活性污泥法工艺设计课件.ppt

1、一、工艺设计基础资料一、工艺设计基础资料二、工艺流程的选择与确定二、工艺流程的选择与确定三、曝气池的工艺设计三、曝气池的工艺设计四、四、曝气系统的工艺设计曝气系统的工艺设计五、二沉池的工艺设计五、二沉池的工艺设计六、污泥回流及处理六、污泥回流及处理废水的水量、水质及其变化规律；废水的水量、水质及其变化规律；对处理后出水的水质要求；对处理后出水的水质要求；对处理中产生的污泥的处理要求；对处理中产生的污泥的处理要求；设计所需要的原始资料设计所需要的原始资料 污泥负荷；污泥负荷；混合液浓度与污泥回流比。混合液浓度与污泥回流比。设计所需的基础数据设计所需的基础数据l生活污水或城市污水生活污水或城市污水

2、设计规范设计规范试验确定设计参数试验确定设计参数l工业废水工业废水 活性污泥系统由活性污泥系统由曝气池曝气池、曝气系统曝气系统、二沉池二沉池及及污污泥回流设备泥回流设备等组成。等组成。工艺计算与设计主要包括：工艺计算与设计主要包括：l 工艺流程的选择；工艺流程的选择；l 曝气池的计算与设计；曝气池的计算与设计；l 曝气系统的计算与设计；曝气系统的计算与设计；l 二沉池的计算与设计；二沉池的计算与设计；l 污泥回流系统的计算与设计；等。污泥回流系统的计算与设计；等。废水的水量、水质及变化规律；废水的水量、水质及变化规律；对处理后出水的水质要求；对处理后出水的水质要求；对处理中所产生的污泥的处理要

3、求；对处理中所产生的污泥的处理要求；工艺技术的可行性、先进性工艺技术的可行性、先进性,以及经济上的可能性、以及经济上的可能性、合理性等；合理性等；当地的地理位置、地质条件、气候条件等；当地的地理位置、地质条件、气候条件等；进行多种工艺流程的技术经济比较。进行多种工艺流程的技术经济比较。1、曝气池的类型；、曝气池的类型；2、曝气池的构造；、曝气池的构造；3、曝气池体积的计算；、曝气池体积的计算；4、曝气池池体的设计计算、曝气池池体的设计计算.根据曝气池内的根据曝气池内的流态流态，可分为推流式、完全，可分为推流式、完全混合式和循环混合式三种；混合式和循环混合式三种；根据根据曝气方式曝气方式，可分为

4、鼓风曝气池、机械曝，可分为鼓风曝气池、机械曝气池以及二者联合使用的机械气池以及二者联合使用的机械鼓风曝气池；鼓风曝气池；根据曝气池的根据曝气池的形状形状，可分为长方廊道形、圆，可分为长方廊道形、圆形、方形以及环状跑道形等四种；形、方形以及环状跑道形等四种；根据根据曝气池与二沉池之间的关系曝气池与二沉池之间的关系，可分为合，可分为合建式（即曝气沉淀池）和分建式两种。建式（即曝气沉淀池）和分建式两种。从池首到池尾，其从池首到池尾，其F/M值、微生物的组成与数量、值、微生物的组成与数量、基质的组成与数量等都在连续地变化；基质的组成与数量等都在连续地变化；有机物的降解速率、耗氧速率也都连续地变化；有机

5、物的降解速率、耗氧速率也都连续地变化；活性污泥在池内按增长曲线的一个线段进行增长；活性污泥在池内按增长曲线的一个线段进行增长；适用于进水水质稳定、处理效果要求高的大型城市适用于进水水质稳定、处理效果要求高的大型城市污水处理厂。污水处理厂。废水进入曝气池，即与池内原有混合液充分混合废水进入曝气池，即与池内原有混合液充分混合,混合液混合液组成、组成、F/M值、微生物组成与数量等均匀一致；值、微生物组成与数量等均匀一致；有机物的降解速率、耗氧速率等在池内各部位相同；有机物的降解速率、耗氧速率等在池内各部位相同；l微生物在曝气池内的增殖速率是一定的，在增殖曲线上的微生物在曝气池内的增殖速率是一定的，在

