《活性污泥法》PPT课件.ppt

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1、第十二章 活性污泥法第一节第一节 基基 本本 概概 念念 什么是活性污泥？由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。活性污泥的性质颜色黄褐色状态似矾花絮绒颗粒味道土腥味相对密度曝气池混合液：1.0021.003回流污泥：1.0041.006粒径2001000m20100cm2/mL比表面积微生物组成特征（一）微生物组成特征（一）细细菌菌：以以异异养养型型原原核核生生物物(细细菌菌)为为主主，数数量量107108个个/mL，自自养养菌菌数数量量略略低低。其其优优势势菌菌种种：产产碱碱杆杆菌菌属属等等，它它是

2、是降降解解污污染染物物质质的的主主体，具有分解有机物的能力。体，具有分解有机物的能力。真真菌菌：由由细细小小的的腐腐生生或或寄寄生生菌菌组组成成，具具分分解解碳碳水水化化合合物物，脂脂肪肪、蛋蛋白白质质的的功功能能，但但丝丝状状菌菌大量增殖会引发污泥膨胀。大量增殖会引发污泥膨胀。微生物组成特征（二）微生物组成特征（二）原原生生动动物物：肉肉足足虫虫，鞭鞭毛毛虫虫和和纤纤毛毛虫虫3类类，捕捕食食游游离离细细菌菌。其其出出现现的的顺顺序序反反映映了了处处理理水水质质的的好好坏坏（这这里里的的好好坏坏是是指指有有机机物物的的去去除除），最最初初是是肉肉足足虫虫，继继之之鞭鞭毛毛虫虫和和游游泳泳型型纤

3、纤毛毛虫虫；当当处处理理水水质质良良好好时时出出现现固固着着型型纤纤毛毛虫虫，如如钟钟虫虫、等等枝枝虫虫、独独缩缩虫、聚缩虫、盖纤虫等。虫、聚缩虫、盖纤虫等。后后生生动动物物(主主要要指指轮轮虫虫、线线虫虫、甲甲壳壳虫虫如如水水骚骚类类），捕食菌胶团和原生动物捕食菌胶团和原生动物，是水质稳定的标志。，是水质稳定的标志。产碱杆菌丝状菌草履虫游泳型纤毛虫钟虫固着型纤毛虫轮虫线虫曝气池曝气池出水堰曝气池混合液配水进入二沉池有办法知道确切的生物量吗？有人曾企图通过直接测定污泥中细胞的DNA量、有机氮量、三磷酸腺苷（ATP）量、脱氢酶的活力等指标去反映活性污泥的活力，这种方法既复杂又不准确，而且微生物的

4、含量不断变化。按McKinney的分析：MLSS=Ma+Me+Mi+Mii式中：Ma具备活性细胞成分；Me内源代谢残留的微生物有机体；Mi未代谢的不可生化的有机悬浮固体；Mii吸附的无机悬浮固体。按有机性和无机性成分：处理生活污水的活性污泥MLVSS:70%NVSS:30%MLSS表示悬浮固体物质总量，MLVSS挥发性固体成分表示有机物含量，MLNVSS灼烧残量，表示无机物含量。MLVSS包含了微生物量，但不仅是微生物的量，由于测定方便，目前还是近似用于表示微生物的量。污泥沉降比：SV活性污泥的沉降浓缩性能取混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积，以

5、占混合液体积的比例（%）表示污泥沉降比。通常，曝气池混合液的沉降比正常范围为1530%。污泥体积指数：SVISV不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用单位干泥形成湿泥时的体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为mL/g。在一定的污泥量下，在一定的污泥量下，在一定的污泥量下，在一定的污泥量下，SVISVI反映了活性污泥的凝聚沉淀性。反映了活性污泥的凝聚沉淀性。反映了活性污泥的凝聚沉淀性。反映了活性污泥的凝聚沉淀性。如如如如SVISVI较高，表示较高，表示较高，表示较高，表示SVSV值较大、沉淀性较差；如值较大、沉淀性较差；如值较大、沉淀性较差；如值较大、沉淀性较差；如SVISVI较小，较小，

6、较小，较小，污泥颗粒密实，污泥无机化程度高，沉淀性好。但是，污泥颗粒密实，污泥无机化程度高，沉淀性好。但是，污泥颗粒密实，污泥无机化程度高，沉淀性好。但是，污泥颗粒密实，污泥无机化程度高，沉淀性好。但是，如如如如SVISVI过低，则污泥矿化程度高，活性及吸附性都较差。过低，则污泥矿化程度高，活性及吸附性都较差。过低，则污泥矿化程度高，活性及吸附性都较差。过低，则污泥矿化程度高，活性及吸附性都较差。通常，当通常，当通常，当通常，当SVISVI100100，沉淀性能良好；当，沉淀性能良好；当，沉淀性能良好；当，沉淀性能良好；当SVI=100SVI=100200200时，沉淀性一般；而当时，沉淀性一

