第16章 活性污泥法

1、第16章 活性污泥法 16.1 基本概念 16.1.1活性污泥處理法的基本概念 污水經(jīng)過一段時(shí)間的曝氣后，水中會產(chǎn)生一種以好氧菌為主體的茶褐色絮凝體，其中含有大量的活性微生物，這種污泥絮體就是活性污泥?；钚晕勰嗍且约?xì)菌，原生動(dòng)物和后生動(dòng)物所組成的活性微生物為主體，此外還有一些無機(jī)物，未被微生物分解的有機(jī)物和微生物自身代謝的殘留物。16.1.2活性污泥處理法的基本流程1產(chǎn)生：從間歇式發(fā)展到連續(xù)式2基本工藝流程：活性污泥法基本流程圖活性污泥法特征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

2、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16.1.3 活性污泥的形態(tài)、增長規(guī)律及有關(guān)指標(biāo)1 活性污泥的形態(tài)與組成        1 ）外觀形態(tài)： 活性污泥（生物絮凝體）為黃褐色絮凝體顆粒： 2)特點(diǎn)：(1) 顆粒大小： =0.02 0.2 mm         （2）表面積： 20 100 cm 2 /mL     

3、;     (3)(200010000)m2/m3污泥     (4)      活性污泥形狀圖活性污泥組成 活性污泥M=Ma + Me + Mi + Mii1)  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)&#

4、160; 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（ 75 85% ） 4)  Mii活性污泥吸附污水中的無機(jī)物     無機(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活性污泥微生物（Ma）的組成     活性污泥微生物 M

5、a 通常由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等組成。 1)細(xì)菌： (1)異養(yǎng)型原核細(xì)菌：107108個(gè)/mL動(dòng)膠桿菌屬假單胞菌屬：在含糖類、烴類污水中占優(yōu)勢產(chǎn)堿桿菌屬：在含蛋白質(zhì)多的污水中占優(yōu)勢黃桿菌屬 大腸埃希式桿菌(2) 細(xì)菌特征： 世代時(shí)間 G 短，一般 G=2030min,并結(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。

6、活性污泥微生物在活性污泥中反應(yīng)中的作用：1)細(xì)菌是活性污泥法中污水凈化的第一承擔(dān)者，也是主要承擔(dān)者。2)原生動(dòng)物是活性污泥法中外上污水凈化的第二承擔(dān)者，它攝食游離細(xì)菌，是細(xì)菌的首次捕食者3)后生動(dòng)物是細(xì)菌的第二捕食者2. 活性污泥的增長規(guī)律及有關(guān)指標(biāo)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)對環(huán)境的適應(yīng)過程2）對數(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（減速增長期、穩(wěn)定期、平衡期） 營養(yǎng)物不過剩，它已成為微生物生長的限制因素活性污泥水平的能量低下，污泥絮凝。4）內(nèi)源呼吸期（衰亡期）營養(yǎng)物缺乏，為了獲得能量維持生命，分解代謝自身的

7、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。 16.1.4 活性污泥凈化反應(yīng)過程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1氧化分解       

8、60;    2合成代謝（合成新細(xì)胞）  3內(nèi)源代謝3 絮凝體的形成與凝聚只有當(dāng)微生物細(xì)胞能凝聚而形成絮凝體，才能使合成細(xì)胞物質(zhì)從混合液中有效地分離出來。 16.2 活性污泥凈化反應(yīng)影響因素與主要設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)16.2.1活性污泥凈化反應(yīng)影響因素1    營養(yǎng)物質(zhì)：碳源、氮源、無機(jī)鹽類、某些生長素1)  碳源：組成生物細(xì)胞的主要物質(zhì)，對碳源的需求量較大，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)span l

9、ang=EN-US>  主要的無機(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機(jī)元素，約占全部無機(jī)鹽元素的50% 還有K、Ca、F e 、S無機(jī)元素(2)  微量無機(jī)元素對于生活污水，BOD5:N:P的比值為100:5:1，但經(jīng)沉淀池處理后，其BOD5:N:P=100:20:252BOD污泥負(fù)荷NSNsSVI的關(guān)系 細(xì)胞分子式：簡式：C5H7NO2 3DO1)  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) ，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) 