6、增殖曲线上的位置是一个点。位置是一个点。优点：优点：稀释作用，能够承受高浓度废水，抗冲击负荷；稀释作用，能够承受高浓度废水，抗冲击负荷；需氧在整个池内的要求相同，能够节省动力；需氧在整个池内的要求相同，能够节省动力；可与沉淀池合建，无需污泥回流系统，易于运行管理。可与沉淀池合建，无需污泥回流系统，易于运行管理。氧化沟氧化沟l曝气池在构造上应满足曝气充氧、混合曝气池在构造上应满足曝气充氧、混合的要求，的要求，l曝气池的构造取决于曝气方式和所采用曝气池的构造取决于曝气方式和所采用的曝气装置。的曝气装置。多为多为廊道型的推流式曝气池廊道型的推流式曝气池 曝气池的数目、规模与廊道组合；曝气池的数目、规

7、模与廊道组合；廊道的长度与宽度：廊道长度以廊道的长度与宽度：廊道长度以50 70m为宜，为宜，长与宽之比为长与宽之比为5 10:1，宽与深之比为，宽与深之比为1 2:1；廊道的横断面与深度：廊道的横断面与深度：尽量共用空气管道和布水槽；尽量共用空气管道和布水槽；池深池深3 5m，超高，超高0.5m；距池底距池底1/2或或1/3处设排水管，以备培养活性污泥用；处设排水管，以备培养活性污泥用；池底设放空管及池底设放空管及0.2%的坡度，坡向放空管；的坡度，坡向放空管；进水多采用淹没孔口形式，出水多采用平顶堰形式。进水多采用淹没孔口形式，出水多采用平顶堰形式。采用叶轮曝气器的曝气池采用叶轮曝气器的曝

8、气池 a.完全混合式完全混合式：表面为圆形或方形表面为圆形或方形 b.曝气沉淀池曝气沉淀池：将曝气和沉淀过程结合在一个构筑物内完成；将曝气和沉淀过程结合在一个构筑物内完成；曝气区，导流区，沉淀区曝气区，导流区，沉淀区 c.兼具推流和完全混合的曝气池兼具推流和完全混合的曝气池：由一系列正方形单元连接而成的廊道式曝气池；由一系列正方形单元连接而成的廊道式曝气池；每一单元设一台叶轮曝气器，每个单元是完全混每一单元设一台叶轮曝气器，每个单元是完全混合的。合的。合建式曝气沉淀池合建式曝气沉淀池分建式分建式采用曝气转刷（盘）的曝气池的构造采用曝气转刷（盘）的曝气池的构造环槽形曝气池（氧化沟）环槽形曝气池（

9、氧化沟）l平面呈环形跑道状；平面呈环形跑道状；l沟槽的横断面可为方形、梯形；沟槽的横断面可为方形、梯形；l水深较浅，早期一般为水深较浅，早期一般为1.01.5m，现在多为，现在多为34m；l混合液在沟内的流速不应小于混合液在沟内的流速不应小于0.4m/s，沟底流，沟底流速不小于速不小于0.3m/s。进水进水回流污泥回流污泥出水出水主要的计算方法：主要的计算方法：有机负荷法有机负荷法污泥龄法污泥龄法数学模型法数学模型法seNXSSQV)(0XfXv24QVHRTQ曝气池设计流量，曝气池设计流量，m3/d；S0/Se曝气池进曝气池进/出水出水BOD5值值,mg/L；X曝气池内混合液悬浮固体平均浓度

10、曝气池内混合液悬浮固体平均浓度,mg/L；Ns 曝气池内曝气池内BOD5污泥负荷污泥负荷,kg BOD5/kgMLSSd。)1()(0cdvecKXSSYQVQ曝气池设计流量，曝气池设计流量，m3/d；S0/Se曝气池进曝气池进/出水出水BOD5值值,mg/L；Xv曝气池内混合液挥发性悬浮固体平均浓度曝气池内混合液挥发性悬浮固体平均浓度,mg/L；Y 污泥产率系数污泥产率系数，kgVSS/kgBOD5，根据试验资料确定，根据试验资料确定，或取为或取为0.40.8；Kd污泥自身氧化系数，污泥自身氧化系数，d-1，20oC取值为取值为0.040.075；c设计污泥泥龄，设计污泥泥龄，d，取值为，取

