第四章-污水的好氧生物處理--活性污泥法1課件

1、第四章 污水的好氧生物處理 活性污泥法 Activated Sludge Process廢水好氧生物處理中有機物的代謝途徑內(nèi)源呼吸產(chǎn)物 + 能量(CO2、H2O、NH3、SO42-)污水中的可降解有機物新細(xì)胞物質(zhì)（C5H7NO2）代謝產(chǎn)物 (CO2、H2O、NH3、SO42-)(1/3)分解代謝(2/3)合成代謝+ 異養(yǎng)微生物O2 能量凈增細(xì)胞物質(zhì)內(nèi)源呼吸80%20%內(nèi)源呼吸殘留物O2無機代謝產(chǎn)物少量能量剩余污泥主要內(nèi)容活性污泥法基本概念活性污泥基本性能氣體傳遞原理和曝氣池活性污泥法的發(fā)展和演變活性污泥法的設(shè)計計算活性污泥法系統(tǒng)設(shè)計和運行中的一些重要問題二次沉淀池4.1 基本概念活性污泥的發(fā)現(xiàn)

2、1912年開始，污水曝氣產(chǎn)生懸浮狀態(tài)褐色絮狀污泥活性污泥組成：細(xì)菌、真菌、原生動物和后生動物1916年第一個活性污泥法污水處理廠城市污水處理最廣泛應(yīng)用的方法活性污泥法的實質(zhì)：天然水體自凈作用的人工化和強化5 A細(xì)菌：是活性污泥凈化功能最活躍的成分 主要菌種有： 動膠桿菌屬、假單胞菌屬、微球菌屬、黃桿菌屬、芽胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、無色桿菌屬等 特征： 1）多屬好氧和兼性異養(yǎng)型的原核細(xì)菌； 2）在有氧條件下，具有較強的分解有機物的功能； 3）具有較高的增殖速率，其世代時間為2030分鐘； 4）其中的動膠桿菌具有將大量細(xì)菌結(jié)成為“菌膠團”的功能。 活性污泥中的微生物 B 其他微生物原生動物活性污泥中

3、的原生動物活性污泥中的原生動物活性污泥中的原生動物活性污泥中的原生動物11 活性污泥系統(tǒng)啟動初期，游離細(xì)菌居多，原生動物肉足蟲（如變形蟲）游泳型纖毛蟲（如豆形蟲、草履蟲）。 菌膠團培育成熟，細(xì)菌多“聚居”在活性污泥上，處理水水質(zhì)良好；原生動物以帶柄固著型的纖毛蟲（如鐘蟲、等枝蟲等）為主。 原生動物能不斷攝食水中的游離細(xì)菌，起到進一步凈化水質(zhì)的作用。 后生動物（主要指輪蟲）在活性污泥中是不經(jīng)常出現(xiàn)的，僅在處理水質(zhì)優(yōu)異的完全氧化型活性污泥系統(tǒng)（如延時曝氣）中出現(xiàn)，因此，輪蟲出現(xiàn)是水質(zhì)非常穩(wěn)定的標(biāo)志。后生動物 活性污泥的增殖曲線 適應(yīng)期：是活性污泥微生物對于新的環(huán)境條件、污水中有機物污染物的種類等的

4、一個短暫的適應(yīng)過程；經(jīng)過適應(yīng)期后，微生物從數(shù)量上可能沒有增殖，但發(fā)生了一些質(zhì)的變化：a.菌體體積有所增大；b.酶系統(tǒng)也已做了相應(yīng)調(diào)整；c.產(chǎn)生了一些適應(yīng)新環(huán)境的變異；等等。 BOD5、COD等各項污染指標(biāo)可能并無較大變化。 活性污泥的增殖曲線 對數(shù)增長期：F/M值高(2.2)，所以有機底物非常豐富，營養(yǎng)物質(zhì)不是微生物增殖的控制因素；微生物的增長速率與基質(zhì)濃度無關(guān)，呈零級反應(yīng)，它僅由微生物本身所特有的最小世代時間所控制，即只受微生物自身的生理機能的限制；微生物以最高速率對有機物進行攝取，也以最高速率增殖，而合成新細(xì)胞；此時的活性污泥具有很高的能量水平，其中的微生物活動能力很強，導(dǎo)致污泥質(zhì)地松散，

5、不能形成較好的絮凝體，污泥的沉淀性能不佳；活性污泥的代謝速率極高，需氧量大；一般不采用此階段作為運行工況，但也有采用的，如高負(fù)荷活性污泥法?；钚晕勰嗟脑鲋城€ 穩(wěn)定期：F/M值下降到一定水平后，有機底物的濃度成為微生物增殖的控制因素；微生物的增殖速率與殘存的有機底物呈正比，為一級反應(yīng)；有機底物的降解速率也開始下降；微生物的增殖速率在逐漸下降，直至在本期的最后階段下降為零，但微生物的量還在增長；活性污泥的能量水平已下降，絮凝體開始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均較好；由于殘存的有機物濃度較低，出水水質(zhì)有較大改善，并且整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定；一般來說，大多數(shù)活性污泥處理廠是將曝氣池的運行工況控制