7、般；而当时，沉淀性一般；而当时，沉淀性一般；而当SVISVI200200时，沉淀性较差，污时，沉淀性较差，污时，沉淀性较差，污时，沉淀性较差，污泥易膨胀。一般常控制泥易膨胀。一般常控制泥易膨胀。一般常控制泥易膨胀。一般常控制SVISVI在在在在5050150150之间。但根据废之间。但根据废之间。但根据废之间。但根据废水性质不同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机水性质不同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机水性质不同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机水性质不同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机物含量高时，正常的物含量高时，正常的物含量高时，正常的物含量高时，正常的SVISVI值可能较高；

8、相反，废水中含值可能较高；相反，废水中含值可能较高；相反，废水中含值可能较高；相反，废水中含无机性悬浮物较多时，正常有的无机性悬浮物较多时，正常有的无机性悬浮物较多时，正常有的无机性悬浮物较多时，正常有的SVISVI值可能较低。值可能较低。值可能较低。值可能较低。活性污泥法的基本流程 活性污泥降解污水中有机物的过程 活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除）过程可分为两个阶段：吸附阶段稳定阶段 由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的黏性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。活性污泥降解污水中有机物的过程污水与污泥混合曝气后BOD

9、的变化曲线对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分析得到结论：污水中的有机物残留在污水中的有机物从污水中去除的有机物微生物不能利用的有机物微生物能利用的有机物微生物能利用而尚未利用的有机物微生物不能利用的有机物微生物已利用的有机物（氧化和合成）（吸附量）增殖的微生物体氧化产物P105曲线曲线反映污水中有机反映污水中有机物的去除规律；物的去除规律；曲线曲线反映活性污泥利反映活性污泥利用有机物的规律；用有机物的规律；曲线曲线反映了活性污泥反映了活性污泥吸附有机物的规律。吸附有机物的规律。这三条曲线反映出，在曝气过程中：这三条曲线反映出，在曝气过程中：污水中有机物的去除在较短时间污水中有机物的去除

10、在较短时间(图中是图中是5h5h左右左右)内就基本内就基本完成了完成了(见曲线见曲线)；污水中的有机物先是转移到污水中的有机物先是转移到(吸附吸附)污泥上污泥上(见曲线见曲线),),然后逐然后逐渐为微生物所利用渐为微生物所利用(见曲线见曲线)；吸附作用在相当短的时间吸附作用在相当短的时间(图中是图中是45min45min左右左右)内就基本完成内就基本完成了了(见曲线见曲线)；微生物利用有机物的过程比较缓慢微生物利用有机物的过程比较缓慢(见曲线见曲线)。第二节第二节 活性污泥法的发展活性污泥法的发展 一、活性污泥法曝气反应池的基本形式一、活性污泥法曝气反应池的基本形式推流式（推流式（PF）完全混

11、合式完全混合式封闭环流式封闭环流式序批式序批式传统活性污泥法传统活性污泥法 渐渐 减减 曝曝 气气分分 步步 曝曝 气气完全混合法完全混合法浅浅 层层 曝曝 气气深深 层层 曝曝 气气高负荷曝气或变形曝气高负荷曝气或变形曝气克克 劳劳 斯斯 法法延延 时时 曝曝 气气接触稳定法接触稳定法氧氧 化化 沟沟纯纯 氧氧 曝曝 气气活性污泥生物滤池（活性污泥生物滤池（ABF工艺）工艺）吸附生物降解工艺（吸附生物降解工艺（AB法）法）序批式活性污泥法（序批式活性污泥法（SBR法）法）二、活性污泥法的发展与演变有机物去除和有机物去除和氨氮硝化氨氮硝化在推流式的传统曝气池中，混合液的需在推流式的传统曝气池中

12、，混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的。氧量在长度方向是逐步下降的。实际情况是：前半段氧远远不够，后半实际情况是：前半段氧远远不够，后半段供氧量超过需要。段供氧量超过需要。渐减曝气的渐减曝气的目的目的就是合理地布置扩散器，就是合理地布置扩散器，使布气沿程变化，而总的空气量不变，这使布气沿程变化，而总的空气量不变，这样可以提高处理效率。样可以提高处理效率。渐 减 曝 气 渐 减 曝 气 把入流的一部分从池端引入到池的中部分点进水。分 步 曝 气 分步曝气示意图 完 全 混 合 法 在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，长条形池子中也能做到完全混合

13、状态。完全混合的概念（1）池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生）池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同。活环境也基本相同。（2）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上来讲，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中来讲，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中有一定优点。有一定优点。（3）池液里各个部分的需氧量