11、值为0.215。lBOD 污泥负荷；污泥负荷；l混合液污泥浓度；混合液污泥浓度；l水力停留时间；水力停留时间；l污泥龄。污泥龄。l城市污水污泥负荷一般为城市污水污泥负荷一般为0.20.5kgBOD5/kgMLSSd；l对于完全混合式，对于完全混合式，BOD污泥负荷可按下式计算：污泥负荷可按下式计算：fSKNes21918.101295.0esSN 选择选择BOD污泥负荷的考虑因素：污泥负荷的考虑因素：必须考虑污泥的凝聚、沉淀性能，复核污泥指数必须考虑污泥的凝聚、沉淀性能，复核污泥指数SVISVI值；值；如果要求进入硝化阶段，污泥负荷一般采用如果要求进入硝化阶段，污泥负荷一般采用0.30.3；剩

12、余污泥不便处理处置的污水处理厂，应采用低值（剩余污泥不便处理处置的污水处理厂，应采用低值（0.20.2）;寒冷地区也应采用较低值，补偿低温的不利影响。寒冷地区也应采用较低值，补偿低温的不利影响。对于推流式，可按完全混合式近似计算，或按照下式计算：对于推流式，可按完全混合式近似计算，或按照下式计算：传统曝气池中混合液污泥浓度传统曝气池中混合液污泥浓度20003000mg/L。选择选择MLSS的考虑因素：的考虑因素：供氧：高供氧：高MLSSMLSS要求高供氧量，而氧的利用率下降，造成供氧要求高供氧量，而氧的利用率下降，造成供氧困难；困难；污泥凝聚沉淀性能：高污泥凝聚沉淀性能：高MLSSMLSS不利

13、于污泥在沉淀池中的沉降，不利于污泥在沉淀池中的沉降，影响出水水质及污泥回流；影响出水水质及污泥回流；沉淀池与污泥回流系统：高沉淀池与污泥回流系统：高MLSSMLSS增加二沉池的负荷，增加造增加二沉池的负荷，增加造价；高价；高MLSSMLSS要求的污泥回流量大，增加污泥回流系统的造价与要求的污泥回流量大，增加污泥回流系统的造价与运行成本。运行成本。rXRRX1l一般水力停留时间为48h，至少3h以上；l如果实现硝化处理，应保持足够的水力停留时间；l水力停留时间较长时可以降低剩余活性污泥量，但是曝气池容积增大。l一般污泥龄为515d；l如果希望实现硝化处理，应保持足够长的污泥龄；l通常活性污泥系统

14、的污泥龄约为水力停留时间的20倍，延时曝气系统的比例为3040：1，高负荷系统比例接近10：1。单元数：不小于单元数：不小于2组；组；廊道数：不少于廊道数：不少于3个；个；廊道长、宽、高：长廊道长、宽、高：长=(5 10)宽，深度为宽，深度为4 5米，米，超高超高0.5米；米；进出水及污泥回流方式的设计；进出水及污泥回流方式的设计；其它附属物的设计其它附属物的设计(消泡管等消泡管等)。(只介绍鼓风曝气系统的计算与设计只介绍鼓风曝气系统的计算与设计)鼓风曝气系统包括：鼓风曝气系统包括：l鼓风机；鼓风机；l空气输送管道；空气输送管道；l曝气装置（曝气头）。曝气装置（曝气头）。主要内容有：主要内容有