10、生物絮體的大?。阂笊镄躞w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。對此要求DO濃度為2mg/L左右為好。(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       沖擊負(fù)荷 DO突然       急性中毒 DO突然       慢性中毒 DO逐漸增加4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

11、pH值為6.58.5當(dāng)pH6.5，絲狀菌繁殖，pH4.5，絲狀菌占優(yōu)勢當(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。16.2.2活性污泥凈化反應(yīng)系統(tǒng)的主要控制指標(biāo)與設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)1.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MLS

12、SM=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 2.  表示活性污泥的沉降性能及評定指標(biāo)（二沉池）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?，F(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/gSVI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

13、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來維持曝氣池一定的MLSS濃度。(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) 水溫 T水太高3.C污泥齡（生物固體平均停留時(shí)間）系統(tǒng)中每日增長的活性污泥量應(yīng)等

14、于每日排出的剩余污泥量（X）               C的定義式                            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。將X式代入上式：

15、60;                                                    

16、              Xr是活性污泥特性和二沉池沉淀效果的函數(shù)。              4.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

17、中：S0原污水中有機(jī)污染物的濃度（BOD），mg/L X混合液懸浮固體（MLSS）濃度，mg/L V曝氣池容積，m3                                     Ns=f(SVI)  163 活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)1

18、6.3.1 概述 其值不同，就會導(dǎo)致 、 、 的變化動(dòng)力學(xué)是研究討論下列函數(shù)關(guān)系：      16.3.2 活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)米門公式與莫諾德方程式    1.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2. Monod公式（1942年）純菌種單一基質(zhì) 微生物的比增長速率3)Monod公式（1950年）異養(yǎng)微生物群體單一基質(zhì) 微生物的比增長速率              &

19、#160;                          2Monod公式的推論1)當(dāng)混合液中SKS則式中KS可忽略不計(jì)高有機(jī)物濃度   呈一級反應(yīng)     積分：             

20、60;                                                  &#

21、160;                    2) 當(dāng)混合液中S在S´S´´之間中等有機(jī)物濃度3) 一相說與二相說一相說Monod公式二相說Eckenfelder二相說非連續(xù)函數(shù) 3 勞倫斯麥卡蒂方程式1）概述（1)單位微生物量的底物利用率q          

22、60;                 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     而   則  或  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      

23、60;                    （3) 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 及有機(jī)底物濃度 之間的關(guān)系。2）勞麥方程式的推論與應(yīng)用（1) 處理

24、水有機(jī)底物濃度Se計(jì)算                         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)公式的推導(dǎo)：可得出： 上面等式兩邊都 ：移項(xiàng)整理：              

25、60;  （2) 反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度Xa的計(jì)算                          公式的推導(dǎo)：由公式得出：移項(xiàng)：                

26、0;                    （3)污泥回流比R與c值之間的關(guān)系                         而   &#

27、160;                       （4)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                

28、0;                   而                                 

29、                                                   

30、0;                            或                        

31、                   （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。16.3.4動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測定1Monod公式的應(yīng)用與參數(shù)的確定 SSeS´´并為定值且處于減速生長期，屬一級反應(yīng)：適合于

32、  在穩(wěn)定條件下，對完全混合曝氣池中的有機(jī)物進(jìn)行物料平衡：             進(jìn)入曝氣池的有機(jī)物量   流出曝氣池的有機(jī)物量  在曝氣池降解的有機(jī)物量                        

33、60;                   當(dāng)以Se代替莫諾方程式中的S得出：                          并在等式兩邊同時(shí)除以X得出： 以 BOD 去除量為基礎(chǔ)的 B

34、OD 污泥去除負(fù)荷率 Nrs ：             同理          由式可知：                            &

35、#160;                              2.K2、Vmax、KS Y 、 K d 、 a ' 、 b ' 參數(shù)的求定 1) K2的求定（圖）             

36、;     2) Vmax、KS的求定（圖）將式取倒數(shù)得：                  為縱坐標(biāo)       斜率   為橫坐標(biāo)      截距3 ） Y 、 K d 的求定： 根據(jù)公式： ，以 為縱坐標(biāo)，以 為橫坐標(biāo)作圖， 得出直線的斜率即為 Y ，截