6、在這一范圍內(nèi)的。 活性污泥的增殖曲線 內(nèi)源呼吸期：內(nèi)源呼吸的速率在本期之初首次超過了合成速率，因此從整體上來說，活性污泥的量在減少，最終所有的活細(xì)胞將消亡，而僅殘留下內(nèi)源呼吸的殘留物，而這些物質(zhì)多是難于降解的細(xì)胞壁等；污泥的無機化程度較高，沉降性能良好，但凝聚性較差；有機物基本消耗殆盡，處理水質(zhì)良好；一般不用這一階段作為運行工況，但也有采用，如延時曝氣法?；钚晕勰嗟脑鲋城€ 活性污泥的增殖狀況，主要是由F/M值所控制； 處于不同增殖期的活性污泥，其性能不同，出水水質(zhì)也不同； 通過調(diào)整F/M值，可以調(diào)控曝氣池的運行工況，達(dá)到不同的出水水質(zhì)和不同性質(zhì)的活性污泥； 活性污泥法的運行方式不同，其在增殖

7、曲線上所處位置也不同。活性污泥增殖規(guī)律的應(yīng)用 活性污泥的性質(zhì)及性能指標(biāo)1、物理性質(zhì)： “菌膠團”“生物絮凝體” 顏色：褐色、（土）黃色、鐵紅色 氣味：泥土味（城市污水） 比重：略大于1 （1.0021.006） 粒徑：0.020.2 mm 比表面積：20100cm2/ml 活性污泥的性質(zhì)及性能指標(biāo)2、生化性能： 活性污泥的含水率： 99.299.8% 其中固體物質(zhì)的組成： 1）活細(xì)胞（Ma）： 2）微生物內(nèi)源代謝的殘留物（Me）： 3）吸附的原廢水中難于生物降解的有機物（Mi） 4）無機物質(zhì)（Mii）：有機物7585%活性污泥的性能指標(biāo)：污泥濃度3. 混合液懸浮固體濃度（MLSS）：（Mixe

8、d Liquor Suspended Solids） MLSS = Ma + Me + Mi + Mii 單位： mg/L 或 g/m3 4. 混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS） （Mixed Liquor Volatile Suspended Solids） MLVSS = Ma + Me + Mi 單位： mg/L 或 g/m3在條件一定時， 較穩(wěn)定；對于處理城市污水的活性污泥系統(tǒng)，一般為0.750.85活性污泥的性能指標(biāo)：5 污泥沉降比（SV） （Sludge Volume）定義：將曝氣池中的混合液在量筒中靜置30分鐘，其沉淀污泥與原混合液的體積比，一般以%表示；功能：能相對地反映污

9、泥數(shù)量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及時發(fā)現(xiàn)早期的污泥膨脹；正常范圍： 2030% 活性污泥的性能指標(biāo)：6 污泥體積指數(shù)（SVI） （Sludge Volume Index）定義：曝氣池出口處混合液經(jīng)30分鐘靜沉后，每g干污泥所形成的污泥體積，( ml/g) 功能：能更準(zhǔn)確地評價污泥的凝聚性能和沉降性能， 其值過低，說明泥粒小，密實，無機成分多； 其值過高，說明其沉降性能不好，將要或已經(jīng)發(fā)生膨脹；正常范圍： 50150 ml/g（處理城市污水時）活性污泥去除有機物是分三階段進行吸附階段 污泥具有巨大的表面積，表面上含有多糖類黏性物質(zhì)，使活性污泥具有很好的吸附性能。污水與活性污泥混

10、合后，污水中的固體有機物等污染物首先被吸附轉(zhuǎn)移到活性污泥表面。穩(wěn)定階段 （降解階段） 吸附轉(zhuǎn)移到活性污泥表面的污染物被微生物分解轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等簡單化合物及自身細(xì)胞?；炷A段 曝氣池中的混合液進入二沉池后，活性污泥顆粒和游離微生物等固形物在微生物釋出的羥基丁酸和黏性物質(zhì)等的作用下，相互凝聚形成大顆粒絮體。吸附和穩(wěn)定在曝氣池中完成，而混凝則在二沉池進行污水中有機物的降解過程回流污泥二次沉淀池廢水曝氣池初次沉淀池出水空氣剩余活性污泥傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程：曝氣池(Aeration tank)： 在池中使廢水中的有機污染物質(zhì)與活性污泥充分接觸，并吸附和氧化分解有機污染物質(zhì)。曝氣系統(tǒng)(Air t

11、ransfer system)：供給曝氣池生物反應(yīng)所需的氧氣，并起混合攪拌作用。二次沉淀池(secondary settling tank)： 用以分離曝氣池出水中的活性污泥。污泥回流系統(tǒng)(sludge return system) ：把二次沉淀池中的一部分沉淀污泥再回流到曝氣池，以供應(yīng)曝氣池賴以進行生化反應(yīng)的微生物。剩余污泥排放系統(tǒng)(waste sludge discharge system)： 曝氣池內(nèi)污泥不斷增殖，增殖的污泥作為剩余污泥從剩余污泥排放系統(tǒng)中排出?；钚晕勰喾ǖ幕窘M成曝氣池的類型曝氣池的分類：根據(jù)曝氣池內(nèi)的運行方式，可分為連續(xù)運行與間歇運行兩種；根據(jù)曝氣池內(nèi)的流態(tài)，可分為推

