污水的生物處理(一)―――― 活性污泥法

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1、第四章 　污水的生物處理（一）―――― 活性污泥法 人工處理：活性污泥法、生物膜法 自然處理 §4.1　　活性污泥法的基本原理 一． 基本概念和工藝流程 （一） 基本概念 1． 活性污泥法：以活性污泥為主體的污水生物處理。 2． 活性污泥：顏色呈黃褐色，有大量微生物組成，易于與水分離，能使污水得到凈化，澄清的絮凝體 （二） 工藝原理 1． 曝氣池：作用：降解有機(jī)物（BOD5） 2． 二沉池：作用：泥水分離。 3． 曝氣裝置：作用于①充氧化②攪拌混合 4． 回流裝置：作用：接種污泥 5． 剩余污泥排放裝置： 作用：排除增長的污泥量，使曝氣也內(nèi)的微生物量平衡。 混合液

2、：污水回流污泥和空氣相互混合而形成的液體。 二． 活性污泥形態(tài)和活性污泥微生物 （一） 形態(tài)： 1、外觀形態(tài)：顏色黃褐色，絮絨狀 2．特點：①顆粒大?。?.02－0.2mm ②具有很大的表面積。③含水率>99%,C<1%固體物質(zhì)。④比重1.002－1.006，比水略大，可以泥水分離。 3.組成： 有機(jī)物：{具有代謝功能，活性的微生物群體Ma {微生物內(nèi)源代謝，自身氧化殘留物Me {源污水挾入的難生物降解惰性有機(jī)物Mi 無機(jī)物：全部有原污水挾入Mii （二） 活性污泥微生物及其在活性污泥反應(yīng)中作用 1． 細(xì)菌：占大多數(shù)，生殖速率高，世代時間性20-30分鐘；

3、2． 真菌：絲狀菌→污泥膨脹。 3． 原生動物 鞭毛蟲，肉足蟲和纖毛蟲。 作用：捕食游離細(xì)菌，使水進(jìn)一步凈化。 活性污泥培養(yǎng)初期：水質(zhì)較差，游離細(xì)菌較多，鞭毛蟲和肉足蟲出現(xiàn)，其中肉足蟲占優(yōu)勢，接著游泳型纖毛蟲到活到活性污泥成熟，出現(xiàn)帶柄固著纖毛蟲。 ☆ 原生動物作為活性污泥處理系統(tǒng)的指示性生物。 4． 后生動物：（主要指輪蟲） 在活性污泥處理系統(tǒng)中很少出現(xiàn)。 作用：吞食原生動物，使水進(jìn)一步凈化。 存在完全氧化型的延時曝氣補(bǔ)充中，后生動物是不質(zhì)非常穩(wěn)定的標(biāo)志。 （三） 活性污泥微生物的增殖和活性污泥增長 四個階段： 1． 適應(yīng)期（延遲期，調(diào)整期） 特點：細(xì)菌總量不變

4、，但有質(zhì)的變化 2． 對數(shù)增殖期增殖旺盛期或等速增殖期） 細(xì)菌總數(shù)迅速增加，增殖表速率最大，增殖速率大于衰亡速率。 3． 減速增殖期（穩(wěn)定期或平衡期） 細(xì)菌總數(shù)達(dá)最大，增殖速率等于衰亡速率。 4． 內(nèi)源呼吸期：（衰亡期） 細(xì)菌總數(shù)不斷減小，增殖速率小于衷亡速率，微生物的增殖要受到有機(jī)物含量的控制。 （四） 活性污泥絮凝體形成 菌膠團(tuán)：P99 細(xì)菌集團(tuán) MLSS 原理：活性絮凝體的形成與曝氣池內(nèi)的能含量有關(guān) ☆ 能含量：曝氣池內(nèi)的有機(jī)物量與微生物量的比值，用F/M表示。 有機(jī)物F小，F(xiàn)/M小，能含量低，處于內(nèi)源呼吸期，有利于絮凝體形成。 F大，F(xiàn)/M大，1

5、/2mv2大，引力小不易結(jié)合。 F小，F(xiàn)/M小，V↓，易結(jié)合成小的菌膠團(tuán)→生物絮凝體。 Ma+Me+Mi+Mii 三． 活性污泥凈化反應(yīng)過程 １、 初期吸附去除階段 5-10分鐘有機(jī)物高速去除 定義：P100，吸附去除的原因→有巨大表面積，吸附力強(qiáng)，外部覆蓋著多糖類的粘質(zhì)層。 吸附去除結(jié)果：有機(jī)物從污水中轉(zhuǎn)移到活性污泥上去 2． 微生物代謝 酶：透膜酶 大分子（水解酶）→小分子（透膜酶）→細(xì)菌體內(nèi)→微生物代謝 ↗（分解代謝）→無機(jī)物+Q ↗殘存物質(zhì)（20%） 有機(jī)物+O2（異養(yǎng)菌）→（合成代謝）→新細(xì)胞（內(nèi)

6、源代謝）→無機(jī)物質(zhì)+Q（80%） 4.2 活性污泥凈化反應(yīng)影響因素與主要設(shè)計運(yùn)行參數(shù) 一． 影響因素 1． 營養(yǎng)物質(zhì)平衡： C N P 碳源 N源 無機(jī)鹽類 C→BOD5≥100m3/L 城市污水滿足對某些工業(yè)廢水，C低，補(bǔ)充碳源 N：生活污水滿足 對某些廢水，N不足。（尿素，（NH4）2SO4 Na3PO4-K3PO4 C:N:P=100:5:1 2． DO：{過低：微生物生理活動不能正常進(jìn)行，處理效果差 {過高：①有機(jī)物降解過快，微生物因缺營養(yǎng)而死亡②耗能過大經(jīng)濟(jì)浪費(fèi) 曝氣池出口處 DO 2mg/L(局部區(qū)域進(jìn)水口