15、：l需氧量和供气量的计算需氧量和供气量的计算;l确定鼓风机的型号及台数；确定鼓风机的型号及台数；l计算空气管道；计算空气管道；l选择曝气装置，并对其进行布置。选择曝气装置，并对其进行布置。24/)(max2vrVXbKQSaO（kgO2/h）(2)供气量供气量：供气量应按供气量应按鼓风曝气鼓风曝气或或机械曝气机械曝气两种情况分别求定。两种情况分别求定。但应注意：但应注意：日平均供气量日平均供气量(Gs)；最大时供气量最大时供气量(Gs)max：(O2)max (R0)max (Gs)max；最小时供气量最小时供气量(Gs)min：一般：一般(Gs)min=0.5Gs；l 最大时需氧量最大时需氧

16、量(O2)max：vrVXbQSaO2(1)需氧量：需氧量：（kgO2/d）lTsmTsmCCCRR)()20()20(0024.1AsERG28.00氧转移速率的计算：氧转移速率的计算：供气量的计算：供气量的计算：a、一般要求：、一般要求：l具有较高的氧利用率具有较高的氧利用率(EA)和动力效率和动力效率(Ep)，节能效果好；，节能效果好；l不易堵塞和破损，出现故障时易于排除，便于维护管理；不易堵塞和破损，出现故障时易于排除，便于维护管理；l结构简单，工程造价低。结构简单，工程造价低。l还应考虑：废水水质、地区条件及曝气池的池型、水深等。还应考虑：废水水质、地区条件及曝气池的池型、水深等。b

17、.计算所需曝气装置的数目：计算所需曝气装置的数目：根据总供气量以及每个曝气装置的通气量、服根据总供气量以及每个曝气装置的通气量、服务面积以及曝气池的池底总面积，即可求得。务面积以及曝气池的池底总面积，即可求得。c.曝气装置的布置：曝气装置的布置：沿池壁的一侧布置；沿池壁的一侧布置；相互垂直呈正交式布置；相互垂直呈正交式布置；呈梅花形交错布置。呈梅花形交错布置。a.一般规定：一般规定：l小型废水处理站的空气管道系统一般为小型废水处理站的空气管道系统一般为枝状枝状，而，而大、中型废水处理厂则宜采用大、中型废水处理厂则宜采用环状管网环状管网，以保证，以保证安全供气；安全供气；l空气管道可敷设在地面上

18、，接入曝气池的管道应空气管道可敷设在地面上，接入曝气池的管道应高出池水面高出池水面0.5m，以免发生回水现象；，以免发生回水现象；l空气管道的设计流速，干、支管为空气管道的设计流速，干、支管为10 15m/s，竖，竖管、小支管为管、小支管为4 5m/s。b.空气管道的计算步骤：空气管道的计算步骤：根据流量根据流量(Q)、流速、流速(v)选定管径选定管径(D)计算和校核压力损失；计算和校核压力损失；再调整管径；再调整管径；重复上述步骤。重复上述步骤。对于空气管道的阻力损失的基本要求：对于空气管道的阻力损失的基本要求：l空气通气管道和曝气装置的总阻力损失一般要求控制空气通气管道和曝气装置的总阻力损

19、失一般要求控制在在14.7kPa（1.5mH2O柱）以内，其中：柱）以内，其中：l管道的总损失控制在管道的总损失控制在4.9kPa（0.5mH2O柱）以内，柱）以内，l曝气装置的阻力损失为曝气装置的阻力损失为4.9 9.8kPa（0.51.0mH2O柱）柱）。C.鼓风机所需的压力鼓风机所需的压力(H)：H=h1+h2+h3+h4式中式中:h1空气管道的沿程阻力，空气管道的沿程阻力，mmH2O；h2空气管道的局部阻力，空气管道的局部阻力，mmH2O 0.5mH2O柱柱0.51.0mH2O柱柱 4.04.5mH2O柱柱 h4曝气装置的阻力曝气装置的阻力，mmH2O。h3曝气装置的安装深度曝气装置的

20、安装深度，mm；d.鼓风机的选择及鼓风机房的设计鼓风机的选择及鼓风机房的设计根据设计风量和风压来选择鼓风机：根据设计风量和风压来选择鼓风机：罗茨鼓风机罗茨鼓风机：噪音大，必须采取消声措施，适用于中、小型污水厂；噪音大，必须采取消声措施，适用于中、小型污水厂；离心式鼓风机离心式鼓风机：噪音较小，效率较高，适用于大、中型污水厂；噪音较小，效率较高，适用于大、中型污水厂；变速离心风机可自控；变速离心风机可自控；轴流式通风机轴流式通风机：风压较小风压较小(1.2m以下以下)，一般用于浅层曝气。，一般用于浅层曝气。注意型号选择与备用：注意型号选择与备用：当工作鼓风机当工作鼓风机 3台时，备用台时，备用1