12、流式、完全混合式和封閉環(huán)流式三種；根據(jù)曝氣方式，可分為鼓風(fēng)曝氣池、機械曝氣池以及二者聯(lián)合使用的機械-鼓風(fēng)曝氣池； 根據(jù)曝氣池的形狀，可分為長方廊道形、圓形、方形以及環(huán)狀跑道形等四種；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。推流式曝氣池(Plug-flow reactor)回流活性污泥二沉池出水進水初沉池曝氣池剩余污泥初沉污泥推流式曝氣池(Plug-flow reactor)呈長方形；廊道的長度可達(dá)100m，但以5070m之間為宜；長度應(yīng)是寬度的510倍；寬度與有效水深之比為1-2；從池首到池尾，微生物的組成與數(shù)量、基質(zhì)的組成與數(shù)量等都在連續(xù)地變化；有機物的降解速

13、率、耗氧速率也都連續(xù)地變化；活性污泥在池內(nèi)是按增長曲線的一個線段進行增長； 一般呈廊道型，可有單廊道、雙廊道、三廊道和五廊道等。完全混合式曝氣池(Complete-mix reactor )回流活性污泥二沉池出水進水初沉池曝氣池剩余污泥初沉污泥完全混合式曝氣池(Complete-mix reactor )廢水一進入曝氣池，即與池內(nèi)原有混合液充分混合；混合液組成、微生物組成與數(shù)量等完全均勻一致； 有機物的降解速率、耗氧速率等在池內(nèi)各部位都是不變的； 封閉環(huán)流式反應(yīng)池（Closed Loop Reactor）回流活性污泥二沉池出水進水曝氣池剩余污泥結(jié)合了推流和完全混合兩種流態(tài)的特點。污水進水反應(yīng)池

14、與反應(yīng)池中的混合液迅速混合后，在封閉的溝渠中進行循環(huán)流動。流速一般為0.25-0.35m/s，完成一個循環(huán)所需時間為5-15min，污水在反應(yīng)器內(nèi)停留10-24小時（循環(huán)40-300次）。封閉環(huán)流式反應(yīng)池（CLR）序批式反應(yīng)池（Sequencing Batch Reactor）反應(yīng)（曝氣）沉淀出水進水閑置反應(yīng)（曝氣）5個不同階段Aeration/reaction FillDecantSettleIdle 高碑店污水處理廠的工藝流程與平面布置初沉池曝氣池二期曝氣池初沉池二沉池二沉池正在運行的曝氣池 4.2 活性污泥法的發(fā)展和演變傳統(tǒng)活性污泥法；完全混合活性污泥法；吸附再生活性污泥法；延時曝氣活性

15、污泥法；高負(fù)荷活性污泥法；純氧曝氣活性污泥法；氧化溝SBR1 傳統(tǒng)活性污泥法主要特點： a. 曝氣池推流式，廢水濃度從進水端到出水端逐漸下降 b. 沿曝氣池長度方向曝氣量相等。主要問題： a. 池首端供氧速率低于需氧速率易形成缺氧狀態(tài)，不宜采用過高的有機負(fù)荷。 b. 在池末端可能出現(xiàn)供氧速率高于需氧速率的現(xiàn)象，會浪費了動力費用； c. 對沖擊負(fù)荷（有機物濃度突然增高）的適應(yīng)性較弱。怎么解決這些問題？2、完全混合活性污泥法主要特點：a.進水一進入曝氣池，就立即被大量混合液所稀釋，所以對沖擊負(fù)荷有一定的抵抗能力；b.池液中各部分微生物種類和數(shù)量相同，有機物濃度基本相同，需氧速率比較均勻；可以方便地

16、通過對F/M的調(diào)節(jié)，使反應(yīng)器內(nèi)的有機物降解反應(yīng)控制在最佳狀態(tài) ；c. 適合于處理較高濃度的有機工業(yè)廢水。3 吸附再生活性污泥法 又稱生物吸附法或接觸穩(wěn)定法主要特點： 將吸附、降解兩個過程分別控制在不同的反應(yīng)器內(nèi)進行。活性污泥的初期吸附作用曝氣過程降解初期吸附BOD活性污泥的初期吸附作用 在活性污泥系統(tǒng)內(nèi)，在污水開始與活性污泥接觸后的較短時間(1030min)內(nèi)，由于活性污泥具有很大的表面積因而具有很強的吸附能力，因此在這很短的時間內(nèi)，就能夠去除廢水中大量的呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機污染物，使廢水的BOD5值(或COD值)大幅度下降。但不是真正的降解，隨著時間的推移，混合液的BOD5值會回升，再之后

