17-68)兩邊同乘以V(曝氣池容積),則得出轉(zhuǎn)移到曝氣池的總氧量R為: VRVCC024. 1aKdtdCVORrTsb20T20L2(17-69) 第118頁(yè)/共191頁(yè)VCaKdtdCVR20

59、sb20L0VCRaK20sb020L: aK , 67)-(17 VCRaK20L20sb020L得出式中代入將 20TTsb20sb0024. 1CCRCR3曝氣設(shè)備在標(biāo)準(zhǔn)條件下(1atm、水溫20、脫氧清水)脫氧清水中氧 總轉(zhuǎn)移量R0的計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)條件下:1,1,1,C0在標(biāo)準(zhǔn)條件下曝氣設(shè)備的供氧量:(17-70)(17-71)第119頁(yè)/共191頁(yè) RfR 61. 133. 1RR:00一般e0rSSS :式中而上式中的R=O2=aQSr+bVXv實(shí)際上,處理廢水需要轉(zhuǎn)移到曝氣池混合液中的總氧量為R,我們選定的曝氣設(shè)備應(yīng)滿足在上述情況下總需氧量R的要求。然而曝氣設(shè)備的制造廠家是在標(biāo)準(zhǔn)條件

60、下測(cè)試得出曝氣設(shè)備的性能的KLa(20)。 首先要確定曝氣池混合液所需的總氧量R 再求出再標(biāo)準(zhǔn)條件下曝氣設(shè)備應(yīng)轉(zhuǎn)移的總氧量R0,這樣才能滿足實(shí)際廢水曝氣池混合液所需的總氧量R的要求選定設(shè)備。第120頁(yè)/共191頁(yè)%100SRE0A曝氣器供氧量氧轉(zhuǎn)移量s0AssG3 . 0RE (kg/h) G3 . 043. 1%21GS :式中/h)(m 100E3 . 0RG /h)(m :G3A0s3s供氣量式中4氧轉(zhuǎn)移效率EA(氧的里利用效率)與供氣量Gs(17-72)1)2) /h)(m 100E3 . 0RG 3A0s供氣量(17-73) 第121頁(yè)/共191頁(yè)/h)(kgO DV379. 0RQ

61、288. 18 . 20os/h)(kgO Q :2os充氧量度泵型葉輪在標(biāo)準(zhǔn)條件下式中) m/s ( n601DV5機(jī)械曝氣標(biāo)準(zhǔn)條件下充氧量(氧轉(zhuǎn)移總量)Qos的計(jì)算1)Qos的計(jì)算(17-74)V葉輪線速度 (m/s)式中:n葉輪轉(zhuǎn)速 (轉(zhuǎn)/分) D葉輪直徑 K1池型修正系數(shù)(表17-14)第122頁(yè)/共191頁(yè)池型修正系數(shù)分 建 式圓形曝氣沉淀池圓池正方池長(zhǎng)方池K1K2110.640.810.91.340.850.980.850.87池型修正系數(shù) 表17-14 K1充氧量Qos的池型修正系數(shù) K2泵型葉輪軸功率N公式中的池型修正系數(shù)第123頁(yè)/共191頁(yè)208. 23KDV0804. 0

62、N 際需氧量計(jì)算出曝氣池混合液實(shí)由 VXbQSaOR Vr2 20TTsb20sb0024. 1CCRCR188. 18 . 20osKDV379. 0RQ208. 23KDV0804. 0N 2)葉輪軸功率N的計(jì)算3)機(jī)械曝氣計(jì)算程序計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)情況下的供氧量R0由(17-74)公式確定葉輪直徑D確定葉輪軸功率N(17-77)(17-75)(17-76)第124頁(yè)/共191頁(yè)17.6.5 17.6.5 曝氣池的型式與構(gòu)造曝氣池的型式與構(gòu)造 1曝氣池的類型(1)根據(jù)混合液流動(dòng)形態(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)采用曝氣方法,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