14、比较均匀。）池液里各个部分的需氧量比较均匀。完全混合法的特征 完 全 混 合 法 浅 层 曝 气 特点：气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率是最大的。在水的浅层处用大量空气进行曝气，就可以获得较高的氧传递速率。1953年派斯维尔（Pasveer）的研究：氧在10静止水中的传递特征，如下图所示。浅 层 曝 气 扩扩散散器器的的深深度度以以在在水水面面以以下下0.60.8m范范围围为为宜宜，可可以以节节省省动动力费用，动力效率可达力费用，动力效率可达1.82.6kg（O2）/kWh。可以用一般的离心鼓风机。可以用一般的离心鼓风机。浅层曝气与一般曝气相比，空气量增大，但风压仅为一般曝浅层曝气与一般曝气相比

15、，空气量增大，但风压仅为一般曝气的气的1/41/6左右，约左右，约10kPa，故电耗略有下降。，故电耗略有下降。曝气池水深一般曝气池水深一般34m，深宽比，深宽比1.01.3，气量比，气量比3040m3/（m3 H2O.h）。）。浅层池适用于中小型规模的污水厂。浅层池适用于中小型规模的污水厂。由于布气系统进行维修上的困难，没有得到推广利用。由于布气系统进行维修上的困难，没有得到推广利用。深 层 曝 气 深井曝气法处理流程深井曝气池简图一般曝气池直径约一般曝气池直径约16m，水深约，水深约1020m。深井曝气法深度。深井曝气法深度为为50150m，节省了用地面积。，节省了用地面积。在深井中可利用

16、空气作为动力，促使液流循环。在深井中可利用空气作为动力，促使液流循环。深井曝气法中，活性污泥经受压力变化较大，实践表明这时深井曝气法中，活性污泥经受压力变化较大，实践表明这时微生物的活性和代谢能力并无异常变化，但合成和能量分配有微生物的活性和代谢能力并无异常变化，但合成和能量分配有一定的变化，发现一定的变化，发现CO2比常规增多比常规增多30%，污泥产量低。，污泥产量低。深井曝气池内，气液紊流大，液膜更新快，促使深井曝气池内，气液紊流大，液膜更新快，促使KLa值增大，值增大，同时气液接触时间延长，溶解氧的饱和度也由深度的增加而增同时气液接触时间延长，溶解氧的饱和度也由深度的增加而增加。加。当井

17、壁腐蚀或受损时，污水可能会通过井壁渗透，污染地下当井壁腐蚀或受损时，污水可能会通过井壁渗透，污染地下水。水。深 层 曝 气 部分污水厂只需要部分处理，因此产生了高负荷曝气法。曝气池中的MLSS约为300500mg/L，曝气时间比较短，约为23h，处理效率仅约65左右，有别于传统的活性污泥法，故常称变形曝气。高负荷曝气或变形曝气 克劳斯工程师把厌氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝气，然后再进入曝气池，克服了高碳水化合物的污泥膨胀问题，这个方法称为克劳斯法。消化池上清液中富有氨氮，可以供应大量碳水化合物代谢所需的氮。消化池上清液夹带的消化污泥相对密度较大，有改善混合液沉淀性能的功效。克 劳 斯 法

18、 延时曝气的特点：曝气时间很长，达24h甚至更长，MLSS较高，达到30006000mg/L；活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放；适用于污水量很小的场合，近年来，国内小型污水处理系统多有使用。延 时 曝 气 接 触 稳 定 法 混合液曝气过程中第一阶段混合液曝气过程中第一阶段BODBOD5 5的下降是由于吸附作用造的下降是由于吸附作用造成的，对于溶解的有机物，吸附作用不大或没有，因此，把成的，对于溶解的有机物，吸附作用不大或没有，因此，把这种方法称为接触稳定法，也叫吸附再生法。混合液的曝气这种方法称为接触稳定法，也叫吸附再生法。混合液的曝气完成了

19、吸附作用，回流污泥的曝气完成稳定作用。完成了吸附作用，回流污泥的曝气完成稳定作用。直接用于原污水的处理比用于初沉池的出流处理效果好；可省去初沉池；此方法剩余污泥量增加。接 触 稳 定 法 氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，具有曝气和搅曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，具有曝气和搅拌两个作用，沟中混合液流速约为拌两个作用，沟中混合液流速约为0.30.30.6m/s0.6m/s，使活性污，使活性污泥呈悬浮状态。泥呈悬浮状态。

20、氧 化 沟 纯氧代替空气，可以提高生物处理的速度。纯氧曝气池的构造见右图。纯 氧 曝 气 纯氧曝气的缺点是纯氧发生器容易出现故障，装置复杂，运转管理较麻烦。在密闭的容器中，溶解氧的饱和度可提高，氧溶解的推动力也随着提高，氧传递速率增加了，因而处理效果好，污泥的沉淀性也好。纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质，但使微生物充分发挥了作用。活性污泥生物滤池（ABF工艺）上图为上图为ABFABF的流程，在通常的活性污泥过程之前设置一个的流程，在通常的活性污泥过程之前设置一个塔式滤池，它同曝气池可以是串联或并联的。塔式滤池，它同曝气池可以是串联或并联的。塔式滤池滤料表面附着很多的活性污泥，因此滤料的

