活性污泥法原理與應(yīng)用PPT通用課件

1、1活性污泥法活性污泥法一、活性污泥法起源1.1 1.1 活性污泥法背景活性污泥法背景u 18 18世紀(jì)世紀(jì)6060年代歐洲工業(yè)革命，年代歐洲工業(yè)革命，工業(yè)和城市化快速發(fā)展，工業(yè)和城市化快速發(fā)展，u 大量的工業(yè)廢水、生活污水未大量的工業(yè)廢水、生活污水未經(jīng)處理直接排入水體，成為當(dāng)時污染經(jīng)處理直接排入水體，成為當(dāng)時污染最為嚴(yán)重的地區(qū)。最為嚴(yán)重的地區(qū)。圖1 1858年，倫敦發(fā)生“大惡臭(The Great Stink)”事件1.2 活性污泥法起源大事記活性污泥法起源大事記u1865年，英國成立河流污染皇家委員會年，英國成立河流污染皇家委員會u1898年，成立污水處理皇家委員會，是污水處理技術(shù)發(fā)展的里年

2、，成立污水處理皇家委員會，是污水處理技術(shù)發(fā)展的里程碑事件程碑事件u1908年，污水處理皇家委員會提出著名的年，污水處理皇家委員會提出著名的“30:20(SS:30mg/L、BOD:20 mg/L)+ 完全硝化完全硝化”出水標(biāo)準(zhǔn)，出水標(biāo)準(zhǔn)，1912年該標(biāo)準(zhǔn)被采納，當(dāng)年該標(biāo)準(zhǔn)被采納，當(dāng)時被視為污水處理工藝發(fā)展的巨大挑戰(zhàn)。時被視為污水處理工藝發(fā)展的巨大挑戰(zhàn)。1.3 活性污泥法發(fā)明過程活性污泥法發(fā)明過程第一階段：認(rèn)識到氧氣對污水凈化的作用第一階段：認(rèn)識到氧氣對污水凈化的作用u1882年，英國的安格斯年，英國的安格斯史密斯博士嘗試向污水中鼓入史密斯博士嘗試向污水中鼓入空氣空氣，發(fā)，發(fā)現(xiàn)在任何情況下曝氣都

3、會使污水現(xiàn)在任何情況下曝氣都會使污水腐敗延遲腐敗延遲，且更易形成硝酸鹽氮。，且更易形成硝酸鹽氮。u18911898年，英國人洛可克在著名的勞倫斯試驗(yàn)站，采用年，英國人洛可克在著名的勞倫斯試驗(yàn)站，采用生物生物濾池濾池對污水進(jìn)行了類似的曝氣研究。對污水進(jìn)行了類似的曝氣研究。u1897 年，英國曼徹斯特大學(xué)吉爾伯特年，英國曼徹斯特大學(xué)吉爾伯特福勒教授進(jìn)行了污水曝氣福勒教授進(jìn)行了污水曝氣試驗(yàn)，產(chǎn)生了試驗(yàn)，產(chǎn)生了清澈的出水清澈的出水；同時也產(chǎn)生了；同時也產(chǎn)生了快速沉淀的顆粒物快速沉淀的顆粒物，但福，但福勒當(dāng)時認(rèn)為這些沉淀物是試驗(yàn)的失敗之處。勒當(dāng)時認(rèn)為這些沉淀物是試驗(yàn)的失敗之處。l 結(jié)論：認(rèn)識到氧的存在會

4、使污水中的物質(zhì)得到良好降解，但污水結(jié)論：認(rèn)識到氧的存在會使污水中的物質(zhì)得到良好降解，但污水處理效率的提高卻收效甚微處理效率的提高卻收效甚微。1.3 活性污泥法發(fā)明過程活性污泥法發(fā)明過程第二階段：認(rèn)識到活性污泥對污水的凈化作用第二階段：認(rèn)識到活性污泥對污水的凈化作用u1911年，勞倫斯試驗(yàn)站的首席化學(xué)家年，勞倫斯試驗(yàn)站的首席化學(xué)家克拉克克拉克(Clark)和和蓋奇蓋奇(Gage)進(jìn)行污水曝氣實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著污水的不斷加入和曝氣時間的增長，進(jìn)行污水曝氣實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著污水的不斷加入和曝氣時間的增長，池內(nèi)出現(xiàn)了池內(nèi)出現(xiàn)了絮狀沉淀物絮狀沉淀物；并發(fā)現(xiàn)當(dāng)曝氣停止后，隨著沉淀物排出，并發(fā)現(xiàn)當(dāng)曝氣停止后，隨著沉

5、淀物排出，出水開始變清。出水開始變清。-首次發(fā)現(xiàn)了絮狀沉淀物對污水的凈化作用。首次發(fā)現(xiàn)了絮狀沉淀物對污水的凈化作用。u1913年，英國曼徹斯特戴維漢姆實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)工程師年，英國曼徹斯特戴維漢姆實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)工程師阿登阿登(Arden)和和洛克洛克(Locket)特進(jìn)行了曝氣實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室過程中未將絮狀物排特進(jìn)行了曝氣實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室過程中未將絮狀物排出，而是把出，而是把絮狀物留存下來繼續(xù)曝氣絮狀物留存下來繼續(xù)曝氣，發(fā)現(xiàn)污水凈化周期從初始的，發(fā)現(xiàn)污水凈化周期從初始的3周減少到周減少到24h內(nèi)。內(nèi)。 -首次驗(yàn)證了絮狀沉淀物對污水的凈化作用首次驗(yàn)證了絮狀沉淀物對污水的凈化作用。l 阿登在阿登在無需濾池的