63、鼓風(fēng)曝氣池;(圖)(3)根據(jù)平面形狀,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) 推流式曝氣池 完全混合式曝氣池 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125頁(yè)/共191頁(yè)第126頁(yè)/共191頁(yè)循環(huán)混合式曝氣池第127頁(yè)/共191頁(yè)第128頁(yè)/共191頁(yè)第129頁(yè)/共191頁(yè)環(huán)狀跑道形曝氣池第130頁(yè)/共191頁(yè)氧化溝第131頁(yè)/共191頁(yè)第132頁(yè)/共191頁(yè)1工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容 1)工藝流程選擇

64、 2) V曝氣池、曝氣池工藝尺寸 3)需氧量、供氣量的計(jì)算及曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4)回流污泥量(RQ)剩余污泥排放量QW與回流污泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5)二沉池的設(shè)計(jì)計(jì)算2原始資料與數(shù)據(jù) 1) 曝氣時(shí)間t6h,曝氣池設(shè)計(jì)流量為Q平均日 2) 曝氣時(shí)間t2h,曝氣池設(shè)計(jì)流量為KzQ平均日 3) 曝氣時(shí)間t36h,曝氣池設(shè)計(jì)流量為KdQ平均日(最大平均日)3應(yīng)確定的主要參數(shù) 1) Ns MLSS(MLVSS) R SVI SV 2) Kz Y Kd a b4處理工藝流程的確定17.7.1 17.7.1 概述概述第133頁(yè)/共191頁(yè)d)LSS(kgBOD/kgM VXQSNasXNQSVsa17.7.2 17.

65、7.2 曝氣池(區(qū))容積的計(jì)算曝氣池(區(qū))容積的計(jì)算(17-9)(17-78)e2VeaSKtXSS由eaaaeaSSSSSSfXX,XXMLVSSMLSSfVV1Ns的確定1)完全混合式曝氣池 (17-32)第134頁(yè)/共191頁(yè): VXQSN ) 12-17 ( X,Sasa中得出式代入將fSKtXfSSVXfQSSNe2VeaVeas 式中:K20.01680.0281 工業(yè)廢水K2值見表17-17 對(duì)于城市污水: Ns0.30.5(kgBOD5/kgMLSSd) 則90,SVI80150 (17-79)第135頁(yè)/共191頁(yè)fSKNe2s計(jì)算按完全混合式曝氣池來(lái)1918. 1esS01

66、295. 0N fNfSKNrse2sdrsCxrsKYN1fNN代入 3KYN1 drsC日求出2)推流式曝氣池按經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式計(jì)算 根據(jù)Ns值,復(fù)核SVI值如果要求進(jìn)入硝化階段,則應(yīng)使C3日 (17-80)第136頁(yè)/共191頁(yè)圖 17-32 運(yùn)行中的推流式曝氣池第137頁(yè)/共191頁(yè)2X的確定 X高,V小,但X不能太高,應(yīng)考慮以下三個(gè)因素1供氧的經(jīng)濟(jì)性與可能性 X太高,粘滯性,O2的擴(kuò)散阻力增大,擴(kuò)散器的動(dòng)力費(fèi)用X太高,需氧量太大,擴(kuò)散器的供氧活性污泥的需氧,滿足不了活性污泥對(duì)氧的需要。對(duì)空氣曝氣而言,要求供氧量太大則為不可能。 X太高,即不經(jīng)濟(jì)也不可能不經(jīng)濟(jì)2活性污泥的凝聚沉淀性能 XXr,而Xr與活性污泥的沉淀性能、濃縮時(shí)間有關(guān)1.2r : rSVI10X6r一般為式中 Xr與SVI成反比,當(dāng)SVI100, 則Xr在800012000mg/L之間第138頁(yè)/共191頁(yè) 3二沉池與污泥回流設(shè)備的造價(jià) X太高,二沉池負(fù)荷大,二沉池造價(jià)高 X太高,RQ回流污泥量大,回流污泥設(shè)備的造價(jià)與動(dòng)力費(fèi)用ewrwrXQQXQRQXXRQQ0XQQ0XewerwrwrXQQXQRQXXRQQR1RR

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