21、台；台；当工作鼓风机当工作鼓风机 4台时，备用台时，备用2台。台。噪音防护：噪音防护：在鼓风机的进风和送风的管道上，安装消声器；在鼓风机的进风和送风的管道上，安装消声器；鼓风机房的设计：鼓风机房的设计：平面布置；平面布置；基础设计；基础设计；供电；供电；防噪声措施；防噪声措施；其它附属设施其它附属设施机器间、值班室、配电室等。机器间、值班室、配电室等。二沉池的作用是：二沉池的作用是：l 泥水分离泥水分离l 混合液澄清混合液澄清 浓缩活性污泥浓缩活性污泥保证出水水质保证出水水质保证回流污泥的浓度保证回流污泥的浓度l与初沉池相比，二沉池的特点：与初沉池相比，二沉池的特点：活性污泥混合液的浓度较高，

22、且具有絮凝性能，活性污泥混合液的浓度较高，且具有絮凝性能，其沉降属于其沉降属于成层沉淀成层沉淀；活性污泥的质量较轻，易产生异重流，因此，其活性污泥的质量较轻，易产生异重流，因此，其最大允许的最大允许的水力负荷水力负荷（m3/m2.h）应低于初沉池；）应低于初沉池；由于二沉池还起着污泥浓缩的作用，所以需要适由于二沉池还起着污泥浓缩的作用，所以需要适当增大当增大污泥区污泥区的容积。的容积。二沉池池型的选择：二沉池池型的选择：l平流式、竖流式、辐流式；平流式、竖流式、辐流式；l斜板（管）沉淀池斜板（管）沉淀池原则上不建议采用；原则上不建议采用；l带有机械吸泥及排泥设施的辐流式沉淀池，比较带有机械吸泥

23、及排泥设施的辐流式沉淀池，比较适合于大型污水厂；适合于大型污水厂；l方形多斗辐流式沉淀池常用于中型污水厂；方形多斗辐流式沉淀池常用于中型污水厂；l竖流式或多斗式平流式沉淀池，则多用于小型污竖流式或多斗式平流式沉淀池，则多用于小型污水厂。水厂。确定参数：沉淀池（澄清区）面积、有效水深和污泥确定参数：沉淀池（澄清区）面积、有效水深和污泥容积。容积。（1 1）沉淀池表面面积）沉淀池表面面积uQqQA6.3Q污水最大时流量，m3/h;q 表面负荷，m3/m2h;u正常活性污泥成层沉淀之沉速，mm/s，变化范围0.20.5。Q应为污水的最大时流量，不包括回流污泥量；但是中心管的设计应包括回流污泥量。（2

24、 2）沉淀池的有效水深）沉淀池的有效水深 澄清区应保持一定的水深以维持水流稳定，水深可按照沉淀时间计算：qtAQtHt水力停留时间，h，一般取值11.5h。（3 3）沉淀池的污泥区容积）沉淀池的污泥区容积 污泥区应保持一定容积，使污泥在污泥区保持一定的浓缩时间，提高污泥浓度；但污泥区容积不应过大，避免污泥停留时间过长而失去活性。一般贮泥时间为2h。xY（S0Se）QKdVXv1 1、污泥回流设备的选择与设计、污泥回流设备的选择与设计 l常用的污泥提升设备是污泥泵；常用的污泥提升设备是污泥泵；l大、中型厂，一般采用螺旋泵或轴流式污泥泵；大、中型厂，一般采用螺旋泵或轴流式污泥泵；l小型厂，一般采用小型潜污泵或空气提升器。小型厂，一般采用小型潜污泵或空气提升器。2 2、污泥的处理与处置、污泥的处理与处置