21、材塔式滤池滤料表面附着很多的活性污泥，因此滤料的材质和构造不同于一般生物滤池。质和构造不同于一般生物滤池。滤池也可以看作采用表面曝气特殊形式的曝气池，塔是滤池也可以看作采用表面曝气特殊形式的曝气池，塔是一外置的强烈充氧器。因而一外置的强烈充氧器。因而ABFABF可以认为是一种复合式活可以认为是一种复合式活性污泥法。性污泥法。活性污泥生物滤池（ABF工艺）吸附生物降解工艺（AB法）A A级以高负荷或超高负荷运行，级以高负荷或超高负荷运行，B B级以低负荷运行，级以低负荷运行，A A级级曝气池停留时间短，曝气池停留时间短，303060min60min，B B级停留时间级停留时间2 24h4h。该系

22、统不设初沉池，该系统不设初沉池，A A级曝气池是一个开放性的生物系级曝气池是一个开放性的生物系统。统。A A、B B两级各自有独立的污泥回流系统，两级的污泥两级各自有独立的污泥回流系统，两级的污泥互不相混。互不相混。处理效果稳定，具有抗冲击负荷和处理效果稳定，具有抗冲击负荷和pHpH变化的能力。该变化的能力。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。工艺还可以根据经济实力进行分期建设。吸附生物降解工艺（AB法）项目项目段段推荐设计参数推荐设计参数容积负荷容积负荷(kgBOD5/(m3d)AB6100.9污泥负荷污泥负荷(kgBOD5/(kgMLSSd)AB250.3泥龄泥龄/dAB0.30.515

23、20曝气时间曝气时间/hAB0.50.7524沉淀时间沉淀时间/hAB1224BOD5去除率去除率/%AAB45559095AB两段的主要工艺参数对比及推荐取值两段的主要工艺参数对比及推荐取值序批式活性污泥法（SBR法）SBR工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。(1)工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；能，无污泥回流设备；(2)耐冲击负荷，在一般情况下（包括耐冲击负荷，在一般情况

24、下（包括工业污水处理）无需设置调节池；工业污水处理）无需设置调节池；(3)反应推动力大反应推动力大,易于得到优于连续流系统的出水水质；易于得到优于连续流系统的出水水质；(4)运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；氮除磷的效果；(5)污泥沉淀性能好污泥沉淀性能好,SVI值较低值较低,能有效地防止丝状菌膨胀；能有效地防止丝状菌膨胀；(6)该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。制，便于自控运行，易于维护管理。序批式活性污泥法（SBR

25、法）SBR工艺与连续流活性污泥工艺相比的优点 (1)容积利用率低；(2)水头损失大；(3)出水不连续；(4)峰值需氧量高；(5)设备利用率低；(6)运行控制复杂；(7)不适用于大水量。序批式活性污泥法（SBR法）SBR工艺的缺点第三节 活性污泥法数学模型基础活性污泥法动力学模型劳伦斯（劳伦斯（Lawronce）和麦卡蒂和麦卡蒂(McCarty)模型模型Eckenfelder模型麦金尼麦金尼(McKinney)模型模型底物降解速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系底物降解速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系微生物增殖速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系微生物增殖速率与底物浓度、生物量等因素之

26、间的关系一、建立模型的假设一、建立模型的假设（1）曝气池处于完全混合状态）曝气池处于完全混合状态（2）进水中微生物可忽略）进水中微生物可忽略（3）全部可生物降解的底物处于完全溶解状态）全部可生物降解的底物处于完全溶解状态（4）系统处于稳定状态）系统处于稳定状态（5）二沉池中没有微生物活动）二沉池中没有微生物活动（6）二沉池中没有污泥积累，泥水分离良好）二沉池中没有污泥积累，泥水分离良好进水进水 Q S0 X0Se、X、V曝气池二沉池剩余污泥回流污泥系统边界RQ、Se、XRQW、Se、XR(Q-QW)、Se、Xe出水（1+R）QSe、XQW、Se、X剩余污泥完全混合活性污泥法系统的典型流程完全混

27、合活性污泥法系统的典型流程二、劳伦斯和麦卡蒂劳伦斯和麦卡蒂（LawronceMcCarty)模型模型污泥龄（SRT）SRT：曝气池中污泥全部更新一次所需 要的时间。（一）在稳态下，作系统活性污泥的物料平衡：（一）在稳态下，作系统活性污泥的物料平衡：活性污泥的净增长速率，活性污泥的净增长速率，gVSS/（m3d）通过控制污泥龄，可以控制微生物的比增长速率代入代入出水有机物浓度仅仅是污泥龄和动力学参数的函数，与进水有机物浓度无关。（二）在稳态下，作曝气池底物的物料平衡：（二）在稳态下，作曝气池底物的物料平衡：活性污泥浓度与进出水水质、污泥泥龄活性污泥浓度与进出水水质、污泥泥龄和动力学参数密切相关。