6、污水氧化試驗(yàn)無需濾池的污水氧化試驗(yàn)1一文中首次提出一文中首次提出“活性污活性污泥泥”的概念，對活性污泥的發(fā)明具有劃時代的意義的概念，對活性污泥的發(fā)明具有劃時代的意義67（一）什么是活性污泥？ 由細(xì)菌、菌膠團(tuán)、原生動物、后生動物等微生物群體及吸附的污水中有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)組成的、有一定活力的、具有良好的凈化污水功能的絮絨狀污泥。8一組活性污泥圖片9（二）曝氣池活性污泥的性狀顏色黃褐色、茶褐色狀態(tài)似礬花絮絨顆粒味道土腥味，有霉臭味相對密度曝氣池混合液：1.0021.003回流污泥：1.0041.006粒徑0.020.2mm20100cm2/mL比表面積 1、正常pH略顯酸性10（二）活性污泥的性狀供氧

7、不足或厭氧黑色灰白色供養(yǎng)過多或營養(yǎng)不足 1、不正常11曝氣池1213曝氣池出水堰14曝氣池混合液配水進(jìn)入二沉池15 1、 棲息著的微生物（三）活性污泥的組成大量的細(xì)菌真菌原生動物后生動物 除活性微生物外，活性污泥還挾帶著來自污水的有機(jī)物、無機(jī)懸浮物、膠體物；活性污泥中棲息的微生物以好氧微生物為主，是一個以細(xì)菌為主體的群體，除細(xì)菌外,還有酵母菌、放線菌、霉菌以及原生動物和后生動物。 活性污泥中細(xì)菌含量一般在107108個/mL；原生動物103個/mL，原生動物中以纖毛蟲居多數(shù)，固著型纖毛蟲可作為指示生物，固著型纖毛蟲如鐘蟲、等枝蟲、蓋纖蟲、獨(dú)縮蟲、聚縮蟲等出現(xiàn)且數(shù)量較多時，說明培養(yǎng)成熟且活性良好

8、。2、干固體和水分含水9899干固體12%MLSS16按McKinney的分析：混合液懸浮固體：MLSS=Ma+Me+Mi+Mii式中：Ma有活性的微生物； Me微生物自身氧化殘留物，即內(nèi)源代謝殘留的微生物有機(jī)體; Mi有機(jī)污染物，吸附在污泥上未被降解； Mii無機(jī)懸浮固體，吸附在污泥上。 3、 活性污泥的組成：有活性的微生物存在形態(tài)菌膠團(tuán)： 由細(xì)菌分泌的多糖類物質(zhì)將細(xì)菌等包覆成的粘性團(tuán)塊。174、按有機(jī)性和無機(jī)性成分：MLSSMLVSS: 70%MLNVSS: 30%MLSS混合液懸浮固體濃度，也叫污泥濃度（g/L)， MLVSS混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度，表示混合液懸浮固體中有機(jī)物含量，但不

9、僅是微生物的量，由于測定方便，目前還是近似用于表示污泥。 MLNVSS灼燒殘量，表示無機(jī)物含量。MLVSS: 一般范圍為5575，即MLVSS/MLSS=0.70.8，18污泥沉降比：SV（四）活性污泥的沉降濃縮性能 取混合液至1000mL或100mL量筒，靜止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的體積，以占混合液體積的比例（%）表示污泥沉降比?？煞从澄勰嗟某两敌阅?。污泥沉淀30min后密度接近最大，故SV可反映沉降性能。能反映污泥膨脹等異常情況，可控制剩余污泥的排放量。城市污水正常值為15%30%左右。簡單易行但SV不能確切表示污泥沉降性能。19污泥體積指數(shù)：SVI(污泥指數(shù)、污泥容積指數(shù)曝氣

10、池出口處出混合液，經(jīng)30分鐘靜沉后，每g干泥所形成的濕污泥的體積，簡稱污泥指數(shù)，單位為mL/g。 1L混合液沉淀30min的活性污泥體積（mL） SV(mL/L)SVI= = 1升混合液中懸浮固體干重（g） MLSS(g/L)反映污泥的凝聚、沉降性能。SVI應(yīng)在100150（有說70100）。影響SVI的最重要的因素是微生物群體所在的增殖期。太高，沉降性能差，可能膨脹；太低，可能處在內(nèi)源呼吸期，泥粒細(xì)小而緊密，易沉降，活性差，無機(jī)物多。實(shí)際運(yùn)行中，一般用SV了解SVI，因?yàn)槠貧獬豈LSS變化不大。206、污泥齡(SRT)c：是指微生物平均停留時間，實(shí)質(zhì)上是反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的微生物全部更新一次所用的時

11、間，在工程上，就是指反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)微生物總量與每日排出的剩余微生物量的比值。以C表示，單位為d。定義式為TTCt/(）（XX（X)T 曝氣池中活性污泥總質(zhì)量，kg（X/t)T 每天從系統(tǒng)中排出的活性污泥質(zhì)量,kg/d21（1）含義： 對于一定量的基質(zhì)，達(dá)到一定處理效率所需要的微生物的量; 對于一定進(jìn)水濃度的污水（S0）只有合理選擇污泥濃度（X）和恰當(dāng)?shù)奈勰嘭?fù)荷Ls才能達(dá)到指定的處理效率； 污泥負(fù)荷決定活性污泥的生長階段；Ls決定活性污泥的凝聚、沉降和系統(tǒng)的處理效率。 【7】 污泥負(fù)荷XVSQMFL0S)()(微生物的總量基質(zhì)的總投加量22指曝氣池的單位容積，在單位時間內(nèi)所能夠接受，并將其降解到某一