17、，BOD5值才會逐漸下降。活性污泥吸附作用的大小與很多因素有關(guān): 1）廢水的性質(zhì)、特性： 含有較高濃度呈懸浮或膠體狀態(tài)的有機污染物。 2）活性污泥的狀態(tài)： 充分的再生曝氣，一般應(yīng)使活性污泥微生物進入內(nèi)源代謝期，才能使其吸附功能得到恢復(fù)和增強。吸附再生活性污泥法工藝流程回流污泥進水出水吸附池二沉池剩余污泥再生池吸附再生活性污泥法1)主要優(yōu)點：a.廢水與活性污泥在吸附池的接觸時間較短，吸附池容積較小，再生池接納的僅是濃度較高的回流污泥，因此，再生池的容積也是小的。吸附池與再生池容積之和仍低于傳統(tǒng)法曝氣池的容積，建筑費用較低；b.具有一定的承受沖擊負(fù)荷的能力，當(dāng)吸附池的活性污泥遭到破壞時，可由再生池

18、的污泥予以補充。2)主要缺點： 對廢水的處理效果低于傳統(tǒng)法，此外，對溶解性有機物含量較高的廢水，處理效果更差。1)主要特點：曝氣時間長，污泥濃度高，污泥持續(xù)處于內(nèi)源代謝狀態(tài)，剩余污泥少且穩(wěn)定，無需再進行處理；處理出水水質(zhì)穩(wěn)定性較好，對廢水沖擊負(fù)荷有較強的適應(yīng)性； 在某些情況下，可不設(shè)初沉池。2)主要缺點： 池容大、曝氣時間長，占地面積大； 建設(shè)費用和運行費用高；適用條件： 出水水質(zhì)高，小規(guī)模，水量一般在1000m3/d以下。4 延時曝氣活性污泥法5 高負(fù)荷活性污泥法主要特點：a.適用于污水僅需要部分處理的情況，b.有機負(fù)荷率高；曝氣時間短，對廢水的處理效果較低c.在系統(tǒng)和曝氣池的構(gòu)造等方面與傳

19、統(tǒng)法相同。工藝流程純氧進水尾氣出水回流污泥氣體循環(huán)泵氣體分散及攪拌裝置6 純氧曝氣活性污泥法6 純氧曝氣活性污泥法1)主要特點：a. 純氧中氧的分壓比空氣約高5倍，純氧曝氣可大大提高氧的轉(zhuǎn)移效率；b. 氧的轉(zhuǎn)移率可提高到80-90%，而一般的鼓風(fēng)曝氣僅為525%左右；c. 可使曝氣池內(nèi)活性污泥濃度高達(dá)40007000mg/l，能夠大大提高曝氣池的容積負(fù)荷；剩余污泥產(chǎn)量少，SVI值也低，污泥膨脹較少發(fā)生。純氧發(fā)生器管理較復(fù)雜7 氧化溝(Oxidation Ditch)工藝又稱氧化渠或循環(huán)曝氣池，是活性污泥法延時曝氣的一種變形；50年代，荷蘭，Pasveer； 早期：適用于5000m3/d以下，城

20、市污水；目前：各種規(guī)模的城市生活污水或工業(yè)廢水氧化溝的工作原理與特征 1、氧化溝的工藝流程 氧化溝的特征構(gòu)造上的特征 池體狹長，總長可達(dá)幾十米，甚至百米以上，一般呈環(huán)形溝渠狀，平面多為橢圓或圓形；池深一般在25m左右；曝氣裝置多用表面機械曝氣器， 豎軸曝氣器，如：低速曝氣葉輪； 橫軸曝氣器，如：曝氣轉(zhuǎn)刷、曝氣轉(zhuǎn)盤；進、出水裝置簡單。 氧化溝的特征工藝上的特征 氧化溝內(nèi)的流態(tài)呈循環(huán)混合態(tài)（介于完全混合和推流之間）；溝內(nèi)混合液呈推流式快速流動（0.40.5m/s）；進水流量與溝內(nèi)流量相比很小，完全混合；有機負(fù)荷很低，相當(dāng)于延時曝氣法，出水水質(zhì)好；抗沖擊負(fù)荷能力強，對水溫、水質(zhì)、水量等的變動有適應(yīng)性

21、；污泥產(chǎn)率低，剩余污泥產(chǎn)量少；污泥齡長，可達(dá)1530d，為傳統(tǒng)活性污泥法的36倍 ；世代時間很長的細(xì)菌如硝化細(xì)菌能在反應(yīng)器內(nèi)得以生存，從而使氧化溝具有脫氮的功能。 1 Carrousel 式氧化溝2 Orbal 氧化溝3 交替工作氧化溝4 曝氣沉淀一體化氧化溝氧化溝幾種典型的構(gòu)造形式1、Carrousel 式氧化溝Carrousel 式氧化溝又稱平行多渠形氧化溝；是60年代末荷蘭DHV公司開創(chuàng)的。采用豎軸低速表面曝氣器；水深可達(dá)44.5m，溝內(nèi)流速達(dá)0.30.4m/s；混合液在溝內(nèi)每520min循環(huán)一次；溝內(nèi)混合液總量是入流廢水量的3050倍；BOD5去除率可達(dá)95%以上，脫氮率可達(dá)90%，除