7、處較低，不宜低于1mg/L) 3． PH 6.5—8.5 偏堿 PH>?8.5 粘性物質(zhì)破壞→活性污泥結(jié)構(gòu)破壞 PH<6.5:分子結(jié)構(gòu)有變化 4.水溫:{低溫細(xì)菌 {中溫細(xì)菌 一般化10℃--45℃ 污水中草藥 15℃--35℃ {高溫細(xì)菌 ↘對常年或半年處于低溫地區(qū),曝氣池建在室內(nèi),建在室外要有保溫措施. 5.有毒物質(zhì) → 對微生物抑制和毒害作用 重金屬離子 CN- 酚 S2- 二.活性污泥處理系統(tǒng)的控制指標(biāo)和設(shè)計運(yùn)行操作參數(shù) 目標(biāo):{①使水質(zhì),水量得到控制 {②使活性污泥量保持相對穩(wěn)定 {③控制混合液中D

8、O濃度,滿足要求 {④使活性污泥有機(jī)物和DO充分接觸 控制指標(biāo)(對活性污泥的評價指標(biāo))→(工程上)設(shè)計運(yùn)行操作的參數(shù) 1.表示控制混合液中活性污泥微生物量的指標(biāo) 混合液 → 污泥濃度 ⑴混合液懸浮固體濃度(簡化混合液污泥濃度) 英文:Mixed liquid suspended solids (mlss) 定義:P106 MLSS=(活性污泥固體物總重量)/混合液體積 MLSS=Ma+Me+Mi+Mii (Me+Mi)→非活性 Mii→無機(jī) ⑵混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度 SS {MLVSS 有 {MLSS

9、無 一般用f表示=MLVSS/MLSS 城市污水落石出 0.7---0.8 ２、 活性污泥的沉降性能及評定指標(biāo) ⑴污泥沉降比 P107 SV=(混合液30min靜沉的沉降污泥體積ml)/(原混合液體積l) 意義:SV小,沉淀污泥體積小,污泥沉降性能好. 城市污水: 15%---30% ⑵污泥溶積指數(shù): (SVI) (sludgs Volume Index) SVI=(混合液30min靜沉形成的活性污泥溶積ml)/（混合液中懸浮固體干重g） =（（混合靜沉30min的污泥體積）/（混合液體積））/（（混合液懸浮固體干重）/混合液體積）） =

10、SV/MLSS 意義：SVI過低，無機(jī)顆粒多，污泥缺乏活性。 SVI過高，污泥沉降性能不好，易發(fā)生膨脹。 SVI：70-100 SVI=100 SVI=120 工程意義：{①SVI與OBD污泥負(fù)荷關(guān)系 {②SVI－ MLSS圖 3．污泥齡（sludge age） 指曝氣池內(nèi)活性污泥平均停留時間，以稱生物固體平均停留時間。 在曝氣池內(nèi)，有機(jī)物降解過程中，微生物保持系統(tǒng)平衡，必須排除相當(dāng)于每日增長的污泥量。 所以，排除污泥量=每日增長的污泥量 △ X= { 隨上清液排放的污泥土 （Q-Qw）Xe {從二沉池底部排出的污泥

11、 QwXr △ X=(Q-Qw)Xe+Qw-Xr 污泥量定義：曝氣池內(nèi)活性污泥量與每日排放的污泥量之比 Qc=XV/△X=XV/((Q-Qw)Xe+QwXV) X:代表微生物量 X Xr Xe Xv S:代表有機(jī)物量 Sa Se So 回流污泥濃度等于排放剩余污泥濃度 （Xr）max=106/SVI 4.BOD—污泥負(fù)荷和BOD—容積負(fù)荷 F/M=NS=（QSa）/(XV) (kgBOD)/(kg mlss d) 定義： V=(QSa)/(XNs) Q—日平均流量 m3/s Sa 進(jìn)入曝氣池的原污水有機(jī)污染物

12、（BOD）濃度 Sa=（1-η）S0（經(jīng)除塵之后） Sa=S0 直接進(jìn)入 在工程上：BOD容積負(fù)荷 Nv=(Q Sa)/v (kg BOD)/(m2曝氣池d) Nv=NsX Ns 選取 {過高，有機(jī)物降解和微生物繁殖速度都很大 {過低，有機(jī)物降解和微生物繁殖速度慢，容積大，增加了基建投資 Ns {高負(fù)荷：1.5-2.5 kgBOD5/kgMlss d ｛中負(fù)荷（一般）：0.5-0.2 {低負(fù)荷：≤0.1 SVI 0.5-1.5 避免易發(fā)生污泥膨脹 城市污水：Ns：0.5-0.3 ５．有機(jī)物的降解和活性污泥增長 ｛

13、合成代謝---新細(xì)胞　　↘ 　　　　　　　　　　　　差值---凈增值----排放 ｛內(nèi)源代謝---減少新細(xì)胞↗ △X=aSr-bx b---自身氧化率　　a---合成產(chǎn)率 Sr=Sa-Se (dx/dt)g=(dx/dt)s-(dx/dt)e (dx/dt)s=Y(ds/dt)u Y—合成產(chǎn)率系數(shù) (dx/dt)e=kdsv (dx/dt)g=Y(ds/dt)u-kdxv----微生物增值速度基本方程式 (ds/dt)v=(Sa-Se)/t=(Sa-Se)/(V/Q)=Q(Sa-Se)/V △ X/v=YQ(Sa-Se)/v-Kd