12、規(guī)定額數(shù)的BOD5的質(zhì)量，即:式中：Lv容積負(fù)荷，kg (BOD5)/(m3d)?！?】容積負(fù)荷V00VLQSVVQSL實(shí)際計(jì)算: X、 Ls、Lv可查p118表12-1. 對于某些工業(yè)污水，試驗(yàn)確定X、 Ls、Lv 污泥負(fù)荷法應(yīng)用方便，但需要一定的經(jīng)驗(yàn)。23二.活性污泥法的基本流程 24三、活性污泥降解污水中有機(jī)物的過程 活性污泥在曝氣過程中，對有機(jī)物的降解（去除）過程可分為兩個階段：吸附階段穩(wěn)定階段 由于活性污泥具有巨大的表面積，而表面上含有多糖類的黏性物質(zhì)，導(dǎo)致污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)移到活性污泥上去。 主要是轉(zhuǎn)移到活性污泥上的有機(jī)物為微生物所利用。25第 二節(jié) 活性污泥法數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)26莫諾特

13、（Monod）模式方程式研究微生物的比生長速率與底物的濃度之間的關(guān)系探討微生物生長動力學(xué)27 微生物增長速度和微生物本身的濃度、底物濃度之間的關(guān)系是廢水生物處理中的一個重要課題。有多種模式反映這一關(guān)系。當(dāng)前公認(rèn)的是莫諾特方程式： 式中：S限制微生物增長的底物濃度，mg/L； 微生物比增長速度，即單位生物量的增長速度。maxsSkS K-S Ks SdmaxXdtdX微生物實(shí)際增長模型： 其中max為最大比生長速率(T-1); Ks為微生物生長速率為最大比生長速率1/2時的基質(zhì)濃度(g/L);Kd 為微生物內(nèi)源衰減速率微生物實(shí)際增長模型（考慮衰亡）微生物實(shí)際增長模型（考慮衰亡）29 在生化反應(yīng)中

14、，反應(yīng)速度是指單位時間里底物的減少量、最終產(chǎn)物的增加量或細(xì)胞的增加量。在廢水生物處理中，是以單位時間里底物的減少或細(xì)胞的增加來表示生化反應(yīng)速度。 圖中的生化反應(yīng)可以用下式表示： 即 該式反映了底物減少速率和細(xì)胞增長速率之間的關(guān)系，是廢水生物處理中研究生化反應(yīng)過程的一個重要規(guī)律。 tytdXd1dSd SdXdyPXSzy tytdSddXd及式中：反應(yīng)系數(shù) 又稱產(chǎn)率系數(shù)，mg（生物量）/mg（降解的底物） XK -S) (Ks Y XS dmaxdtdS基質(zhì)降解模型： 其中max為最大比生長速率(T-1); Ks為微生物生長速率為最大比生長速率1/2時的基質(zhì)濃度(g/L);Kd為微生物內(nèi)源衰減

15、速率基質(zhì)降解速率模型基質(zhì)降解速率模型 K -S Ks Y S dmax）（XdtdS31 微生物增長與底物降解的基本關(guān)系式式中： Y產(chǎn)率系數(shù)； Kd內(nèi)源呼吸（或衰減）系數(shù)； X 反應(yīng)器中微生物濃度。微生物凈增長速度；底物利用（或降解）速度；g)dd(tXu)dd(tSXKtSYtXdug)dd()dd(32 在實(shí)際工程中, 產(chǎn)率系數(shù)（微生物增長系數(shù)）Y常以實(shí)際測得的觀測產(chǎn)率系數(shù)（微生物凈增長系數(shù)）Yobs代替。故式 從上式得：式中：為微生物比凈增長速度。 上列諸式表達(dá)了生物反應(yīng)處理器內(nèi), 微生物的凈增長和底物降解之間的基本關(guān)系，亦可稱廢水微生物處理工程基本數(shù)學(xué)模式。XKtSYtXdug)dd(

16、)dd(可改寫為：uobsg)dd()dd(tSYtXdYqK 或dug)d/(d)d/(dKXtSYXtX同理，從式 得：qYobs/qK-dobsYY反應(yīng)器動力學(xué)-物料平衡如何建立物料平衡方程？關(guān)鍵步驟：n第一步：確定處理系統(tǒng)的組成n第二步：必須確定控制單元n第三步：建立某一種物質(zhì)組分物料平衡方程總原則：一個物料方程只能針對一種成分！反應(yīng)器動力學(xué)-物料平衡Q=Qin- Qout + QpQ - 控制單元內(nèi)物質(zhì)累積速率Qin - 物質(zhì)流進(jìn)速率Qout - 物質(zhì)流進(jìn)速率Qp - 物質(zhì)產(chǎn)生速率控制單元內(nèi)某成分物料平衡總方程：QinQoutQp某控制單元內(nèi)某組分物料圖間歇反應(yīng)器動力學(xué)模型Q=Qin

17、- Qout + Qp其中Qin=0, Qout=0以反應(yīng)器中底物降解與微生物生長為例：QinQoutQproduce某控制單元內(nèi)某組分物料圖 Q=Qpl 控制單元內(nèi)只需考慮控制單元內(nèi)只需考慮反應(yīng)器內(nèi)部底物的降解和反應(yīng)器內(nèi)部底物的降解和微生物積累，無外源添加微生物積累，無外源添加或排出?；蚺懦?。間歇反應(yīng)器污染物降解與微生物增長動力學(xué)模型:aaX b)-SKSdtdXmax(微生物增長模型：l 假設(shè)基質(zhì)利用速率和微生物增長速率均符合Monod模型： 其中qmax為最大比基質(zhì)利用速率 (g 基質(zhì)/g 微生物）/T； K為微生物生長速率為最大比生長速率1/2時的基質(zhì)濃度(g/L)； Xa 為微生物濃