37、距則為 Kd 。 4 ）a ' 、 b '的求定： 根據(jù)公式：以 為橫坐標(biāo) ，以 為縱坐標(biāo)作圖，其直線的斜率即為a'， 直線與縱坐標(biāo)軸的截距為bQwQ，Xe016.4 活性污泥處理系統(tǒng)的運(yùn)行方式與曝氣池的工藝參數(shù)16.4.1 傳統(tǒng)活性污泥法（普通活性污泥法）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)生長周期：對數(shù)增長期減速增長期內(nèi)源呼吸期。經(jīng)歷了吸附與代謝二個(gè)階段。3)S由大小， 由大小。池首往往供氧不足，后段供氧過剩，池前段DO濃度較低，沿池長逐漸增高2.優(yōu)點(diǎn) 3.缺點(diǎn)1)不適應(yīng)沖擊負(fù)荷和有毒物質(zhì)因?yàn)槭峭屏魇?，進(jìn)入池中的

38、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。16.4.2 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)，水量沖擊負(fù)荷的能力；3)活性污泥濃度沿池長逐漸降低。16.4.3 再生曝氣活性污泥法系統(tǒng) 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16.4.4 吸附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），再生池只對回流污泥再生。整個(gè)池容小于普通

39、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)荷的能力；5)不宜處理溶解性有機(jī)物較多的污水。16.4.5 延時(shí)曝氣活性污泥法1. 所需曝氣池容積很大。 2.特點(diǎn)1)Ns非常小，只有0.050.10 kgBOD/kgMLSS·d；2)曝氣時(shí)間t長（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，對原污水有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，無需設(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。16.4.6 高負(fù)荷活性污泥法1. ，所需曝氣池容積小。 2.特點(diǎn)1)曝氣時(shí)間短（1.53.0h）。Ns高（1

40、.53.0kgBOD/kgMLSS·d），BOD<（6575）%。低；2)池容小，出水水質(zhì)不好。16.4.7 完全混合活性污泥法1.主要結(jié)構(gòu)形式  1)分建式2.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，各部分工況幾乎完全一致，可通過 來調(diào)整工作情況；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。16.4.8 多級活性污泥法系統(tǒng)特點(diǎn)：1)當(dāng)污水BODu300mg/L，一級曝氣池以采用完全混合式曝氣池為好；（對水質(zhì)水量沖擊負(fù)荷承受力強(qiáng)）2)當(dāng)污水BODu300mg/L，一級曝氣池可采用推流

41、式；3)當(dāng)污水BODu150mg/L，不應(yīng)采用多級；4)處理水水質(zhì)好，但建設(shè)費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)均較高。16.4.9 深水曝氣活性污泥法系統(tǒng)1. 概述 亨利定律：CH·P式中：C水中溶解氧飽和濃度H亨利常數(shù)P壓力 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3.特點(diǎn)水深在78m以上 16.4.10 深井曝氣池活性污泥法系統(tǒng)1.  H50100m，16m2.特點(diǎn)1)氧的利用效率EA高達(dá)90，動(dòng)力效率EP高達(dá)6kgO2/KW·h，占地少；      （傳統(tǒng)活性污泥法EA10±，EP23

42、）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。 EP動(dòng)力效率：1KWh電能轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量，以kgO2/KW·h16.4.11 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)高度無關(guān)。2.可使用低壓鼓風(fēng)機(jī)，節(jié)省電耗，EP1.82.6kgO2/KW·h。16.4.12 純氧曝氣活性污泥法系統(tǒng)1.概述空氣純氧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

43、氧轉(zhuǎn)移的推動(dòng)力：（CsC）9.227.2mg/L（CsC）9.227.2mg/L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 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 V；3)SVI100，一般不會發(fā)生污泥膨脹；4)剩余污泥量小。幾種活性污泥法系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行參數(shù)（對城市污水，僅為參考值） 設(shè)計(jì)參數(shù)傳統(tǒng)活性污泥法完全混合活性污泥法階段曝氣活性污泥法BOD5SS負(fù)荷(kgBOD5/kgMLSS·d)0.20.40.20.60.20.4容積負(fù)荷(kgBOD5/m3·