28、和动力学参数密切相关。Lawronce、McCarty导出的活性污泥数学模型导出的活性污泥数学模型第四节 气体传递原理和曝气设备 活性污泥法的三个要素构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；二是污水中的有机物，它是处理对象，也是微生物的食料；三是溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。气气 体体 传传 递递 原原 理理 双膜理论的基点是认双膜理论的基点是认为在气液界面存在着二层为在气液界面存在着二层膜（即气膜和液膜）这一膜（即气膜和液膜）这一物理现象。物理现象。这两层薄膜使气体分这两层薄膜使气体分子从一相进入另一相时受子从一相进入另一相时受到了阻

29、力。当气体分子从到了阻力。当气体分子从气相向液相传递时，若气气相向液相传递时，若气体的溶解度低，则阻力主体的溶解度低，则阻力主要来自液膜。要来自液膜。在污水生物处理系统中，氧的传递速率可用在污水生物处理系统中，氧的传递速率可用下式表示：下式表示：式中：式中：dM/dt氧传递速率，氧传递速率，kgO2/h；D液膜中氧分子扩散系数，液膜中氧分子扩散系数，m2/h；A 气液接触面积，气液接触面积，m2；cS与界面分压对应的饱和与界面分压对应的饱和DO值，值，kgO2/m3；c 溶液中的溶液中的DO浓度，浓度，kgO2/m3。设液相主体体积为设液相主体体积为V，则上式可改写成：，则上式可改写成：通常通

30、常KLA/V项用项用KLa来代替，由此上式变为：来代替，由此上式变为：将上式进行积分，可求得总的传质系数：KLa：氧分子的总传质系数（：氧分子的总传质系数（h-1）KLa值受污水水质的影响，把用于清水测出的值用于污水，要采用修正系数，同样清水的cs0值要用于污水要乘以系数，因而上式变为：污水水质水温氧分压氧转移的影响因素氧转移速率与供气量的计算氧转移速率与供气量的计算 曝气扩散设备堵塞系数（曝气扩散设备堵塞系数（曝气扩散设备堵塞系数（曝气扩散设备堵塞系数（0.650.650.90.9）在稳定条件下，氧的转移速率等于活性污泥微在稳定条件下，氧的转移速率等于活性污泥微生物的需氧速率（生物的需氧速率

31、（Rr）在标准条件下，转移到一定体积脱氧清水中总氧量在标准条件下，转移到一定体积脱氧清水中总氧量（OS，单位：，单位：kg/h）为：）为：而在实际情况下，同样的曝气系统设备，能够转移到而在实际情况下，同样的曝气系统设备，能够转移到同样体积曝气池混合液中总氧量（同样体积曝气池混合液中总氧量（O2，kg/h）为：）为：根据生化过程计算实际需氧量O2换算为OS根据氧利用效率EA计算供气量GS曝气系统需要的供气量曝气系统需要的供气量GS（m3/h）：）：风机工作台数风机工作台数3，1台备用台备用风机工作台数风机工作台数4，2台备用（备用风机同时可台备用（备用风机同时可用于高峰负荷时补充供气量）用于高峰

32、负荷时补充供气量）鼓风机的选型鼓风机的选型主要依据：风压单机风量根据扩散设备的淹没水深及风压损失、风管的压力损失、管道中调节阀门等配件的局部压力损失等确定机械曝气的选型如泵型叶轮的充氧量与叶轮直径及叶轮线速如泵型叶轮的充氧量与叶轮直径及叶轮线速度的关系：度的关系：QS在标准条件下脱氧清水中的充氧量，在标准条件下脱氧清水中的充氧量，kg/h叶轮线速度，叶轮线速度，m/sD叶轮直径叶轮直径K池型修正系数池型修正系数曝气的作用与曝气方式曝气的作用与曝气方式 1.好氧微生物的需氧代谢好氧微生物的需氧代谢2.兼性微生物酶的好氧合成兼性微生物酶的好氧合成3.混合液的搅拌作用（缺氧池另加搅拌器）混合液的搅拌

33、作用（缺氧池另加搅拌器）曝气方式：曝气方式：1.鼓风曝气系统鼓风曝气系统2.机械曝气装置：纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器机械曝气装置：纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器3.鼓风鼓风+机械曝气系统机械曝气系统4.其他：富氧曝气、纯氧曝气其他：富氧曝气、纯氧曝气 曝 气 设 备 鼓风曝气机械曝气空气净化器 鼓 风 机 空气输配管系统 扩 散 器 竖式曝气机表面曝气机卧式曝气机高速单级鼓风机曝气系统的组成 鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 空气输配管系统 扩 散 器 空气净化器的目的是改善整个曝气系统的运行状态和防止扩散器阻塞。鼓鼓风风曝曝气气系系统统的的组组成成过滤器与进口消音器 过滤器压力损失监测鼓风