14、Xv 同乘v △X=YQ(Sa-Se)-KdVXv →用來計算排放的剩余污泥量 Y Kd 的確定 （上式同除以VXv） △ X/VXv=YQ(Sa-Se)/VXv-Kd BOD污泥去除負(fù)荷 Xv/△X=Qc ∴1/Qc=Ynys-Kd Nys與Qc成反比關(guān)系 用圖解法確定Y Kd 圖 經(jīng)驗數(shù)據(jù) 生活污水: Y 0.4—0.65 Kd 0.05—0.1 城市污水; Y 0.4—0.5 Kd

15、 0.07 工業(yè)廢水，Y Kd 按實測數(shù)據(jù)由圖解法組成 6．有機(jī)物的降解與需氧量 需氧過程 {有機(jī)物降雨量降解的需氧量 {微生物內(nèi)源代謝自身氧化需氣量 Ov=a’Q(Sa-Se)+b’VXv 用來計算曝氣池內(nèi)實際需氧量 a′:有機(jī)物降解需氧量 b′:需氧率 圖解確定 O2/VXv=a′Q(Sa-Se)/VXv+b′=a′Nrs+b′ 同除以Q(Sa-Se) O2/QSr=a′+b′/Nrs 結(jié)論：降解單位有機(jī)物需氧量小，BOD去除率高。 a′b′確定 O2/VXv=a′+b′/

16、Nrs a′ 0.42---0.53 b′ 0.188---0.11 4.3 活性污泥反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ) 一． 概述 研究目的 {①研究反應(yīng)速度和環(huán)境因素間的關(guān)系 　　　　?。趯Ψ磻?yīng)的機(jī)理進(jìn)行研究，使反應(yīng)進(jìn)行控制 反應(yīng)動力學(xué)方程式 {米門方程式 1913　研究酶促反應(yīng)速度 {莫諾方程式　1942 　　　　　　　　?。麆凇湻匠淌?1970 二． 莫諾方程式 １． 基本方程式形式 　提出人：莫諾 時間:　１９４２ 　試驗條件：純種生物在單一底物的培養(yǎng)基中 試驗內(nèi)容：研究微生物的增值速度與底物

17、濃度間的關(guān)系 結(jié)果與米門方程式相同 μ=μmaxS/(Ks+S) μ---比增值速度（單位生物量的增殖速度） Ｓ―有機(jī)底物的濃度 Ｋs－飽和常數(shù) 當(dāng)μ=1/2μmax時，有機(jī)底物的濃度 有機(jī)物比降解速度與底物濃度關(guān)系 V=VmaxS/(Ks+S) (1) V=-(ds+dt)/x v=f(s) -ds/dt=vmaxXS/(Ks+S) (2) ２． 推論 （１）對于高底物濃度條件下 S>>Ks V=Vmax=k1 -ds/dt=vmaxx=k1x 結(jié)論：①在高底物濃度下，有機(jī)底物以最大速度進(jìn)行降解

18、，與有機(jī)底物濃度無關(guān)，其降解速度只與污泥濃度有關(guān)。 ②低底物濃度，S<

19、-ds/dt=Q(Sa-Se)/v=(Sa-Se)/t k2Xse=Q(Sa-Se)/v (2)計算Ｎrs k2Se=Q(Sa-Se)/xv=Nrs (3)計算有機(jī)物降解率 η=(Sa-Se)/S0=1-Se/S0=k2xt/(1+k2xt) ４． 有關(guān)k2的確定（圖解法） Q(Sa-Se)/xv作縱軸 Se-X　斜率k2 經(jīng)驗數(shù)據(jù) 0.0168---0.0281 三． 勞—麥方程式 　１．概念：?。ǎ保┌盐勰帻g改名為生物固體平均停留時間 （２）提出單位底物利用率概念 ２．基本方程式 （１）勞---麥第一方程式　　?。?

20、Qc=Yq-Kd （２）勞?－麥第二方程式　　v=q 　　　　　　　v=KS/(Ks+S) →(ds/dt)u/xa=KS/(Ks+S) ３．勞-麥方程式的推論及應(yīng)用 ① Se—Qc關(guān)系 ② Xa—Qc Xa=YQQc(Sa-Se)/t(1+KdQc) ③ R---Qc ④ V與q的關(guān)系 (ds/dt)u/Xa=k2Se →Q(Sa-Se)/XaV=k2Se →v=Q(Sa-Se)/k2XaSe 曝氣池容積的計算方法 {①Ns V=Q(Sa-Se)/NsX {②Nrs V=Q(Sa-Se)/NrsXv {③勞麥 {v=YQQc

21、(Sa-Se)/Xa(1+KdQc) {v=Q(Sa-Se)/k2SeXa ⑤ 兩種產(chǎn)率 △X=YQ（Sa-Se）-KdVXv 合成產(chǎn)率 微生物的凈增值量 Yobs=Y/(1+KdQc) △ X計算 {△X=YQ(Sa-Se)-KdVXv {△X=YobsQ(Sa-Se) 4.4 曝氣池的理論基礎(chǔ) 作用：充氧攪拌 方法：鼓風(fēng)曝氣：從鼓風(fēng)機(jī)中房或空氣壓縮機(jī)房送來的空氣，經(jīng)過設(shè)置在曝氣池底的空氣擴(kuò)散裝置，溶解于水中。 機(jī)械曝氣：利用安裝在池表面的機(jī)械曝氣裝置，將空氣溶于水中。 一． 氧轉(zhuǎn)移