44、;d)0.30.6082.00.61.0污泥齡(d)515515515MLSS(mg/L)150030003000600020003500MLVSS(mg/L)120024002400480016002800回流比(%)2550251002575曝氣時(shí)間HRT(h)483538BOD5去除率(%)859585908590設(shè)計(jì)參數(shù)吸附再生活性污泥法延時(shí)曝氣活性污泥法高負(fù)荷活性污泥法BOD5SS負(fù)荷(kgBOD5/kgMLSS·d)0.20.60.050.151.55.0容積負(fù)荷(kgBOD5/m3·d)1.01.20.10.41.22.4污泥齡(d)51520300.252.

45、5MLSS(mg/L)吸附池10003000再生池40001000030006000200500MLVSS(mg/L)吸附池8002400再生池3200800024004800160400回流比(%)2510075100515曝氣時(shí)間HRT(h)吸附池0.51.0再生池3618481.53.0BOD5去除率(%)8090956075設(shè)計(jì)參數(shù)純氧曝氣活性污泥法深井曝氣活性污泥法BOD5SS負(fù)荷(kgBOD5/kgMLSS·d)0.41.01.01.2容積負(fù)荷(kgBOD5/m3·d)2.03.23.03.6污泥齡(d)5155MLSS(mg/L)600010000300050

46、00MLVSS(mg/L)4000650024004000回流比(%)25504080曝氣時(shí)間HRT(h)1.53.01.02.0溶解氧濃度DO(mg/L)610SVI(mL/g)3050BOD5去除率(%)7595859016.5活性污泥處理系統(tǒng)新工藝16.5.1概述在凈化功能方面，向多功能方向發(fā)展，改變以去除有機(jī)污染物為主要功能的傳統(tǒng)模式。對系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，將厭氧技術(shù)運(yùn)用于活性污泥處理系統(tǒng)，使之能夠有效地進(jìn)行硝化、反硝化反應(yīng)，脫氮率達(dá)80以上。 在工藝方面采取措施，使活性污泥微生物從周圍環(huán)境中攝取遠(yuǎn)超出其本身生理所需要的磷，使活性污泥處理系統(tǒng)具有除磷的功能。16.5.2氧化

47、溝50年代由荷蘭的巴斯維爾（Pasveer）開發(fā)的一種污水生物處理技術(shù)，屬活性污泥法中延時(shí)曝氣法的一種特殊形式。1.氧化溝的工作原理與特征構(gòu)造特征氧化溝一般呈環(huán)形溝渠狀，平面多為橢圓形或圓形，總長可達(dá)幾十至百米以上。溝深取決于曝氣裝置，一般為26m；流態(tài)特征氧化溝在流態(tài)上介于完全混合與推流之間。工藝特征可不設(shè)初沉池，有機(jī)性懸浮物在氧化溝內(nèi)能夠達(dá)到好氧穩(wěn)定的程度；可不單設(shè)二次沉淀池，將氧化溝與二次沉淀池合建，可省去污泥回流裝置；2. 氧化溝的曝氣裝置氧化溝曝氣裝置的功能是：向混合液供氧；將有機(jī)污染物、活性污泥、溶解氧三者充分混合、接觸；推動(dòng)水流以一定的流速（不低于0.25m/s）沿池長循環(huán)流動(dòng)。

48、3.常用的氧化溝系統(tǒng)(1) 卡羅塞（Carrousel）氧化溝卡魯塞爾氧化溝圖 60年代末由荷蘭DHV公司研制成功的，當(dāng)時(shí)開發(fā)這一工藝的主要目的是尋求一種渠道更深、效率更高和機(jī)械性能更好的系統(tǒng)設(shè)備，來改善和彌補(bǔ)當(dāng)時(shí)流行的轉(zhuǎn)刷式氧化溝的技術(shù)弱點(diǎn)。(2) 奧巴勒（Orbal）型氧化溝系統(tǒng)由多個(gè)同心的橢圓形或圓形溝渠組成，污水和回流污泥進(jìn)入最外一條溝渠，從內(nèi)溝渠排出；一般由三條溝渠組成， V外溝6070V總         V中溝2030V總；     V內(nèi)溝10V總用曝氣轉(zhuǎn)盤充氧