18、度(g/L)a maxXSKSqdtdS底物降解模型： 其中max為最大比生長速率(T-1); K為微生物生長速率為最大比生長速率1/2時的基質(zhì)濃度(g/L);b 為微生物內(nèi)源衰減速率非穩(wěn)態(tài)間歇反應(yīng)器動力學(xué)模型l 從底物S降解和微生物Xa增長方程，可以看出兩者均隨 時間t變化，同時又相互依賴a maxXSKSqdtdSaaX b)-SKSdtdXmax(l 由于Monod 方程為非線性方向, 無法得到底物S或微生X 與反應(yīng)t分析解底物降解：微生物增長：間歇反應(yīng)器底物降解動力學(xué)模型求解：l 引入?yún)?shù)Y，即微生物細(xì)胞合成實(shí)際產(chǎn)率(消耗單位底物可合成 的微生物量)maxmaxqYl 假設(shè)條件：微生物

19、衰亡速率忽略（b=0）,在微生物指數(shù)生長期這一 假設(shè)是合適的。可得出任何時刻微生物濃度Xa:Xa=Xa0+Y(S0-S) 代入到底物降方程中，可得到間歇反應(yīng)器中底物降解方程：)(00SSYXSKSqdtdSa maxa maxXSKSqdtdS000000000max1)(11aaaaaLnXYSSXLnYSXKYSYSXLnYYSXKqt根據(jù)邊界條件(S(0)=S0;Xa(0)=Xa0)，可得出污水間歇處理系統(tǒng)中反應(yīng)時間t-底物濃度S函數(shù)關(guān)系圖（S-t關(guān)系太過復(fù)雜）l 污水間歇處理系統(tǒng)中，初始微生物接種濃度 Xa0對微生物 生長和底物降解影響顯著l 接種污泥初始濃度過低，可顯著增加污水凈化所

20、需時間， 從而增大整個反應(yīng)器體積和造價間歇反應(yīng)器底物降解動力學(xué)模型求解：40第三節(jié) 活性污泥法的發(fā)展活性污泥法典型工藝組成典型好氧活性污泥法處理工藝流程典型好氧活性污泥法處理工藝流程工藝主要組成部分及功能l1 1、生化反應(yīng)池、生化反應(yīng)池: :通過生化池中的微生物群落（活性污泥）多通過生化池中的微生物群落（活性污泥）多種物理（吸附、絡(luò)合、沉淀）或生長代謝（主要化能異養(yǎng)、種物理（吸附、絡(luò)合、沉淀）或生長代謝（主要化能異養(yǎng)、化能自養(yǎng)），實(shí)現(xiàn)廢水中有機(jī)物降解去除。化能自養(yǎng)），實(shí)現(xiàn)廢水中有機(jī)物降解去除。l2 2、供氣或曝氣系統(tǒng)、供氣或曝氣系統(tǒng): :由曝氣風(fēng)機(jī)或曝氣器為微生物呼吸作用由曝氣風(fēng)機(jī)或曝氣器為微

21、生物呼吸作用提供足夠的溶解氧，是整個工藝的主要能耗部分。提供足夠的溶解氧，是整個工藝的主要能耗部分。l3 3、沉淀、沉淀/ /回流系統(tǒng)回流系統(tǒng): 1: 1）進(jìn)行泥水分離，保證出水水質(zhì)；）進(jìn)行泥水分離，保證出水水質(zhì)；2 2）保證回流污泥，維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度。保證回流污泥，維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度。43封閉環(huán)流式序批式曝氣池的四種池型推流式曝氣池完全混合式曝氣池活性污泥法曝氣反應(yīng)池的基本形式其他曝氣池基本上是這四種池型的組合或變形441、推流式曝氣池 推流式曝氣池的長寬比一般為510； 進(jìn)水方式不限；出水用溢流堰。1.平面布置 推流式曝氣池的池寬和有效水深之比一般為12。2.橫斷面布置水流：推流

22、型底物濃度分布：進(jìn)口最高，沿池長逐漸降低，出口端最低。理想推流：橫斷面上濃度均勻，縱向無摻混45根據(jù)橫斷面上的水流情況，可分為46推流式曝氣池47推流式曝氣池482.完全混合曝氣池 池 形 根據(jù)和沉淀池的關(guān)系 圓 形 方 形 矩 形 分建式合建式4950 污水與回流污泥在進(jìn)入曝氣池后，立即與池中的混合液完全混合 池中微生物的種類和濃度、底物濃度需氧速率各點(diǎn)相同與推流式不同； 對沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力； 出水水質(zhì)不及傳統(tǒng)法。完全混合法的特征 完 全 混 合 法 51曝氣池的三種池型52機(jī)械曝氣完全混合曝氣池53鼓風(fēng)曝氣完全混合曝氣池54局部完全混合推流式曝氣池553.封閉環(huán)流式反應(yīng)池564.序

23、批式反應(yīng)池（SBR） SBR工藝的基本運(yùn)行模式由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置五個基本過程組成，從污水流入到閑置結(jié)束構(gòu)成一個周期，在每個周期里上述過程都是在一個設(shè)有曝氣或攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)依次進(jìn)行的。 57 (1)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； (2)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； (3)反應(yīng)推動力大,易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì); (4)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； (5)污泥沉淀性能好,SVI值較低,能有效地防止絲狀菌膨脹; (6)該工藝的各操作階段及各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)可通過計(jì)算機(jī)加以控制