22、磷效率可達(dá)50%；應(yīng)用廣泛，最大規(guī)模為650000m3/d；在國內(nèi)主要有昆明蘭花溝污水處理廠、上海龍華肉聯(lián)廠、桂林市東區(qū)廢水廠等。 2、Orbal氧化溝Orbal氧化溝又稱同心圓型氧化溝，其主要特點如下： 圓形或橢圓形的溝渠，能更好地利用水流慣性，可節(jié)省能耗； 多溝串聯(lián)可減少水流短路現(xiàn)象； 最外層第一溝的容積為總?cè)莘e的6070%，其中的DO 接近于零，為反硝化和磷的釋放創(chuàng)造了條件； 第二、三溝的容積分別為總?cè)莘e的2030%和10%，而DO則分別為1和2mg/l； 這種溝渠間的DO濃度差，有利于提高充氧效率；Orbal氧化溝在國內(nèi)的主要工程實例有： 撫順石油二廠廢水處理站(28,800m3/d)

23、； 北京燕山石化公司新建廢水處理廠(60000m3/d)； 成都市天彭鎮(zhèn)污水處理廠。3、交替工作氧化溝 交替工作氧化溝由丹麥Kruger公司所開發(fā)的，有二溝和三溝式兩種形式；其主要特點是其中的每一條溝均交替用做曝氣池和沉淀池，而無需二沉池和污泥回流裝置；但其中的曝氣轉(zhuǎn)刷的利用率較低，D型二溝只有40%，三溝式則提高到了58%；其中的三溝式氧化溝，特點如下： 兩側(cè)的A、C二溝交替地作為曝氣池和沉淀池，而B溝則一直充作曝氣池； 原廢水交替的從A溝和C溝進入，而出水則相應(yīng)地從C溝及A溝流出； 曝氣器的利用率較高(58%)； 交替運行的方式，為脫氮創(chuàng)造了條件，有良好的BOD去除效果和脫氮效果。交替工作

24、氧化溝的主要工程實例： 邯鄲市東污水處理廠(100000m3/d)，三溝； 蘇州市河西污水處理廠(80000m3/d)，三溝； 南通市污水處理廠(25000m3/d)，五溝。 一體化氧化溝是20世紀(jì)80年代由美國開發(fā)的，主要有：側(cè)溝型、BMTS型、船型。4、曝氣沉淀一體化氧化溝正在運行的氧化溝隔墻曝氣轉(zhuǎn)刷Carrousel 氧化溝Orbal氧化溝燕山石化公司第四期廢水處理廠(60000m3/d)； 8 AB法工藝吸附生物降解（Adsorption-Biodegradation）工藝，德國亞琛大學(xué)，Bohnke教授，70年代中期。一、AB法的工藝流程及特征1、工藝流程吸附池曝氣池沉砂池格柵廢水回

25、流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥出水中間沉淀池二次沉淀池A段B段AB法的主要特點 未設(shè)初沉池，由吸附池和中間沉淀池組成的A段為一級處理系統(tǒng)； B段由曝氣池和二沉池組成； A、B兩段各自擁有獨立的污泥回流系統(tǒng)，兩段完全分開，各自有獨特的微生物群體，有利于功能穩(wěn)定。A段的特征不設(shè)初沉池，原廢水中的微生物全部進入吸附池，A段是一個開放性的生物反應(yīng)器；負(fù)荷很高，有利于增殖速度快、適應(yīng)能力強的微生物生長；BOD去除率為4070%，出水可生化性有所提高，有利于B段的繼續(xù)降解；污泥產(chǎn)率較高，吸附能力強；對有機物的去除，吸附作用為主，生物降解占1/3左右。B段的特征來水為A段出水，水質(zhì)、水量較穩(wěn)定；負(fù)荷率為總負(fù)

26、荷率的3060%；污泥齡較長，有利于硝化反應(yīng)。1）A段： 污泥負(fù)荷率 2.06.0kgBOD/kgMLSS.d 水力停留時間（HRT） 30min 污泥齡（c） 0.30.5d 溶解氧（DO） 0.20.7mg/l 2）B段： 污泥負(fù)荷率 0.150.3kgBOD/kgMLSS.d 水力停留時間（HRT）2.03.0h 污泥齡（c）1520d 溶解氧（DO）1.02.0mg/l 二 主要設(shè)計參數(shù)青島海泊河污水處理廠全景吸附池中間沉淀池曝氣池二次沉淀池污泥濃縮池污泥消化池沼氣池A級B級進出水水質(zhì)A段曝氣池： 水力停留時間（t） 0.8h 污泥負(fù)荷 4.0kgBOD5/kgMLSS.d DO 0.