49、，H水=23.6m,v=0.30.9m/s，運(yùn)行時(shí)，外、中、內(nèi)溝渠應(yīng)分別為厭氧、缺氧、好氧狀態(tài)，以使DO保持較大的梯度，有利于提高充氧效率，同時(shí)也有利于有機(jī)物的去除和脫氮除磷。(3) 一體化氧化溝20世紀(jì)80年代初，美國開發(fā)了將二次沉淀池設(shè)置在氧化溝中的合建式一體化氧化溝，在氧化溝的一個(gè)溝渠內(nèi)設(shè)沉淀槽，在沉淀槽的兩側(cè)設(shè)隔墻。其底部設(shè)一排三角形的導(dǎo)流板，在水面設(shè)集水管收集處理水?；旌弦簭某恋韰^(qū)底部流過，部分混合液從導(dǎo)流板間隙上升進(jìn)入沉淀槽，沉淀污泥則從間隙回流至氧化溝。因其沉淀槽形似船形，故又稱為船形一體化氧化溝。16.5.3 序批式活性污泥處理系統(tǒng)又稱為間歇式活性污泥處理系統(tǒng)SBR工藝的曝氣池

50、，在流態(tài)上屬完全混合式，在有機(jī)物降解上，卻是時(shí)間上的推流，有機(jī)物是隨著時(shí)間的推移而被降解的。SBR工藝的基本運(yùn)行模式，其基本操作流程由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置等五個(gè)基本過程組成。與連續(xù)流活性污泥工藝相比，SBR工藝有如下優(yōu)點(diǎn)：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；耐沖擊負(fù)荷，在一般情況下（包括工業(yè)污水處理）無需設(shè)置調(diào)節(jié)池；反應(yīng)推動(dòng)力大，易于得到較好出水水質(zhì)；運(yùn)行操作靈活，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)各單元操作的狀態(tài)可達(dá)到脫氮除磷的效果；污泥沉淀性能好，SVI較低，能有效地防止絲狀菌膨脹；便于自控運(yùn)行，易于維護(hù)管理。SBR變形工藝（1）間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥工藝（Inte

51、rmittent Cyclic Extended Activated Sludge），簡稱ICEAS工藝 連續(xù)進(jìn)水、間歇排水。在反應(yīng)階段，污水多次反復(fù)地經(jīng)受“曝氣好氧”和“閑置缺氧”的狀態(tài)，從而產(chǎn)生有機(jī)物降解、硝化、反硝化，吸收磷、釋放磷等反應(yīng)，能夠取得比較徹底的BOD去除、脫氮和除磷的效果。（2）循環(huán)式活性污泥工藝（Cyclic Activated Sludge Technology），簡稱CAST工藝在進(jìn)水區(qū)設(shè)置生物選擇器，即一個(gè)容積較小的污水與污泥的接觸區(qū)。活性污泥由反應(yīng)器回流，在生物選擇器內(nèi)與新進(jìn)污水混合、接觸，創(chuàng)造微生物種群在高濃度、高負(fù)荷環(huán)境下競爭生存的條件，從而選擇適應(yīng)該系統(tǒng)生存

52、的獨(dú)特微生物種群，有效地抑制絲狀菌的過分增殖，避免污泥膨脹現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（3）DAT-IAT工藝DAT-IAT工藝是由需氧池（Demand Aeration Tank）為主體處理構(gòu)筑物的預(yù)反應(yīng)區(qū)和以間歇曝氣池（Intermittent Aeration Tank）為主體的主反應(yīng)區(qū)組成的連續(xù)進(jìn)水、間歇排水的工藝系統(tǒng)。16.5.4吸附生物降解工藝（A B法）AB法污水處理工藝流程A段以高負(fù)荷或超高負(fù)荷運(yùn)行（污泥負(fù)荷2.0kgBOD5 / kgMLSS·d），B段以低負(fù)荷運(yùn)行（污泥負(fù)荷一般為0.10.3 kgBOD5 / kgMLSS·d）；A段曝氣池停留時(shí)間較短