22、原理－傳質(zhì)理論 （一） 菲克定律－擴(kuò)散轉(zhuǎn)移 　　　　　　　?。謉=-Dldc/dx dc/dx—濃度梯度 Vd=(dm/dt)/A=-Dldc/dx (二)雙膜理論 處理廢水量21600m3/d,經(jīng)過沉淀后的ＢＯＤ５為250mg/l,希望處理后的出水ＢＯＤ５為２０mg/l, 溫度為２０℃，曝氣池懸浮固體濃度為4000mg/l,設(shè)計的Ｑc為１０天。 要求：采用勞-麥方程式計算Ｖ；計算排放的剩余污泥量 　　　計算實際所需的空氣量。 1. 定義： 雙膜－氣膜 液膜 2. 基本點 （1） 通過兩層膜，兩層膜為層流狀態(tài)，氣液兩相主體為紊流狀態(tài)

23、 （2） 傳質(zhì)阻力僅存在于兩層膜中 （3） 在氣膜中存在氧分壓梯度，在液膜中存在氧濃度梯度 （4） 傳質(zhì)阻力又主要集中在液膜上（O2難溶于水） 3. 表達(dá)式： 4. Kla的確定（Kla-氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)） （1） 脫氧清水測定法 充氧介質(zhì)：清水 條件：脫氧DO－0 水溫：20℃ 大氣壓：1個氣壓 步驟：（1）脫氧劑（Na2so3 N2）DO=0 （2）對清水充氧 c1t達(dá)飽和→DS （3）C關(guān)系作圖 橫軸C 縱軸 （2）曝氣池（了解） 二、氧轉(zhuǎn)移的影響因素 1.污水水質(zhì) Kla Cs (1)Kla的影響 Kla′= & Kla (&﹤1 )

24、 (2) 對CS的影響 CS′＝ CS（ ﹤1） 城市污水 水質(zhì)越差，取值越小 2.水溫Kla 、 Cs－轉(zhuǎn)移速率增大 （1） 對Kla的影響 （2）對CS影響 CS 查附錄1－P607 ３、氧分壓 C: 2㎎/L （1） 鼓風(fēng)曝氣 （２）機(jī)械曝氣 P＝1 C＝㎎/L 為定值 ４、 其他影響因素 氣泡大小 紊流程度與氣液接觸時間 人為因素 三、氧轉(zhuǎn)移速率與供氣量計算 1. 標(biāo)準(zhǔn)條件下的氧轉(zhuǎn)移量（1）機(jī)械曝氣 （2）鼓風(fēng)曝氣 只將CSb→即可 2. 實際條件下的氧轉(zhuǎn)移量 （1） 鼓風(fēng)曝氣 （２）機(jī)械曝氣

25、 ３.供氣量的計算 根據(jù)GS確定鼓風(fēng)機(jī)型號及臺數(shù) （2）機(jī)械曝氣 QOS＝R 根據(jù)QOS可確定葉輪直徑與功率 4.5 曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散裝置 技術(shù)性能的主要指標(biāo) （1）動力效率EP ㎏O2/Kwh 每消耗1 Kwh的電能，轉(zhuǎn)移到混合液中O2的量 （2）氧利用率EA＝ （3）氧轉(zhuǎn)移效率（充氧能力）EL ㎏O2/h （1）（2）鼓風(fēng) （1）（3）機(jī)械 一、鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散裝置（Or曝氣裝置 曝氣皿） （一） 鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng) 1.組成 空壓機(jī)（Or鼓風(fēng)機(jī)） GS 一系列連通管道

26、 空氣擴(kuò)散裝置 2.鼓風(fēng)曝氣過程 （二）空氣擴(kuò)散裝置 1. 微氣泡空氣擴(kuò)散裝置（多孔性空氣擴(kuò)散裝置） 多孔性材料 優(yōu)點：EA較高 缺點：易堵塞 （1） 擴(kuò)散板 EA＝7％－14％ EP＝1.8－2.5㎏O2/kwh 安裝：在池底一側(cè)或兩側(cè) （2） 擴(kuò)散管 EA＝10％－13％ EP＝2㎏O2/kwh 8－12根擴(kuò)散管組成管組 （3） 固定平板式微孔空氣擴(kuò)散皿 EA＝20％－25％ EP＝4－6㎏O2/kwh 服務(wù)面積0.3－0.75㎡/個 布滿池底 （4） 固定鐘罩型 設(shè)計參數(shù)

27、同（3）平板式 （5） 膜片式微孔擴(kuò)散皿 合成橡膠 EA＝27％－38％ EP＝3.4㎏O2/kwh 服務(wù)面積1－3㎡/個 不易堵塞（與其它相對而言） （1）（2）（5）尤其是（5）最常用 （6）搖臂式微孔擴(kuò)散器 服務(wù)面積2㎡/個 EA＝18％－30％ EP＝4.4－5.5％㎏O2/kwh 2. 中氣泡空氣擴(kuò)散器 （1） 穿孔管 塑料或鋼管 直徑25－50㎜ 孔與孔之間距離 50－100㎜ EA＝4－6％ EP＝1 ㎏O2/kwh （2）網(wǎng)狀膜擴(kuò)散器 EA＝12－15％ EP＝2.7－3.7 ㎏O2/kwh 服務(wù)面積0.

28、5 ㎡/個 3.水力剪切式空氣擴(kuò)散裝置 特點：利用裝置本身的構(gòu)造特點，產(chǎn)生水力剪切作用 在氣泡吹出裝置前，將大氣泡剪切成小氣泡，從而EA′↑ 倒盆式 固定螺旋 了解 金山型 4.水力沖擊式空氣擴(kuò)散裝置 （1） 密集多噴嘴 （2） 射流式空氣擴(kuò)散皿（射流曝氣皿） 原理P157第一段 ５、水下空氣擴(kuò)散器（了解） 〖總結(jié)〗 擴(kuò)散裝置安裝在池底一側(cè)，兩側(cè)Or布滿池底 屬于水下鼓氣 二、機(jī)械曝氣裝置 機(jī)械曝氣特點：利用安裝在曝氣池表面的機(jī)械曝氣裝置在電機(jī)的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，從而將空氣中氧轉(zhuǎn)移到水中它屬于表面曝氣。 它屬于表面曝氣 （一） 機(jī)械曝氣原理（通過