34、机旁通与旁通消音器鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 空气输配管系统 扩 散 器 鼓风机供应压缩空气 风量要满足生化反应所需的氧量和能保持混合液悬浮固体呈悬浮状态。风压要满足克服管道系统和扩散器的摩阻损耗以及扩散器上部的静水压。罗茨鼓风机：适用于中小型污水厂，噪声大，必须采取消音、隔音措施离心式鼓风机：噪声小，效率高，适用于大中型污水厂常用鼓风机形式 1.1.容积式风机容积式风机:罗茨鼓风机、回转风机罗茨鼓风机、回转风机2.2.单级高速离心鼓风机单级高速离心鼓风机丹麦HV-Turbo风机英国Howden风机常用鼓风机形式 常用鼓风机形式常用鼓风机形式 美国Power Mizer多级风机常用鼓风机形

35、式常用鼓风机形式 常用鼓风机形式 单级高速鼓风机进出口导叶片三叶式罗茨鼓风机外型离心鼓风机外型离心鼓风机外型多极离心风机离心鼓风机房离心鼓风机房鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 扩 散 器 空气输配管系统 负责将空气输送到空气扩散器。要求沿程阻力损失小,曝气设备各点压力均衡,空气干管和支管流速符合设计要求，配备必要的手动阀和电动调节阀门。鼓风曝气空气净化器 鼓 风 机 扩 散 器 扩散器的作用是将空气分散成空气泡,增大空气和混合液之间的接触界面，把空气中的氧溶解于水中。空气输配管系统小气泡扩散器中气泡扩散器大气泡扩散器微气泡扩散器扩散器的类型微孔曝气设备微孔曝气盘 微孔曝气管 微孔曝气设备测试

36、微孔曝气设备安装 微孔曝气设备的清水检验 微孔曝气设备的运行状况 表面曝气机沉水曝气机射流曝气器转刷曝气机穿孔曝气管膜片式微孔曝气器微孔曝气器实际安装情况双螺旋曝气器伞形曝气器ZDB型振动曝气器KBB型可变微孔曝气器机械曝气：表面曝气机 表面曝气机充氧原理：(1)曝气设备的提水和输水作用，使曝气池内液体不断循环流动,从而不断更新气液接触面,不断吸氧；(2)曝气设备旋转时在周围形成水跃，并把液体抛向空中，剧烈搅动而卷进空气；(3)曝气设备高速旋转时，在后侧形成负压区而吸入空气。机械曝气：表面曝气机 曝气的效率取决于：曝气机的性能曝气池的池形倒伞形平板形泵 形 这类曝气机的转动轴与水面平行,主要用

37、于氧化沟。竖式曝气机卧式曝气刷泵 形倒伞形平板形倒伞形机械曝气器曝气转刷水平轴曝气转刷或转盘水平轴曝气转刷或转盘测试中的曝气转碟 曝 气 设 备 性 能 指 标 比较各种曝气设备性能的主要指标 氧转移率：单位为mg（O2）/（Lh）。充氧能力（或动力效率）：即每消耗1kWh动力能传递到水中的氧量（或氧传递速率）,单位为kg（O2）/（kWh）。氧利用率：通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧的比例，单位为。曝 气 设 备 性 能注意：注意：各类曝气设备除了要满足充氧要求外，还应满足最低混各类曝气设备除了要满足充氧要求外，还应满足最低混合强度要求：合强度要求：u采用鼓风曝气，处理采用鼓风曝

38、气，处理1m3污水的曝气量污水的曝气量3m3；如曝气池水位较深，则可以按最低曝气强度（每单位如曝气池水位较深，则可以按最低曝气强度（每单位池底面积、单位时间内的曝气量）控制：池底面积、单位时间内的曝气量）控制：大中气泡扩散器：大中气泡扩散器：1.2m3/（m2 h）小气泡扩散器：小气泡扩散器：2.2m3/（m2 h）u机械曝气：机械曝气：混合池功率混合池功率 25W/m3；氧化沟；氧化沟15W/m3曝气池的三种池型推流式曝气池完全混合式曝气池两种池型结合式推流式曝气池 推流式曝气池的长宽比一般为510；进水方式不限；出水用溢流堰。1.平面布置 推流式曝气池的池宽和有效水深之比一般为12。2.横