53、，一般為3060min，B段停留時(shí)間一般為24h。該系統(tǒng)可不設(shè)初沉池。A、B兩段各自有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，兩級的污泥互不相混。16.6 曝氣的基本理論16.6.1 氧轉(zhuǎn)移原理 1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

54、通過的物質(zhì)數(shù)量DL擴(kuò)散系數(shù) 2雙膜理論與氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa1)                                              

55、60;                                                    

56、         兩邊同除以V：                                         

57、60;                 KLa小，則氧轉(zhuǎn)移過程中阻力大KLa大，則氧轉(zhuǎn)移過程中阻力小2)  曝氣原理A雙膜理論(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)行對流擴(kuò)散,分子擴(kuò)散阻力遠(yuǎn)大于對流擴(kuò)散阻力；(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。

58、0;B 通過液膜的氧轉(zhuǎn)移速率       （kgO2/h）     C在單位容積內(nèi)氧的轉(zhuǎn)移速率（kg/m3h）兩邊都除以V（曝氣池容積）：令                               

59、60;                                  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： D 氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)   值小，表示氧轉(zhuǎn)移過程中阻力大，氧的轉(zhuǎn)移速率 ??；  值大，表示氧

60、轉(zhuǎn)移過程中阻力小，氧的轉(zhuǎn)移速率 大 。   KLa氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)是評價(jià)空氣擴(kuò)散裝置的重要參數(shù)。3.KLa的測定1)水中無氧狀態(tài)下的測定法用清水，用Na2SO3（或N2）對清水脫氧，使C0然后進(jìn)行曝氣充氧，每隔一定時(shí)間，測定DO值，直至飽和為止。 2)對曝氣池混合液的測定對于混合液，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：                R活性污泥微生物的耗氧速率R（mg/Lmin）  &

61、#160;                                根據(jù)                        &#

62、160;                     可寫為：            截 距     斜率16.6.2 影響氧轉(zhuǎn)移的因素          

63、;               1Cs氧的飽和濃度 （mg/L）式中：S含鹽量  （mg/L）T溫度  而           式中：壓力修正系數(shù)對于T，P一定時(shí)，Cs就只與含鹽量S有關(guān)，即Csf（S）  采用因子來修正溶解鹽類對Cs的影響       

64、60;                                                  &#

65、160;     當(dāng)考慮氣壓和含鹽量的影響 2污水水質(zhì)的影響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。如由于兩親分子聚集在氣液界面上，阻礙氧分子的擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，增加了氧轉(zhuǎn)移過程的阻力KLa引入因子來修正表面活性物質(zhì)對KLa的影響                

66、;                                   3水溫的影響 當(dāng)  1530時(shí)：水溫低對氧轉(zhuǎn)移有利3035時(shí)：水溫較高對氧轉(zhuǎn)移有利4紊動(dòng)強(qiáng)度1)低紊動(dòng)程度液體內(nèi)部對氧轉(zhuǎn)移過程的阻力比液膜的阻力大得多。  液體運(yùn)動(dòng)對值幾乎沒有影

67、響2)中等紊動(dòng)程度液體內(nèi)部對氧擴(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)打碎液膜，值將接近于116.6.3氧轉(zhuǎn)移效率與供氣量的計(jì)算1. 氧轉(zhuǎn)移效率：×100 式中：EA氧轉(zhuǎn)移效率，一般以百分比表示；OC供氧量，kgO2/h； 21%氧在空氣中所占百分比；1.33120時(shí)氧的容重，kg/m3；Gs 供氣量，m3/h。2. 供氣量Gs： ×100 （16-73）3. 需氧量 O 2 的計(jì)算（ kgO 2 /d ） 在曝氣池內(nèi)混合液需氧量（ O 2 ）等于活性污泥微生物對有機(jī)物的氧化分解需氧量和微生物本身內(nèi)源代謝自身氧化需氧量之和。 式中： a

68、 '微生物降解有機(jī)物氧化分解的需氧率，即活性污泥微生物降解氧化 1kgBOD 所需要的氧量（以 kg 計(jì)）， 對于生活污水 a （ 0.42 0.53 ） kgO 2 /kgBOD 5        b '微生物內(nèi)源代謝的需氧率，即每 kg 活性污泥每天自身氧化所需的氧量（以 kg 計(jì)），              對于生活污水 b （ 0.188 0.11 ）