29、3種作用實現(xiàn)） 1. 表面充氧 2. 整池充氧 3. 吸入部分空氣 （二） 機(jī)械曝氣裝置 按傳動軸的安裝方向 豎軸（縱軸 ） 臥軸（橫軸） 1. 豎軸機(jī)械愚昧落后敢裝置 傳動軸與水面垂直，裝有葉輪，葉輪上裝有葉片 又稱豎軸葉輪曝氣機(jī)（表曝機(jī)） （1）泵型葉輪表曝機(jī) 最佳線速度 4.5～5m/s 葉輪淹沒深度≤4㎝ 目前國內(nèi)已有系列產(chǎn)品，應(yīng)用最廣泛 （2）K型 最

30、佳線速度4㎝ 0～1㎝←葉輪淹沒深度 規(guī)定 葉輪直徑與曝氣池直徑之比為 （３）倒傘型 （４）平板型 2.臥軸式表曝機(jī) 傳動軸與水面平行 由傳動軸和葉片組成 應(yīng)用→轉(zhuǎn)刷曝氣器（曝氣轉(zhuǎn)刷） 主要用于氧化溝 ４．７　活性污泥反應(yīng)器――曝氣池 一、曝氣池的分類 1.按混合液的流動形態(tài) 推流式曝氣池 完全混合式曝氣池 循環(huán)混合式曝氣池 2. 平面形狀 長方廊道形 圓形 正方形 環(huán)狀跑道形 3.按曝氣方法 鼓風(fēng)～

31、機(jī)械～ 機(jī)械－鼓風(fēng)～ 　4.與二沉池的關(guān)系 合建式～分建式～ 二、推流式曝氣池 形狀 1. 曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散裝置 多采用鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng) 也可以采用機(jī)械曝氣系統(tǒng) （1） 采用鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的空氣擴(kuò)散裝置的布置形式 一側(cè)布置：當(dāng)曝氣池寬度較小時采用 ＝1～2平移推流旋轉(zhuǎn)推流 兩側(cè)布置：當(dāng)曝氣池寬度較大時采用 布滿池底：運(yùn)動形態(tài)為平移推流 （2） 采用機(jī)械曝氣 無隔墻時，相鄰兩臺機(jī)械裝置之間的旋轉(zhuǎn)方向相反 設(shè)隔墻分室，相鄰兩中機(jī)械裝置之間的旋轉(zhuǎn)方向相同 2. 曝氣池的數(shù)目和廊道的排

32、列組合 V根據(jù)污水廠規(guī)模確定曝氣池的數(shù)目 一座曝氣池選用1～5個廊道 廊道數(shù)為1、3、5進(jìn)出水位曝氣池的兩側(cè) 廊道數(shù)為2、4進(jìn)出水位曝氣池的同側(cè) 3. 曝氣池的長、寬深 L＝50～70m為宜，最長達(dá)100m→（一個廊道的長） （總長） B－1個廊道的寬 選定H后 由H確定B 4. 曝氣池橫向隔墻分室的問題 設(shè)置橫向隔墻作用 （1） 消除縱向混合（2）消除水流死角（3）使水質(zhì)穩(wěn)定 （2） 設(shè)置方式（1）一端緊靠 5. 曝氣池的頂部與底部 45°斜面 頂部外側(cè)設(shè)渠道，池底部設(shè)排空管（放空管）直徑80～100㎜ 6. 曝氣池的進(jìn)出水設(shè)備 三、完全

33、混合式曝氣池 多采有機(jī)械曝氣裝置，出可以采用鼓風(fēng)曝氣 1. 曝氣沉淀池（合建式） （1） 圓形→機(jī)械曝氣 曝氣區(qū)：污水從底部進(jìn)入，高4m以內(nèi) 導(dǎo)流區(qū)：高1.5m以上，寬0.6m左右，豎向擋（整）流板作用 沉淀區(qū) 澄清區(qū) 污泥區(qū)：排泥管設(shè)在 作用 回流縫作用 寬度0.15～0.2m 還設(shè)池裙 （2） 正方形→機(jī)械曝所 （3） 長方形→鼓風(fēng)曝氣 2. 分建式完全混合曝氣池 3. 曝氣沉淀池的優(yōu)缺點 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊占地小 缺點：去除率很低70％高濃度有機(jī)工業(yè)廢水采用 四、循環(huán)混合曝氣池－用于氧化溝工藝 ４．７　活性污泥處理系統(tǒng)的運(yùn)行方式

34、 一、 傳統(tǒng)的活性污泥法系統(tǒng)（普通活性污泥法） 1.工藝流程 2.工藝特征 （1） 耗氧速度濃度沿池長逐漸降低（有機(jī)物沿池長↓所以 （2） 供氣速度沿池長均勻分布 　　3.工藝參數(shù) T＝4～8H R＝25％～75％ Ns=0.2～0.4 Mlss(X)=1500～3000mg/L 4.優(yōu)缺點： 優(yōu)點：去除效果很好η≥90% 適用于處理水要求高而穩(wěn)定的水質(zhì) 缺點：（1）池容大，占地多，基建費(fèi)用高 （2）耗氧速度與供氧速度難于吻合適應(yīng) （易出現(xiàn)前段氧不足，后段供氧過?，F(xiàn)象） 改進(jìn)法 ：采取分段（階段）進(jìn)水，使有機(jī)物沿池長均有分布；