39、断面布置根据横断面上的水流情况，可分为推流式曝气池推流式曝气池完全混合曝气池 池 形 根据和沉淀池的关系 圆 形 方 形 矩 形 分建式合建式曝气池的三种池型机械曝气完全混合曝气池鼓风曝气完全混合曝气池局部完全混合推流式曝气池第五节第五节 去除有机污染物的去除有机污染物的 活性污泥法过程设计活性污泥法过程设计设计设计计算计算任务任务确定工艺流程确定工艺流程选择曝气池的类型选择曝气池的类型计算曝气池的容积计算曝气池的容积确定污泥回流比确定污泥回流比计算所需供氧量计算所需供氧量曝气设备选择曝气设备选择剩余污泥量计算剩余污泥量计算主要依据：水质水量资料主要依据：水质水量资料生活污水或生活污水为主的城

40、市污水：成熟设计经验生活污水或生活污水为主的城市污水：成熟设计经验工业废水：试验研究设计参数工业废水：试验研究设计参数一、曝气池容积设计计算污泥泥龄法有机物负荷法1.有机物负荷法活性污泥负荷活性污泥负荷L LS S（简（简称污泥负荷）称污泥负荷）曝气区容积负荷率曝气区容积负荷率L LV V（简称容积负荷）（简称容积负荷）污泥负荷率是指单位质量活性污泥在单位时间内所能承受的BOD5量，即:式中：式中：Ls污泥负荷率污泥负荷率,kg BOD5/（kgMLVSSd）;Q与曝气时间相当的平均进水流量，与曝气时间相当的平均进水流量，m3/d；S0曝气池进水的平均曝气池进水的平均BOD5值，值，mg/L；

41、X曝气池中的污泥浓度，曝气池中的污泥浓度，mg/L。污泥负荷 容积负荷是指单位容积曝气区在单位时间内所能承受的BOD5量，即：式中：Lv容积负荷率，kg(BOD5)/(m3d)。容积负荷根据上面任何一式可计算曝气池的体积，即:Q和和S0是已知的，是已知的，X、LS、LV可参考教材中表可参考教材中表12-1选择。选择。对于某些工业污水，要通过试验来确定对于某些工业污水，要通过试验来确定X、LS、LV。污。污泥负荷率法应用方便，但需要一定的经验。泥负荷率法应用方便，但需要一定的经验。Note：室外排水设计规范（GB50014-2006)2.污泥泥龄法二、剩余污泥量计算 1.按污泥龄计算每天排出的总

42、固体量，gVSS/d2.根据污泥产率系数或表观产率系数计算或：P142三、需氧量设计计算经活性污泥代谢活动被降解的有机污染物（BOD5）量，kg/m3 空气中氧的含量为23.2,氧的密度为1.201kg/m3。将上面求得的氧量除以氧的密度和空气中氧的含量，即为所需的空气量。注：考虑硝化耗氧注：考虑硝化耗氧微生物细胞的耗氧当量(+4.57NNOr)BOD5=0.68BODL推流式曝气池的计算模式 由于当前两种形式的曝气池实际效果差不多，因而完全混合的计算模式也可用于推流式曝气池的计算。处理污水量为处理污水量为21600m21600m3 3/d/d，经预处理沉淀后的，经预处理沉淀后的BODBOD5

43、 5为为250mg/L,250mg/L,希望处理后的出水希望处理后的出水BODBOD5 5为为20mg/L20mg/L。要求确定曝气池。要求确定曝气池的体积、排泥量和空气量。经研究，还确立下列条件：的体积、排泥量和空气量。经研究，还确立下列条件：（1 1）污水温度为）污水温度为2020；（2 2）曝气池中混合液挥发性悬浮固体（）曝气池中混合液挥发性悬浮固体（MLVSSMLVSS）同混合液）同混合液悬浮固体（悬浮固体（MLSSMLSS）之比为）之比为0.80.8；（3 3）回流污泥）回流污泥SSSS浓度为浓度为10000mg/L10000mg/L；（4 4）曝气池中）曝气池中MLSSMLSS为为

44、3000 mg/L3000 mg/L；（5 5）设计的）设计的c c为为10d10d；（6 6）二沉池出水中含有）二沉池出水中含有12mg/LTSS12mg/LTSS，其中，其中VSSVSS占占6565；（7 7）污水中含有足够的生化反应所需的氧、磷和其他微量）污水中含有足够的生化反应所需的氧、磷和其他微量元素；元素；例P145解 确定出水中悬浮固体的BOD5：(a)悬浮固体中可生化的部分=0.6512 mg/L=7.8mg/L(b)可生化悬浮固体的最终BODL 7.81.42mg/L 11mg/L(c)可生化悬浮固体的BODL换算为BOD50.6811 mg/L7.5mg/L(d)确定经曝气