24、，便于自控運(yùn)行，易于維護(hù)管理。 序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝與連續(xù)流活性污泥工藝相比的優(yōu)點(diǎn)58 (1)容積利用率低； (2)水頭損失大； (3)出水不連續(xù)； (4)峰值需氧量高； (5)設(shè)備利用率低； (6)運(yùn)行控制復(fù)雜； (7)不適用于大水量。 序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝的缺點(diǎn)59傳統(tǒng)活性污泥法 漸 減 曝 氣分 步 曝 氣完全混合法淺 層 曝 氣深 層 曝 氣高負(fù)荷曝氣或變形曝氣克 勞 斯 法延 時 曝 氣接觸穩(wěn)定法氧 化 溝純 氧 曝 氣活性污泥生物濾池（ABF工藝）吸附生物降解工藝（AB法）序批式活性污泥法（SBR法）二、活性污泥法的發(fā)展和演變有機(jī)物去除和氨氮硝化

25、60一般采用35條廊道。充氧設(shè)備沿池長均勻分布。在推流式的傳統(tǒng)曝氣池中，混合液的需氧量在長度方向是逐步下降的。前半段氧遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，后半段供氧量超過需要，而充氧設(shè)備沿池長均勻分布。易受沖擊負(fù)荷的影響，適應(yīng)水質(zhì)水量變化的能力差：污泥進(jìn)入池后不能立即與混合液充分混合。 1、傳統(tǒng)推流式 61622、漸 減 曝 氣：特征： 充氧設(shè)備沿池長布置與需氧量匹配。節(jié)能63在推流式的傳統(tǒng)曝氣池中，混合液的需氧量在長度方向是逐步下降的。實(shí)際情況是：前半段氧遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，后半段供氧量超過需要。漸減曝氣的目的就是合理地布置擴(kuò)散器，使布?xì)庋爻套兓?，而總的空氣量不變，這樣可以提高處理效率。 漸 減 曝 氣 64特征:把入流的一部

26、分從池端引入到池的中部分點(diǎn)進(jìn)水。優(yōu)點(diǎn)： 均衡了污染負(fù)荷和需氧率 提高了耐沖擊負(fù)荷的能力3、階段曝氣（分步曝氣） 階段曝氣示意圖65 部分污水廠只需要部分處理，因此產(chǎn)生了高負(fù)荷曝氣法。 曝氣池構(gòu)造與傳統(tǒng)推流式相同。 曝氣時間比較短，約為1.53h，BOD5處理效率僅約70%75左右。 活性污泥處于旺盛生長期。4.高負(fù)荷曝氣（改良曝氣）66 延時曝氣的特點(diǎn)：曝氣時間很長，達(dá)24h甚至更長，MLSS較高，達(dá)到30006000mg/L；活性污泥在時間和空間上部分處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，剩余污泥主要是一些難于生物降解的微生物內(nèi)源代謝殘留物，少而穩(wěn)定，無需消化，可直接排放；適用于污水量很小的場合，近年來，國內(nèi)小

27、型污水處理系統(tǒng)多有使用。耐沖擊負(fù)荷，無需初沉池，缺點(diǎn)：池體積大，基建費(fèi)運(yùn)行費(fèi)高 5、延 時 曝 氣 6768 6.接 觸 穩(wěn) 定 法（吸附再生法） 混合液曝氣過程中第一階段BOD5的下降是由于吸附作用造成的，對于溶解的有機(jī)物，吸附作用不大或沒有，因此，把這種方法稱為接觸穩(wěn)定法，也叫吸附再生法。69直接用于原污水的處理比用于初沉池的出流處理效果好；可省去初沉池；此方法接觸時間短，氨氮難硝化，不適于處理溶解性有機(jī)污染物廢水，剩余污泥量多。接觸穩(wěn)定法 混合液的曝氣完成了吸附作用，回流污泥的曝氣完成了污泥再生。回流污泥的曝氣使污泥再生曝氣的同時吸附707.吸附生物降解工藝（AB法）71特征：u分為預(yù)處

28、理段、A級和B級三段，無初沉池uA級以高負(fù)荷或超高負(fù)荷運(yùn)行，B級以低負(fù)荷運(yùn)行，A級曝氣池停留時間短，3060min，B級停留時間24h。u該系統(tǒng)不設(shè)初沉池，A級曝氣池是一個開放性的生物系統(tǒng)。A、B兩級各自有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，兩級的污泥互不相混。u處理效果穩(wěn)定，具有抗沖擊負(fù)荷和pH變化的能力。該工藝還可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力進(jìn)行分期建設(shè)。7.吸附生物降解工藝（AB法）72 8. 完 全 混 合 法 長條形池子的完全混合法：在分步曝氣的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步大大增加進(jìn)水點(diǎn)，同時相應(yīng)增加回流污泥并使其在曝氣池中迅速混合，長條形池子中也能做到完全混合狀態(tài)。7374 （1）池液中各個部分的微生物種類和數(shù)量基本相同，生

29、活環(huán)境也基本相同。 （2）入流出現(xiàn)沖擊負(fù)荷時，池液的組成變化也較小，因?yàn)轶E然增加的負(fù)荷可為全池混合液所分擔(dān)，而不是像推流中僅僅由部分回流污泥來承擔(dān)。完全混合池從某種意義上來講，是一個大的緩沖器和均和池，在工業(yè)污水的處理中有一定優(yōu)點(diǎn)。（3）池液里各個部分的需氧量比較均勻。 完全混合法的特征 完 全 混 合 法 75 9.深 層 曝 氣 深井曝氣法處理流程深井曝氣池簡圖76一般深層曝氣池直徑約16m，水深約1020m。但深井曝氣法深度可達(dá)150300m，節(jié)省了用地面積。在深井中可利用空氣作為動力，促使液流循環(huán)。深井曝氣法中，活性污泥經(jīng)受壓力變化較大，實(shí)踐表明這時微生物的活性和代謝能力并無異常變化，