35、 采取漸減曝氣法，使供氣量沿池長減少。 （3）對水質(zhì)，水量變化適應(yīng)性差 二、 階段曝氣活性污泥法系統(tǒng)（多段進(jìn)水～or分段進(jìn)水～） 1.工藝流程：與傳統(tǒng)活性污泥法進(jìn)水方式不同 采取多點分散，均勻地進(jìn)入每卒曝氣池進(jìn)水口3～4個 2.工藝特征 （1）耗氧速度沿池長均勻分布 （２）供氣速度沿池長均勻分布 3.工藝參數(shù) t =3～5h R=25%-95% NS=0.2～0.4 Qc=5～15d Mlss=2000～3500mg/L 4.優(yōu)點（1）縮小了耗氧速度與供氧速度之間的差距 （2）對水質(zhì)、水量、沖擊負(fù)荷的能力有所提高 （3）減輕了＝沉池的

36、負(fù)荷 三、再生曝氣活性污泥法系統(tǒng) 它是傳統(tǒng)活性污泥法工藝的變型 工藝方面 增加了再生池 二沉池回流污泥直接進(jìn)入再生池再生 再生池作用－使活性污泥本身的活性增強(qiáng) 再生池一般不另設(shè)：曝氣池1～2個廊道設(shè)計過程同傳統(tǒng)活性污泥法 （一.二.三均為推流式曝氣池） 四、吸附一再生活性污泥法系統(tǒng)（40年代產(chǎn)生于美國） →生物吸附活性污泥法or接觸穩(wěn)定法 1. 工藝流程 分建式、合建式 2. 工藝特征 將吸附和微生物代謝分別放在兩個反應(yīng)皿中進(jìn)行 3. 工藝參數(shù) T＝吸附池 （30～60min）0.5～1h 再生池 3～6h R=50%～100% N

37、s=0.2～0.4 Qc=5～15d Mlssi吸附池 1000～3000mg/L 再生池 4000～10000 mg/L 4. 優(yōu)缺點： 優(yōu)點：吸附再生池容積小 對水質(zhì)、水量沖擊負(fù)荷承受能力更大 缺點 對于溶解性有機(jī)物含量高的污水作用不大 五、延時曝氣活性污泥法系統(tǒng) (完全氧化活性污泥法) 50年代處出現(xiàn)在美國 1. 工藝流程:同傳統(tǒng)活性污泥法 2. 工藝特征：①污泥負(fù)荷率BoD5很低 Ns=0.05-0.1Kg BoD5/Kgmlssd ②曝氣時間很長24－48h

38、 ③剩余污泥量少，勿需進(jìn)行厭氧消化處理 ④完全混合式曝氣池 氧化溝工藝是樣式曝氣的一種特殊工藝—循環(huán)混合式曝氣池 3.工藝參數(shù) T=24－48h R=60％—200％ Ns=0.05-0.1 Qc=20—30d X=3000—6000mg/L 4 缺點 優(yōu)點(對水質(zhì),水量沖擊負(fù)荷適應(yīng)能力強(qiáng))不設(shè)初淀池 缺點 ①池容大②爆氣時間長③基建和運(yùn)行費(fèi)用高 六 高負(fù)荷活性污泥法系統(tǒng) 又叫不完全氧化活性污泥法 工藝特征及工藝參數(shù) 1. BOD----污泥符合率很高 NS=1.5－3.0 KgBOD5/Mlss.d 2.曝氣時間短

39、 t=1.5－3h 即水力停留時間短 3.Mlss=200－500mg/L 4. 污泥回流小，只有10%－30% 污水處理廠不采用 5．去污率很低，只有70%－75% 適合于工業(yè)有機(jī)廢水處理 七． 完全混合活性污泥法系統(tǒng) 1． 工藝流程：同傳統(tǒng)活性污泥法 2． 工藝特征 （1） 采用完全混合式的曝氣池 （2） NS稍高 0.2－0.6KgBOD5/KgMlss.d 有機(jī)物濃度分布均勻，各部分NS相等，并且略高于推流式曝氣池 （3） 動力消耗低 3． 缺點 （1） 易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象 （2） 去除率較低，只有70%左右，適用于

40、處理高濃度有機(jī)廢水 處理工業(yè)廢水優(yōu)先考慮六，七兩種運(yùn)行方式 八． 多級活性污泥法系統(tǒng) 當(dāng)污水中有機(jī)物濃度很高時采用 每一級都是獨立的污水處理系統(tǒng) 九． 深水曝氣活性污泥法系統(tǒng) → 曝氣池向深度方向發(fā)展100m 采用鼓風(fēng)曝氣 中層曝氣 底層曝氣 十． 深井曝氣活性污泥法 深50－100m 1～6m→隔墻 空氣提升器將水提升 十一．淺層曝氣活性污泥法 用穿孔管曝氣格柵曝氣 十二.純氧曝氣活性污泥法 21% 90% EA:80%以上 ４．８　　活性污泥處理系統(tǒng)的新工藝 一、 概述 １、在凈化功能方面:向多功能方向發(fā)展 有機(jī)物降解→N.P

41、有機(jī)物降解 傳統(tǒng) 、新工藝 不僅用于污水的二級處理,還可能用于三級處理 去除有機(jī)物和 N.P ２、 在工藝方面 ①供氧能力提高 ②在污泥濃度方面有所提高 ③在微生物的凈化功能方面也有所提高 二、 氧化溝工藝 氧化溝又名循環(huán)混合曝氣池 50年代荷蘭 帕斯維爾 1954年世界上第一座氧化溝工藝污水處理廠建成 工藝流程 １、 工作原理與特征 （１）構(gòu)造方面的特征 ① 池型：環(huán)形溝渠狀 長幾十米→上百米 深度2～6米 ② 進(jìn)水裝置 單溝（池）運(yùn)行：插一根進(jìn)水管 雙溝以上運(yùn)行連續(xù)運(yùn)行：設(shè)配水井，連續(xù)向各池進(jìn)水 雙溝以上運(yùn)行交替運(yùn)行：設(shè)