45、池处理后的出水溶解性BOD5，即Se：7.5+Se 20 mg/L，Se 12.5 mg/L1.估计出水中溶解性BOD5的浓度出水中总的BOD5出水中溶解性的BOD5出水中悬浮固体的BOD5已知解2.计算曝气池容积1）按污泥负荷计算2）按污泥龄计算取V=5700m33.水力停留时间（HRT）解4.计算每天排除的剩余污泥量 1)按表观污泥产率计算按表观污泥产率计算1)按污泥龄计算按污泥龄计算剩余污泥量若以体积计，设含水率99，则每天的排放量为：解5.计算回流污泥比r 曝气池中MLSS浓度3000mg/L回流污泥浓度10000mg/L解6.计算曝气池需氧量解7.计算曝气池所需的空气量8.鼓风机出口

46、风压计算选择一条最不利空气管路的沿程和局部压选择一条最不利空气管路的沿程和局部压力损失：力损失：H扩散设备的淹没深度hd扩散设备的风压损失hf输气管道的总风压损失，包括沿程和局部风压损失第六节第六节 脱脱N除除P活性污泥法活性污泥法工艺及其设计工艺及其设计一、生物脱一、生物脱N N工艺工艺1、传统、传统(Barth)三级脱氮工艺三级脱氮工艺 该工艺是将有机物氧化，硝化及反硝化段独立开该工艺是将有机物氧化，硝化及反硝化段独立开来，每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的来，每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统。使除碳，硝化和反硝化在各自的污泥回流系统。使除碳，硝化和反硝化在各自的反应

47、器中进行，并分别控制在适宜的条件下运行，反应器中进行，并分别控制在适宜的条件下运行，处理效率高。处理效率高。由于反硝化段设置在有机物氧化和硝化段之后，由于反硝化段设置在有机物氧化和硝化段之后，主要靠内源呼吸碳源进行反硝化，效率很低，所主要靠内源呼吸碳源进行反硝化，效率很低，所以必须在反硝化段投加外加碳源来保证高效稳定以必须在反硝化段投加外加碳源来保证高效稳定的反硝化反应。的反硝化反应。随着对硝化反应机理认识的加深，将有机物随着对硝化反应机理认识的加深，将有机物氧化和硝化合并成一个系统以简化工艺，从氧化和硝化合并成一个系统以简化工艺，从而形成而形成二段生物脱氮工艺二段生物脱氮工艺成为现实。各段同

48、成为现实。各段同样有其自己的沉淀及污泥回流系统。样有其自己的沉淀及污泥回流系统。除碳和除碳和硝化作用硝化作用在一个反应器中进行时，设计的污在一个反应器中进行时，设计的污泥负荷率要低，泥负荷率要低，水力停留时间和泥龄要长，水力停留时间和泥龄要长，否则，硝化作用要降低。在反硝化段仍需要否则，硝化作用要降低。在反硝化段仍需要外加碳源来维持反硝化的顺利进行。（注：外加碳源来维持反硝化的顺利进行。（注：硝化菌的世代时间为硝化菌的世代时间为310d）2.3.缺氧好氧工艺（前置反硝化，又叫缺氧好氧工艺（前置反硝化，又叫A/O工艺）工艺）碱反硝化反应以污水中的有机物为碳源，曝气池中反硝化反应以污水中的有机物为

49、碳源，曝气池中含有大量硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行含有大量硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行反硝化脱氮。在反硝化反应中产生的碱度反硝化脱氮。在反硝化反应中产生的碱度可补偿可补偿硝化反应中所消耗的碱度的硝化反应中所消耗的碱度的50左右左右。该工艺流程简单，无需外加碳源，因而基建费用该工艺流程简单，无需外加碳源，因而基建费用及运行费用较低，脱氮效率一般在及运行费用较低，脱氮效率一般在70左右；左右；但但由于出水中含有一定浓度的硝酸盐，在二沉池中，由于出水中含有一定浓度的硝酸盐，在二沉池中，有可能进行反硝化反应，造成污泥上浮，影响出有可能进行反硝化反应，造成污泥上浮，影响出水水质。水水质。3.

50、后置缺氧好氧生物脱后置缺氧好氧生物脱N工艺工艺缺氧好氧/硝化二沉池出水出水污泥回流污泥反硝化4.Bardenpho生物脱氮工艺该工艺取消了三段脱氮工艺的中间沉淀池。该工艺取消了三段脱氮工艺的中间沉淀池。该工艺设立了该工艺设立了两个缺氧段两个缺氧段，第一段利用，第一段利用原水中的原水中的有机物为碳源有机物为碳源和第一好氧池中回流的含有硝态氮和第一好氧池中回流的含有硝态氮的混合液进行反硝化反应。经第一段处理，脱氮的混合液进行反硝化反应。经第一段处理，脱氮已基本完成。为进一步提高脱氮效率，废水进入已基本完成。为进一步提高脱氮效率，废水进入第二段反硝化反应器，利用第二段反硝化反应器，利用内源呼吸碳源内