30、但合成和能量分配有一定的變化。深井曝氣池內(nèi)，氣液紊流大，液膜更新快，促使KLa值增大，同時氣液接觸時間延長，溶解氧的飽和度也隨深度的增加而增加。需解決的問題：當(dāng)井壁腐蝕或受損時，污水可能會通過井壁滲透，污染地下水。 深 層 曝 氣 普通曝氣池經(jīng)濟(jì)深度：56m，占地面積大。77 純氧代替空氣，可以提高生物處理的速度。純氧曝氣池的構(gòu)造見右圖。 10.純氧曝氣 缺點(diǎn)：純氧發(fā)生器容易出現(xiàn)故障，裝置復(fù)雜，運(yùn)轉(zhuǎn)管理較麻煩。 在密閉的容器中，溶解氧的飽和度可提高，氧溶解的推動力也隨著提高，氧傳遞速率增加了，因而處理效果好，污泥的沉淀性也好。純氧曝氣并沒有改變活性污泥或微生物的性質(zhì)，但使微生物充分發(fā)揮了作用。

31、7879u氧化溝是延時曝氣法的一種特殊形式，它的池體狹長，池深較淺，在溝槽中設(shè)有表面曝氣裝置。u曝氣裝置的轉(zhuǎn)動，推動溝內(nèi)液體迅速流動，具有曝氣和攪拌兩個作用，溝中混合液流速約為0.30.6m/s，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。5 15min完成一次循環(huán)。u廊道水流呈推流式，但總體接近完全混合反應(yīng)器 12. 氧 化 溝 8081 13.淺 層 曝 氣 特點(diǎn)：氣泡形成和破裂瞬間的氧傳遞速率是最大的。在水的淺層處用大量空氣進(jìn)行曝氣，就可以獲得較高的氧傳遞速率。 1953年派斯維爾（Pasveer）的研究：氧在10靜止水中的傳遞特征，如下圖所示。82 淺 層 曝 氣 擴(kuò)散器的深度以在水面以下0.60.8m范圍

32、為宜，可以節(jié)省動力費(fèi)用，動力效率可達(dá)1.82.6kg（O2） / kWh?？梢杂靡话愕碾x心鼓風(fēng)機(jī)。淺層曝氣與一般曝氣相比，空氣量增大，但風(fēng)壓僅為一般曝氣的1/41/6左右，約10kPa，故電耗略有下降。曝氣池水深一般34m，深寬比1.01.3，氣量比3040m3/（m3 H2O.h）。淺層池適用于中小型規(guī)模的污水廠。由于布?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)行維修上的困難，沒有得到推廣利用。8314.活性污泥生物濾池（ABF工藝） 上圖為ABF的流程，在通常的活性污泥過程之前設(shè)置一個塔式濾池，它同曝氣池可以是串聯(lián)或并聯(lián)的。84塔式濾池濾料表面附著很多的活性污泥，因此濾料的材質(zhì)和構(gòu)造不同于一般生物濾池。濾池也可以看作采用表

33、面曝氣特殊形式的曝氣池，塔是一外置的強(qiáng)烈充氧器。因而ABF可以認(rèn)為是一種復(fù)合式活性污泥法?；钚晕勰嗌餅V池（ABF工藝）8515.序批式活性污泥法（SBR法） SBR工藝的基本運(yùn)行模式由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置五個基本過程組成，從污水流入到閑置結(jié)束構(gòu)成一個周期，在每個周期里上述過程都是在一個設(shè)有曝氣或攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)依次進(jìn)行的。 86 (1)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； (2)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； (3)反應(yīng)推動力大,易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì); (4)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

34、脫氮除磷的效果； (5)污泥沉淀性能好,SVI值較低,能有效地防止絲狀菌膨脹; (6)該工藝的各操作階段及各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)可通過計(jì)算機(jī)加以控制，便于自控運(yùn)行，易于維護(hù)管理。 序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝與連續(xù)流活性污泥工藝相比的優(yōu)點(diǎn)87 (1)容積利用率低； (2)水頭損失大； (3)出水不連續(xù)； (4)峰值需氧量高； (5)設(shè)備利用率低； (6)運(yùn)行控制復(fù)雜； (7)不適用于大水量。 序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝的缺點(diǎn)88第四節(jié) 氣體傳遞原理和曝設(shè)備 89 活性污泥法的三個要素構(gòu)成活性污泥：引起吸附和氧化分解作用；有機(jī)物：是處理對象，也是微生物的食料；溶解氧：沒有充足的溶解氧

35、，好氧微生物既不能生存，也不能發(fā)揮氧化分解作用。90一、氣體傳遞原理 雙膜理論 認(rèn)為在氣液界面存在著二層做層流流動的膜：氣膜和液膜。 傳質(zhì)阻力僅存于這兩層膜。氣液界面達(dá)到平衡態(tài)，無阻力。 傳質(zhì)推動力氣膜：氧分壓差液膜：氧濃度差 氧的傳質(zhì)阻力主要在液膜上，故液膜內(nèi)的氧的傳質(zhì)是控制步驟。91 在廢水生物處理系統(tǒng)中，氧的傳遞速率可用下式表示： 式中：dM/dt氧傳遞率；M氧的質(zhì)量； D 液膜中氧的擴(kuò)散系數(shù)； A 氣液接觸面的面積； cs 氧在溶液中的飽和濃度； c 溶液中溶解氧的濃度。而dM=Vdc，V為液相主體體積，則上式可改寫成：)(ddLsccDAtM)(ddsLccVAKtc為液膜中氧分子的