27、5mg/l 均耗氧率 0.38kgO2/kgBOD5 中間沉淀池： 表面水力負(fù)荷 2.0m3/m2.d 停留時間 1.3h B段曝氣池： 水力停留時間（t） 4.2h 污泥負(fù)荷 0.37kgBOD5/kgMLSS.d DO 1.5mg/l 平均耗氧率 0.93kgO2/kgBOD5 二次沉淀池： 表面水力負(fù)荷 1.1m3/m2.d 停留時間 3.9h該廠主要設(shè)計參數(shù)9 間歇式活性污泥法(SBR)工藝序批式間歇反應(yīng)器Sequence Batch ReactorSBRSBR的工作原理SBR的主要反應(yīng)器只有一個曝氣池，同時完成曝氣沉淀等的功能，其運行可以分為五個工序：進水曝氣反應(yīng)沉淀排水等待SBR的

28、工藝流程與特征主要特征：從時間角度來看，是一種較理想的推流式曝氣池；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；不設(shè)污泥回流設(shè)備；耐沖擊負(fù)荷，在多數(shù)情況下，無需設(shè)置調(diào)節(jié)池；SVI值較低，污泥易沉淀，污泥膨脹現(xiàn)象較少；易于維護管理，出水水質(zhì)優(yōu)于連續(xù)式；通過調(diào)節(jié)，可在單一曝氣池內(nèi)完成脫氮和除磷；易于實現(xiàn)自動化控制。SBR系列SBR工藝：間歇式活性污泥法ICEAS工藝：間歇循環(huán)延時曝氣法CASS/CAST工藝：循環(huán)活性污泥法DAT-IAT工藝：連續(xù)進水間歇曝氣法MSBR工藝：改良型間歇式活性污泥法UNITANK工藝：一體化活性污泥法氧化溝型SBR工藝CASS工藝連續(xù)進水鼓風(fēng)機潷水器剩余污泥出

29、水污泥回流主反應(yīng)區(qū)選擇區(qū)接觸區(qū)CASS工藝的特點 與SBR相比，CASS法的優(yōu)點是： a. 反應(yīng)池由預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)組成（1：2：20），對難降解有機物的去除效果更好，同時可抑制污泥膨脹； b.進水過程是連續(xù)的，因此，進水管道上無需電磁閥等控制元件，單個池子可獨立運行；適用大中型污水處理廠。 c.排水是由可升降的堰式潷水器完成的，隨水面逐漸下降，均勻?qū)⑻幚砗蟮那逅懦?，最大限度降低了排水時水流對底部沉淀污泥的擾動。10) 膜生物反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器（Membrane biological reactor）是利用超濾膜代替二沉池進行污泥固液分離的污水處理裝置，為膜分離技術(shù)與活性污泥法的有機結(jié)合。

30、膜生物反應(yīng)器優(yōu)點：容積負(fù)荷高、水力停留時間短；污泥齡較長、剩余污泥量少；避免因為絲狀菌膨脹或其他污泥沉降問題引起的MLSS濃度；在低氧運行時，可以同時進行硝化反硝化;出水水質(zhì)好；污水處理設(shè)施占地面積小?；钚晕勰喾ǖ幕竟に噮?shù)曝氣池沉淀池qv，s0，V，x，qvw，xrqvqvw，xeqvr，xrV：曝氣池容積s0:進水有機物濃度x：曝氣池污泥濃度 xe：沉淀池出水中污泥濃度 xr：回流（排出）污泥濃度qv：曝氣池進水流量qvw：排出剩余污泥流量qvr：回流污泥流量活性污泥法的基本工藝參數(shù)1、曝氣池的有機容積負(fù)荷：單位容積曝氣區(qū)內(nèi)單位時間所能承受的有機物（BOD5）量。 Nv:容積負(fù)荷，kgB

31、OD5/m3*dqv：與曝氣時間相當(dāng)?shù)钠骄M水流量，m3/ds0:曝氣池進水的有機物濃度（BOD5）， mg/L2、 曝氣池的活性污泥負(fù)荷率：單位重量活性污泥在單位時間內(nèi)所能承受的BOD5的量Ns：污泥負(fù)荷，kgBOD5/kgMLSS*dX：曝氣池污泥濃度，mg/L3、曝氣池的水力停留時間（HRT、Hydraulic Retention Time）：污水在曝氣池中的停留時間 4、曝氣池的污泥停留時間（SRT，Sludge Retention Time、c）：曝氣池中污泥全部更新一次所需要時間（h）（d）5、污泥回流比：曝氣池中回流污泥的流量與進水流量的比值。 R=qvr/qv各種活性污泥法的設(shè)

32、計參數(shù)（處理城市污水，僅為參考值）1、氧轉(zhuǎn)移的理論基礎(chǔ)：Fick定律雙膜理論4.3 氣體傳遞原理和曝氣池Fick定律氧的傳遞是一個擴散過程 曝氣過程中，空氣中的氧從氣相中被轉(zhuǎn)移或傳遞到廢水的液相中，是一個氧在氣液兩相之間的擴散過程，即氣相中的氧通過氣液界面擴散到液相主體中。擴散過程的基本定律Fick定律； Fick定律認(rèn)為：擴散過程的推動力是物質(zhì)在界面兩側(cè)的濃度差，被擴散的物質(zhì)分子會從濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)擴散、轉(zhuǎn)移。Fick定律式中： vd 物質(zhì)的擴散速率，即單位時間內(nèi)單位斷面上通過的物質(zhì)的量； DL 擴散系數(shù)，表示物質(zhì)在某種介質(zhì)中的擴散能力，主要取決于 擴散物質(zhì)和介質(zhì)的特性及溫度； C