42、配水井，井內(nèi)設(shè)自控裝置改變水流方向 出水→溢流堰 （2）水流混合方面的特征 流態(tài)：介于推流式與完全混合式之間 DO濃度：曝氣裝置下游從高→低 好氧區(qū) 缺氧區(qū) 厭氧DO=O A 缺氧0.5mg/L A 好氧2 mg/LO (3)在工藝方面特征 １） 可以不設(shè)初沉池 ２） 可以不設(shè)二沉池 ３） 污泥量很少且穩(wěn)定,不需進(jìn)行厭氧消化處理(排泥管) ２、氧化溝的曝氣裝置→采用機(jī)械曝氣 1）橫軸曝氣裝置①曝氣轉(zhuǎn)刷 轉(zhuǎn)軸長度4～9m 轉(zhuǎn)刷直徑0.8～1.0m 一般1.0m 轉(zhuǎn)刷淹沒深度0.15～0.2m 氧化溝深度2～2.5m 有時采用3m ②曝氣轉(zhuǎn)盤 2

43、)縱軸曝氣裝置→表曝機(jī) 深度4～4.5M 沿池長布置曝氣轉(zhuǎn)刷 布置:彎道轉(zhuǎn)彎處 氧化溝曝氣裝置作用: V≥0.25m/s ① 充氧②完全混合（3）推動水流以一定的流速沿池長的循環(huán)流動 3．常用的氧化溝系統(tǒng) 氧化溝運(yùn)行方式： （1）連續(xù)運(yùn)行 ①必須設(shè)二沉池且有污泥回流②氧化溝始終作為曝氣池 合建 分建 （2）交替運(yùn)行 氧化溝一部分在不同的時段交替地作為曝氣池和沉淀池，不需設(shè)二沉池，無污泥回流， （1） 卡羅塞氧化溝系統(tǒng) 導(dǎo)流墻偏置：使水流流速分布均勻 （2） 交替運(yùn)行氧化溝 （1） 單溝交替運(yùn)行 a→a A （2） 雙溝交替運(yùn)行 double→d

44、 （3） 三溝交替運(yùn)行three→t ① 雙溝交零星氧化溝 工作固期 第一階段：A溝進(jìn)水，A溝曝氣區(qū) B溝沉淀區(qū)，B溝出水 第二階段：A溝進(jìn)水，B溝轉(zhuǎn)刷停，靜沉區(qū) 第三階段 第四階段 ② 3溝交替 第一階段 A溝進(jìn)水 AB溝曝氣區(qū)C溝沉淀區(qū) C溝出水 第二階段 B溝進(jìn)水 A溝悶曝B溝曝氣C溝沉淀C溝出水 第三階段 B溝進(jìn)水A溝轉(zhuǎn)刷停，靜沉區(qū)B溝曝氣C溝沉淀C溝出水 第四階段C 溝進(jìn)水 中溝：始終曝氣 邊溝：每隔5H，轉(zhuǎn)刷工作3H 出水堰：每隔4H （3）二沉池交替運(yùn)行氧化溝系統(tǒng)→連續(xù)式 （4） 奧巴勒氧化溝系統(tǒng) 三、 間歇式活性污泥工藝 S

45、BR 工藝 序批式 1． 工藝流程及特征 污水→沉淀池→間歇曝氣池→出水 特征：（?。┎捎瞄g歇曝氣池（將生物降解與沉淀集成一體） （2）系統(tǒng)組成簡單，無二沉池和回流污泥系統(tǒng)，節(jié)省基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用 （3） 污泥指數(shù)低，不易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象 （4） 在多數(shù)的情況下，不必設(shè)調(diào)節(jié)池 （5） 可以產(chǎn)行自控 （6） 改變運(yùn)行方式，可以進(jìn)行脫氮處理 （7） 處理水的水質(zhì)伏于傳統(tǒng)工藝 2． 工作原理與操作 SBR工藝與傳統(tǒng)工藝比較 相同點：有機(jī)物降解機(jī)理相同 不同點：運(yùn)行方式不同 （1） 傳統(tǒng)工藝①連續(xù)式運(yùn)行方式②一般設(shè)曝氣池和二沉池③連續(xù)進(jìn)水，連續(xù)出水④在不同的時段各處理單

46、元功能不變⑤空間推流，流態(tài)：推流式 （2） SBR工藝①間歇式運(yùn)行方式②只設(shè)間歇曝氣池③間歇進(jìn)水，間蛤排水④在不同的時段間歇曝氣池處理單元功能改變⑤時間推流，流態(tài)：完全混合式 工作操作步驟 會畫圖示—必考題 （1） 流入工序 起調(diào)節(jié)池的作用 污水注入，注滿or注到預(yù)定高度 （2） 反應(yīng)工序 生物降解 脫氮處理 污水注到預(yù)定高度 （3） 沉淀 時間1。5～2H （4） 排放 將上清液排放，排放到最代水位 并留部分種泥 （5） 待機(jī)、閑置階段污泥閑置，等待下一周期開始 時間4～12H自控 3． SBR工藝功能的改善與強(qiáng)化 4． （1）關(guān)于待機(jī)與流入工