36、傳質(zhì)系數(shù)。LDKLVAKKLLa表示氧分子的總傳質(zhì)系數(shù)。tcdd為氧轉(zhuǎn)移速率液相中溶解氧濃度變化速率氧傳遞率：單位時間通過氣液界面的氧的質(zhì)量LDKLVAKKLLa92由此上式變?yōu)椋?將上式進(jìn)行積分，可求得總的傳質(zhì)系數(shù)： KLa值受污水水質(zhì)的影響，把用于清水測出的值用于污水，要采用修正系數(shù)，同樣清水的cs值要用于污水要乘以系數(shù)，因而上式變?yōu)椋菏街校?(ddcsLaccKt)()()()(ssLaLa清水污水清水污水ccKKc1，c2t1，t2時溶液中氧的濃度。c)(cKdtdcsLa1S2S12Lalg13 . 2ccccttK93VADVAKKLLLa)(ddsLaccKtc94 二、氧氣轉(zhuǎn)移

37、影響因素 （1）污水水質(zhì) 污水中的雜質(zhì)對氧氣的轉(zhuǎn)移以及溶解度有一定影響，如表面活性物質(zhì)會形成一層膜，增加楚地阻力所以引入小于1的修正系數(shù)，則有： )(ddcsLaccKt95 （2）水溫）水溫 水溫上升，水的粘度降低，液膜厚度減小，水溫上升，水的粘度降低，液膜厚度減小，Kla值值增高；增高； 氧氣在水中的溶解度隨溫度上升而降低。氧氣在水中的溶解度隨溫度上升而降低。 溫度對氧氣轉(zhuǎn)移有二種相反的影響，但不能相互溫度對氧氣轉(zhuǎn)移有二種相反的影響，但不能相互抵消，抵消， 總體上，低溫有利于氧氣的轉(zhuǎn)移?？傮w上，低溫有利于氧氣的轉(zhuǎn)移。9697曝氣的作用與曝氣方式 曝氣方式：1.鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)2.機(jī)械曝氣裝置：

38、縱軸表面曝氣機(jī)、橫軸表面曝氣器3.鼓風(fēng)+機(jī)械曝氣系統(tǒng)4.其他：富氧曝氣、純氧曝氣9899微孔曝氣設(shè)備100微孔曝氣盤 101微孔曝氣管 102微孔曝氣管103微孔曝氣設(shè)備測試 104微孔曝氣設(shè)備安裝 105微孔曝氣設(shè)備的運(yùn)行狀況 106可變微孔曝氣器安裝107108機(jī)械曝氣：表面曝氣機(jī) 109機(jī)械曝氣：表面曝氣機(jī) 曝氣的效率取決于：曝氣機(jī)的性能曝氣池的池形倒傘形平板形泵 形 這類曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)動軸與水面平行,主要用于氧化溝 。豎式曝氣機(jī)臥式曝氣刷110曝氣轉(zhuǎn)刷111112測試中的曝氣轉(zhuǎn)碟113第五節(jié) 去除有機(jī)污染物的活性污 泥法過程設(shè)計(jì)114活性污泥系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì) 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：根據(jù)進(jìn)出水質(zhì)的要求確

39、定以下內(nèi)容 （1） 工藝流程選擇； （2） 曝氣池容積和構(gòu)筑物尺寸的確定； （3）二沉池澄清區(qū)、污泥區(qū)的工藝設(shè)計(jì)； （4） 供氧系統(tǒng)設(shè)計(jì)：供氧量、曝氣設(shè)備選擇； （5）污泥回流設(shè)備設(shè)計(jì)：剩余污泥量。 主要依據(jù)：水質(zhì)水量資料 生活污水或生活污水為主的城市污水：成熟設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 工業(yè)廢水：試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)參數(shù)115污泥泥齡法一、曝氣池容積的設(shè)計(jì)計(jì)算：純經(jīng)驗(yàn)方法有機(jī)物負(fù)荷法 由于當(dāng)前兩種形式的曝氣池實(shí)際效果差不多，因而完全混合的計(jì)算模式也可用于推流式曝氣池的計(jì)算。 116有機(jī)物負(fù)荷的兩種表示方法活性污泥負(fù)荷LS（簡稱污泥負(fù)荷）曝氣區(qū)容積負(fù)荷LV（簡稱容積負(fù)荷）117118 定義：指單位質(zhì)量活性污泥（干重）在

40、單位時間內(nèi)所能夠接受，并將其降解到某一規(guī)定額數(shù)的BOD5量，即:式中：Ls污泥負(fù)荷率,kg BOD5/（kgMLVSSd）; Q與曝氣時間相當(dāng)?shù)钠骄M(jìn)水流量，m3/d； S0曝氣池進(jìn)水的平均BOD5值，mg/L； X曝氣池中的污泥濃度，MLSS或MLVSS，mg/L1) 污泥負(fù)荷（污泥負(fù)荷率）XVSQMFL0S)()(微生物的總量基質(zhì)的總投加量119（1）含義： 對于一定量的基質(zhì)，達(dá)到一定處理效率所需要的微生物的量; 對于一定進(jìn)水濃度的污水（S0）只有合理選擇污泥濃度（X）和恰當(dāng)?shù)奈勰嘭?fù)荷Ls才能達(dá)到指定的處理效率； 污泥負(fù)荷決定活性污泥的生長階段；Ls決定活性污泥的凝聚、沉降和系統(tǒng)的處理效率