33、 物質(zhì)濃度； y 擴散過程的長度 dC/dy 濃度梯度，即單位長度上的濃度變化值。 物質(zhì)的擴散速率與濃度梯度呈正比關(guān)系。Fick定律 如果以M表示在單位時間t內(nèi)通過界面擴散的物質(zhì)數(shù)量，以A表示界面面積，則有：氧轉(zhuǎn)移的“雙膜理論” 邊界層紊流紊流層流層流ygCLCiPiPg液膜氣膜氣相主體液相主體yl對流擴散對流擴散分子擴散對于難溶于水的氧來說，分子擴散的阻力大于對流擴散，傳質(zhì)的阻力主要集中在氣膜和液膜上；在氣膜中存在著氧分壓梯度，而液膜中同樣也存在著氧的濃度梯度，由此形成了氧轉(zhuǎn)移的推動力1923年，Lewis & Whitman氧轉(zhuǎn)移的雙膜理論模式圖邊界層紊流紊流層流層流ClPiPg液膜氣膜氣

34、相主體液相主體yl對流擴散對流擴散分子擴散CsCs：與氣相主體中氧分壓相當(dāng)?shù)娘柡腿芙庋鯘舛?；CL：液相主體中所要求的溶解氧濃度氧轉(zhuǎn)移過程中的傳質(zhì)推動力就可以認(rèn)為主要是界面上的飽和溶解氧濃度值(Cs)與液相主體中的溶解氧濃度值(CL)之差。雙膜理論設(shè)液膜厚度為yl，因此在液膜內(nèi)溶解氧濃度的梯度為：式中: dM/dt 氧傳遞速率，kgO2/h； DL氧分子在液膜中的擴散系數(shù)，m2/h； A 氣、液兩相接觸界面面積，m2； (CsCL)/yL在液膜內(nèi)溶解氧的濃度梯度，kgO2/m3.m；雙膜理論設(shè)液相主體的容積為V(m3)，并用其除以上式，則得：式中: dC/dt 液相主體溶解氧濃度變化速率(或氧轉(zhuǎn)

35、移速率)，kgO2/m3.h； KL液膜中氧分子傳質(zhì)系數(shù)，m/h。雙膜理論由于氣液界面的面積難于計量，一般以氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（KLa）代替 ： 式中： KLa氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，h-1， KLa值表示在曝氣過程中氧的總傳遞性，當(dāng)傳遞過程中阻力大，則KLa值低，反之則KLa值高。其倒數(shù)1/KLa的單位為（h），它所表示的是曝氣池中溶解氧濃度從CL提高到Cs所需要的時間。提高充氧速率的途徑為了提高dC/dt值，可以從兩方面考慮：提高KLa值：加強液相主體的紊流程度，降低液膜厚度；加速氣、液界面的更新；增大氣、液接觸面積等。提高Cs值：提高氣相中的氧分壓，如純氧曝氣、深井曝氣等。氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)（ KLa ）的求

36、定 式中：C0當(dāng) t = 0時，液體主體中的溶解氧濃度(mg/l)； Ct當(dāng) t = t 時，液體主體中的溶解濃度(mg/l)； Cs液相主體中的飽和溶解氧濃度(mg/l)。 測定KLa值的方法與步驟： 投加Na2SO3和CoCl2，脫除水中的溶解氧； 當(dāng)溶解氧完全脫除后，開始曝氣充氧，并測定水中溶解氧隨時間的變化情況； 計算、繪圖。tKLa/2.30曝氣設(shè)備1曝氣裝置的分類 曝氣裝置，又稱為空氣擴散裝置，是活性污泥處理系統(tǒng)的重要設(shè)備，可以實現(xiàn)充氧和攪動混合兩大作用。按曝氣方式可以將其分為鼓風(fēng)曝氣裝置和表面（機械）曝氣裝置兩種。衡量曝氣設(shè)備的技術(shù)性能指標(biāo)1氧的利用率（EA）：又稱氧轉(zhuǎn)移效率，是

37、指通過鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量占總供氧量的百分比（%） ；2充氧能力（R0）：通過表面機械曝氣裝置在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量（kgO2/h） ；3動力效率（Ep）：每消耗1度電轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量（kgO2/kw.h） 。1和3用于鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)，2和3用于機械曝氣系統(tǒng)。2鼓風(fēng)曝氣裝置鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)由空氣凈化器、鼓風(fēng)機、空氣輸送管道以及曝氣裝置所組成。鼓風(fēng)曝氣裝置可分為：（微）小氣泡型微孔曝氣頭中氣泡型大氣泡型水力剪切型水力沖擊型a.（微）小氣泡型曝氣裝置由微孔透氣材料（陶土、氧化鋁、氧化硅或尼龍等）制成的擴散板、擴散盤和擴散管等；氣泡直徑在2mm以下（在200m以下者，為微孔）；E