69、 kgO 2 /kg 活性污泥 Sr Sa Se ，即進(jìn)出曝氣池水中有機(jī)物濃度（ mg/L ）                             Q 污水流量， m 3 /d            

70、60;                V 曝氣池容積， m 3             XV 每 m 3 曝氣池混合液內(nèi)揮發(fā)性懸浮固體（ MLVSS ）量， kg/m 3 1）Csb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）   

71、0; (2)Cs2氣泡升至液面時(shí)氧飽和溶解度（mg/L） (3) 氧的平均飽和溶解度：           (4)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 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)移速率 而               

72、0;                               （）及氣壓對Cs（T）的影響（ 壓力修正系數(shù)，將上述影響因素代入上式得出： ）。         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

73、為：   3)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：                               而上式中的R=O2=aQSr+bVXv    實(shí)際上，處理廢水需要轉(zhuǎn)移到

74、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)條件下測試得出曝氣   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。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                  V葉輪線速度 （m/s） 

75、;          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）池型修正系數(shù)  池型修正系數(shù)分    建    式圓形曝氣沉淀池圓池正方池長方池K1K2110.640.810.91.340.850.980.850.87  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)2)葉輪軸功率N的計(jì)算      &

76、#160;               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      

77、                 （17-77）例題16-1 一個(gè)城市污水處理廠，設(shè)計(jì)流量Q10000m3/d，一級處理出水BOD5150mg/L，采用活性污泥法處理，處理水BOD5£15mg/L。采用中微孔曝氣盤作為曝氣裝置。曝氣池容積V3000m3，Xr=2000mg/L，EA=10%,曝氣池出口處溶解氧Cl =2mg/L，水溫T=250C，曝氣盤安裝在水下4.5m處。有關(guān)參數(shù)為：a=0.5, b= 0.1, a=0.85

78、, b=0.95，r=1.0求：(1)采用鼓風(fēng)曝氣時(shí)，所需的供氣量Gs（m3/min） (2)采用表面機(jī)械曝氣器時(shí)的充氧量R0(kgO2/h)解： A鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)（1）按式（16-74）計(jì)算需氧量： O2 = aQ(SiSe) + bVXv = R（2）按式（16-62）計(jì)算20和25時(shí)曝氣池內(nèi)飽和溶解氧濃度的平均值：曝氣裝置出口處的壓力Pb：氣泡逸出曝氣池表面時(shí)，氧含量的百分比可以按式（16-63）計(jì)算： 查表得20和25時(shí)的飽和溶解氧濃度分別為： Cs(20)=9.17mg/L； Cs(25)=8.38mg/L； 代入式（16-62）有： （3）標(biāo)準(zhǔn)供氧速率R0：由式（16-70）有： （

79、4）按式（16-73）計(jì)算供氣量： B. 機(jī)械曝氣器按式（16-70）求充氣能力R0： 16.7 曝氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散裝置16.7.1 概述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）2)機(jī)械曝氣：曝氣葉輪   曝氣轉(zhuǎn)刷 兩種曝氣示意圖3)  曝氣器的作用 4)  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）(4)  對鼓風(fēng)曝氣性能以EP、EA來評定(5)  對機(jī)械曝氣性能以EP、EL來評定。無法用EA來評定16.7.2 鼓風(fēng)曝

80、氣系統(tǒng)與空氣擴(kuò)散裝置1. 微氣泡空氣擴(kuò)散裝置（EA10，氣泡直徑1.5mm） EA      EP（kgO2/KWh）新型高效曝氣器1)          （714）   1.82.5300×300×35（mm）          2)擴(kuò)散管：組成擴(kuò)散管阻      &

81、#160;   （1013）    2.0 60100mm；L500600mm    3)固定式平板型微孔空氣擴(kuò)散器    （2025）    464)固定式鐘罩型微孔空氣擴(kuò)散器  （2025）    465)膜片式微孔空氣擴(kuò)散器                  （2738）6)搖臂式微孔空氣擴(kuò)散器                  （1830）