41、。 【1】 污泥負(fù)荷XVSQMFL0S)()(微生物的總量基質(zhì)的總投加量120(2) 曝氣池容積計(jì)算XVSQMFL0S)()(微生物的總量基質(zhì)的總投加量XLSSQVSe0）（ 由Ls的定義式 按室外排水規(guī)范的規(guī)定式中： Se曝氣池出水的平均BOD5值，mg/L； X曝氣池中的污泥濃度，MLSS或MLVSS，mg/L121指曝氣池的單位容積，在單位時間內(nèi)所能夠接受，并將其降解到某一規(guī)定額數(shù)的BOD5的質(zhì)量，即:式中：Lv容積負(fù)荷，kg (BOD5)/(m3d)?！?】容積負(fù)荷V00VLQSVVQSL實(shí)際計(jì)算: 對于某些工業(yè)污水，試驗(yàn)確定X、 Ls、Lv 污泥負(fù)荷法應(yīng)用方便，但需要一定的經(jīng)驗(yàn)。第七

42、節(jié)第七節(jié) 活性污泥法系統(tǒng)活性污泥法系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的深化設(shè)計(jì)方法的深化122v水質(zhì)特征的表征1、污水中C成分分析2、污水中N的組成3、污水中固體顆粒組成v 活性污泥法模型123124第九節(jié) 活性污泥法系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行與管理125l水力負(fù)荷l有機(jī)負(fù)荷l微生物濃度l曝氣時間l微生物平均停留時間（MCRT）l氧傳遞速率l回流污泥濃度l污泥回流比l曝氣池的構(gòu)造lpH和堿度l溶解氧濃度l污泥膨脹及其控制126流向污水廠的流量變化 一、水 力 負(fù) 荷 一天內(nèi)的流量變化隨季節(jié)的流量變化雨水造成的流量變化泵的選擇不當(dāng)造成的流量變化127水力負(fù)荷的變化影響活性污泥法系統(tǒng)的曝氣池和二次沉淀池。當(dāng)流量增大時，污水在曝氣池

43、內(nèi)的停留時間縮短，影響出水質(zhì)量，同時影響曝氣池的水位。若為機(jī)械表面曝氣機(jī)，由于水面的變化，它的運(yùn)行就變得不穩(wěn)定。對二次沉淀池造成水力沖擊影響。 一、水 力 負(fù) 荷 128 二、有機(jī)負(fù)荷率N 污泥負(fù)荷率N和MLSS的設(shè)計(jì)值采用得大一些，曝氣池所需的體積可以小一些。但出水水質(zhì)要降低，而且使剩余污泥量增多，增加了污泥處置的費(fèi)用和困難，同時，整個處理系統(tǒng)較不耐沖擊，造成運(yùn)行中的困難。為避免剩余污泥處置上的困難和保持污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，可以采用低的污泥負(fù)荷率（0.1），把曝氣池建得很大，這就是延時曝氣法。 曝氣區(qū)容積的計(jì)算，設(shè)計(jì)中要考慮的主要問題是如何確定污泥負(fù)荷率N和MLSS的設(shè)計(jì)值。 129 三

44、、微生物濃度 在設(shè)計(jì)中采用高的MLSS并不能提高效益，原因如下： 其一，污泥量并不就是微生物的活細(xì)胞量。曝氣池污泥量的增加意味著泥齡的增加，泥齡的增加就使污泥中活細(xì)胞的比例減小。 其二，過高的微生物濃度使污泥在后續(xù)的沉淀池中難以沉淀，影響出水水質(zhì)。 其三，曝氣池污泥的增加，就要求曝氣池中有更高的氧傳遞速率，否則，微生物就受到抑制，處理效率降低。采用一定的曝氣設(shè)備系統(tǒng)，實(shí)際上只能夠采用相應(yīng)的污泥濃度，MLSS的提高是有限度的。130 四、曝 氣 時 間 在通常情況下，城市污水的最短曝氣時間為3h，這與滿足曝氣池需氧速率有關(guān)。 當(dāng)曝氣池做得較小時，曝氣設(shè)備是按系統(tǒng)的負(fù)荷峰值控制設(shè)計(jì)的。這樣，在非高

45、峰時間，供氧量過大，造成浪費(fèi)，設(shè)備的能力不能得到充分利用。 若曝氣池做得大些，可降低需氧速率，同時由于負(fù)荷率的降低，曝氣設(shè)備可以減小，曝氣設(shè)備的利用率得到提高。 131五、微生物平均停留時間(MCRT)(又稱泥齡) 每日排放的剩余污泥量工作著的活性污泥總量微生物平均停留時間 微生物平均停留時間至少等于水力停留時間，此時，曝氣池內(nèi)的微生物濃度很低，大部分微生物是充分分散的。 微生物的停留時間應(yīng)足夠長，促使微生物能很好地絮凝，以便重力分離，但不能過長，過長反而會使絮凝條件變差。 微生物平均停留時間還有助于說明活性污泥中微生物的組成。世代時間長于微生物平均停留時間的那些微生物幾乎不可能在該活性污泥中

46、繁殖。 132 六、氧 傳 遞 速 率 氧傳遞速率要考慮二個過程要提高氧的傳遞速率氧傳遞到水中氧真正傳遞到微生物的膜表面必須有充足的氧量必須使混合液中的懸浮固體保持懸浮狀態(tài)和紊動條件133七、回流污泥濃度 回流污泥濃度是活性污泥沉降特性和回流污泥回流速率的函數(shù)。 按右圖進(jìn)行物料衡算，可推得下列關(guān)系式：式中：X曝氣池中的MLSS,mg/L;XR回流污泥的懸浮固體濃度,mg/L;R污泥回流比。 根據(jù)上式可知，曝氣池中的MLSS不可能高于回流污泥濃度，兩者愈接近，回流比愈大。限制MLSS值的主要因素是回流污泥的濃度。 RR()1RQXQRQ XRXXR134 衡量活性污泥的沉降濃縮特性的指標(biāo)，它是指曝氣池混合液沉淀30min后，每單位質(zhì)量干泥形成的濕泥的體積，常用單位是mL/g。 （