38、A = 1525%， EP = 2 kgO2/kw.h以上；缺點：易堵塞，空氣需經(jīng)過濾處理凈化，擴散阻力大。擴散管擴散板b.中氣泡型曝氣裝置 氣泡直徑為23mm。穿孔管和莎綸管：鋼管或塑料管，管徑2550mm；在管下部兩側(cè)呈45開孔，孔眼直徑35mm，間距50100mm；不易堵塞，構(gòu)造簡單，阻力??；氧利用率(EA)低，一般為46%；動力效率(EP)可達(dá)12 kgO2/kw.h；C.大氣泡型曝氣裝置 氣泡直徑為15mm左右。常采用豎管。 3機械曝氣裝置 又稱表面曝氣裝置曝氣的原理：水躍曝氣機轉(zhuǎn)動時，表面的混合液不斷地從周邊被拋向四周，形成水躍，液面被強烈攪動而卷入空氣；提升曝氣機具有提升作用，使

39、混合液連續(xù)地上下循環(huán)流動，不斷更新氣液接觸界面，強化氣、液接觸；負(fù)壓吸氣曝氣器的轉(zhuǎn)動，使其在一定部位形成負(fù)壓區(qū)，而吸入空氣。表面曝氣裝置的分類豎軸式表面曝氣裝置橫軸式表面曝氣裝置。豎軸式機械曝氣裝置泵型葉輪曝氣器K型葉輪曝氣器倒傘型葉輪曝氣器平板型葉輪曝氣器臥軸式機械曝氣器主要有曝氣轉(zhuǎn)刷和曝氣轉(zhuǎn)盤，也稱曝氣轉(zhuǎn)碟；主要應(yīng)用于氧化溝；調(diào)節(jié)方便、維護簡易、動力效率較高。115 設(shè)備類型 氧利用率/ 動力效率/kg O2/kWh 標(biāo)準(zhǔn)實際小氣泡擴散器 1030 1.2 2.00.7 1.4中氣泡擴散器 6 151.0 1.60.6 1.0大氣泡擴散器 480.6 1.20.3 0.9射流曝氣器 102

40、5 1.5 2.40.7 1.4低速表面曝氣器 1.2 2.70.7 1.3高速表面曝氣器 1.2 2.40.7 1.3轉(zhuǎn)刷式曝氣器 1.2 2.4各類曝氣設(shè)備的性能標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指用清水作曝氣實驗，水溫20，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，初始水中溶解氧為0實際數(shù)據(jù)是指用廢水作實驗，水溫15，海拔150m，水中溶解氧保持2mg/L曝氣設(shè)備比較4.4 活性污泥系統(tǒng)的工藝設(shè)計1）工藝設(shè)計基礎(chǔ)資料2）曝氣池的工藝設(shè)計3）曝氣系統(tǒng)的工藝設(shè)計4）二沉池的工藝設(shè)計5）污泥回流及剩余污泥1) 工藝設(shè)計基礎(chǔ)資料廢水的水量、水質(zhì)及其變化規(guī)律對處理后出水的水質(zhì)要求；對處理中產(chǎn)生的污泥的處理要求 設(shè)計所需要的原始資料污泥負(fù)荷與BOD5的

41、去除率；污泥濃度、污泥回流比、泥齡。 設(shè)計所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生活污水或城市污水設(shè)計規(guī)范試驗或經(jīng)驗確定設(shè)計參數(shù)工業(yè)廢水2）工藝設(shè)計的主要內(nèi)容 活性污泥系統(tǒng)由曝氣池、曝氣系統(tǒng)、二沉池及污泥回流設(shè)備等組成。 工藝計算與設(shè)計主要包括： 工藝流程的選擇； 曝氣池的計算與設(shè)計； 曝氣系統(tǒng)的計算與設(shè)計； 二沉池的計算與設(shè)計；污泥回流系統(tǒng)的計算與設(shè)計；回流比、泥齡等?；亓骰钚晕勰喽脸爻鏊M水剩余污泥曝氣池(Q-Qw),Se,XeQw,Se,XRRQ,Se,XRQ,S0,X0(1+R)Q,Se,XV,Se,X經(jīng)典活性污泥工藝流程 去除有機物及硝化參數(shù)：Q：流量m3/dS0: 進水有機物濃度，g/m3。X0：進水微

42、生物濃度，gVSS/m3；V：反應(yīng)池體積 m3X: 反應(yīng)池污泥濃度gVSS/m3 Xe：出水微生物濃度gVSS/m3 Se：出水有機物濃度，g/m3XR：回流活性污泥濃度gVSS/m3Qw：剩余污泥量m3/dR：污泥回流比 3）曝氣池的工藝設(shè)計 曝氣池的類型；曝氣池的構(gòu)造；曝氣池體積的計算；需氧量和供氣量的計算;剩余污泥的設(shè)計計算曝氣池體積的設(shè)計計算有機物負(fù)荷率法污泥泥齡法水力停留時間法a：有機負(fù)荷法（體積負(fù)荷）Ls:污泥負(fù)荷率，（kgBOD5/kgMLSS*d)Lv:容積負(fù)荷率，（ kgBOD5/m3*d)Q:進水量，（m3/d)S0 :進水平均BOD5值，（mg/L）X:池中污泥濃度，（mg/L）應(yīng)用比較方便，但X和Ls確定需要經(jīng)驗b. 污泥泥齡法c:污泥齡(solids retention time,SRT)，污