47、序與多項功能相結(jié)合 ① 強(qiáng)化調(diào)節(jié)池的功能②與水解、酸化反應(yīng)相結(jié)合（厭氧） （2）NS和X 一般取經(jīng)驗數(shù)據(jù)NS=0.2～0.3 X=3000～5000mg/L （3） 關(guān)于耗氧與供氧→采取時間上的漸減曝氣 （4） SBR工藝的發(fā)展及主要的變形工藝 （1） ICEAS工藝 間歇循環(huán)延時曝氣工藝 在反應(yīng)工序“曝氣好氧”+“閑歇缺氧”多次反復(fù)進(jìn)行 （2） CAST工藝 循環(huán)式活性污泥工藝] 在進(jìn)水區(qū)設(shè)置生物選擇皿 （3） DAT-IAT 四、AB法污水處理工藝 ：70年代賓克 吸附生物降解工藝簡稱 １、工藝流程及特征 工藝特征 １）A段的效應(yīng)，功能及設(shè)計參數(shù) 負(fù)荷

48、率高；污泥產(chǎn)率高；BOD去除率40-70% ２）B段的效應(yīng)，功能及設(shè)計參數(shù) ４．９　　活性污泥處理系統(tǒng)的設(shè)計與計算 一、概述 １、 設(shè)計內(nèi)容 ２、 原始資料和數(shù)據(jù) ３、 確定的主要設(shè)計參數(shù) ４、 確定處理工藝流程 二、曝氣池（區(qū)）容積的計算 １、按污泥負(fù)荷率計算 X的確定 １）供氧的經(jīng)濟(jì)與可能 ２）活性污泥凝聚沉淀性能 ３）二沉池與回流設(shè)備的造價 ２、 按污泥齡(QC) →勞麥方程式 三、曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散裝置的設(shè)計與計算 １、需氧量與空氣量的計算 ２、鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的計算與設(shè)計 １） 空氣擴(kuò)散裝置的選定與布置(一側(cè).兩側(cè).布滿池底) ２） 空氣管道系統(tǒng)

49、的設(shè)計與計算 (1) 一般規(guī)定 (2) 空氣管道的計算→D 〖1〗 管徑計算 〖2〗 管徑校核采用管道內(nèi)壓力損失 管道壓力損失4.98KPA以內(nèi),空氣擴(kuò)散裝置4.9～9.8KPA 壓力損失計算(1)沿程阻力 (2)局部阻力 H1 計算 空氣壓力(水深) 總長度L=實際長度&+局部阻力當(dāng)量(折算)長度 L０=55.5KD （３）空壓機(jī)的壓力 P=（1.0+H）9.8KPA 一個大氣壓 H-空氣擴(kuò)散裝置的安裝深度 （４）空壓機(jī)的選定與鼓風(fēng)機(jī)房的設(shè)計 ３、機(jī)械曝氣裝置的設(shè)計→葉輪 葉輪直徑Qos→ 校核直徑(1)泵型 （２）倒傘or平板型

50、 四、污泥回流與剩余污處置 1．污泥回流系統(tǒng)的設(shè)計與計算 （1） 計算回流污泥量 （2） 污泥回流設(shè)備的選定 污泥泵：用于大型污水處理廠 空氣提升皿：空氣用量Q=（3-5）QR中小型污廠 螺旋泵應(yīng)用廣泛 G=Gs+Qu ２、剩余污泥的處置 作為第八章處理的流量 五．二沉池：見初沉池設(shè)計但注意參數(shù) 六．曝氣沉淀池各部位尺寸→見例題 七．處理水的水質(zhì) BODU=溶解性（SE）+非溶解性 SE=總BOD5－7。16×aCe 習(xí)題：平均處理污水量21600m3/d出水中懸浮固體濃度22mg/L 總變化系數(shù)為2.5經(jīng)沉淀后BOD5為250 mg/L（=SA） 希望

51、處理后出水BOD5為20 mg/L（總BOD5） 污水溫度為25℃擬采用活性污泥處理系統(tǒng) （1） 計算確定曝氣池主要部位尺寸 （2） 計算設(shè)計鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng) （３）計算每日排出的剩余污泥量QS 4.10　　活性污泥處理系統(tǒng)的維護(hù)管理 一、活性污泥處理系統(tǒng)的投產(chǎn)與活性污泥培訓(xùn) １、活性污泥的培訓(xùn)(培養(yǎng)與馴化) 方法：同步培訓(xùn)法:培養(yǎng)與馴化同時進(jìn)行 　　異步培訓(xùn)法:先培養(yǎng)后馴化 接種培訓(xùn)化 (1)同步培訓(xùn)法 生活污水為主的城市污水(1)營養(yǎng)物 (2)菌種 具體操作: 活性污泥成熟,SV

52、 15%～20% (2)異步培訓(xùn)法工業(yè)廢水和工業(yè)廢水為主的城市污水 先培養(yǎng):糞便水稀釋BOD5＜500 mg/L 后馴化：在進(jìn)水中加入首當(dāng)其沖逐漸增加工廠業(yè)廢水所占比重 （3）接種培訓(xùn)法從附近的污水處理廠引進(jìn)剩余污泥作種泥 2．試運(yùn)行：目的：確定最佳的運(yùn)行條件 考慮因素： （１）MLSS →調(diào)整 （２）供氣量（1）氧DO：1～2 mg/L （３）攪拌混合液濃度整池均勻 （４）運(yùn)行方式12種傳統(tǒng)工藝+3種新工藝 二、運(yùn)行效果的檢測 三、活性污泥處理系統(tǒng)運(yùn)行中的異常情況 1． 污泥膨脹定義 原因：大量的絲狀菌繁殖 防治措施 PH DO 2．污泥解體 處理水質(zhì)變渾 污泥絮凝體微細(xì)化處理效果變壞 原因（1）運(yùn)行不當(dāng) （2）污水中混入有毒物質(zhì) ３．污泥上浮 上浮原因：（1）污泥腐化上浮長期滯留造成 （3） 曝氣過度上浮（3）污泥挾油上浮（4）污泥脫氮上浮過長 4．泡沫問題大量合成洗滌劑 消泡措施（1）消泡劑（2）機(jī)械消泡（3）分段進(jìn)水