水的生物处理理论与应用-第十七章-活性污泥法课件.ppt

1、第十七章第十七章 活性污泥法活性污泥法17.1 17.1 基本概念基本概念17.2 17.2 活性污泥法处理系统活性污泥法处理系统17173 3 活性污泥法主要设计参数活性污泥法主要设计参数17174 4 活性污泥反应动力学基础活性污泥反应动力学基础17175 5 活性污泥处理系统的运行方式活性污泥处理系统的运行方式17.6 17.6 曝气的基本理论曝气的基本理论17.7 17.7 活性污泥处理系统的工艺设计活性污泥处理系统的工艺设计17.8 17.8 活性污泥处理系统的运行管理活性污泥处理系统的运行管理 思考题与习题思考题与习题17.1 17.1 基本概念基本概念17.1.1 17.1.1

2、活性污泥及其组成活性污泥及其组成17.1.2 17.1.2 评价活性污泥性能的指标评价活性污泥性能的指标17.1.3 17.1.3 活性污泥净化反应过程活性污泥净化反应过程17.1.4 17.1.4 活性污泥的增殖规律活性污泥的增殖规律1活性污泥的形态1）外观形态：活性污泥（生物絮凝体）为黄褐色 絮凝体颗粒：2）特点：(1)颗粒大小：=0.020.2 mm (2)表面积：20100 cm2/mL (3)(200010000)m2/m3污泥 (4)%1%99固体物质：以上含水率：图 17-1 活性污泥形状图17.1.1 17.1.1 活性污泥及其组成活性污泥及其组成2活性污泥组成 活性污泥M=M

3、a+Me+Mi+Mii 1）Ma具有代谢功能的活性微生物群体 好氧细菌（异养型原核细菌）真菌、放线菌、酵母菌 原生动物 后生动物 2）Me微生物自身氧化的残留物 3）Mi活性污泥吸附的污水中不能降解的惰性有机物 有机物（7585%）4）Mii活性污泥吸附污水中的无机物 无机物（由原污水带入的）（1525%）挥发性活性污泥 M v+X v=Ma+Me+Mi3活性污泥微生物的分类（Ma）1）细菌：（1）异养型原核细菌（107108个/mL）动胶杆菌属 假单胞菌属（在含糖类、烃类污水中占优势）产碱杆菌属（在含蛋白质多的污水中占优势）黄杆菌属 大肠埃希式杆菌 （2）特征：G=2030min，结合成菌胶

4、团的絮凝体状团粒 2）真菌：微小的腐生或寄生丝状菌 3）原生动物：肉是虫 鞭毛虫，纤毛虫等。通过辨认原生物的种 类，能够判断处理水质的优劣，它是一种指示性生 物。原生物摄食水中的游离细菌，是细菌的首次捕 食者。4）后生动物：主要是轮虫，它在活性污泥中的不经常出现，轮虫 的出现是水性稳定的标志。后生动物是细菌的第二 捕食者。1絮凝体的形成与凝聚沉淀主要取决于NS（BOD污泥负荷率）2污泥沉降比SV：又称30min沉降率，指混合液在100ml量筒内静 置30min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。城市污水：SV取15%-30%3衡量活性污泥沉淀性能好坏的指标SVI（污泥指数）（1）S

5、VI=70100 其活性污泥凝聚沉淀性能很好 SVI值过低，活性污泥颗粒细小，无机物含量高，缺乏活性。SVI值过高，沉淀性能不好，可能产生污泥膨胀。（2）影响SVI值的主要因素 1）NS 的影响：见图17-2 2）丝状菌的大量繁殖，引起污泥膨胀，SVI值 影响丝状菌大量繁殖的因素：DO不足 NS大 PH4.5 缺乏N、P、Fe 3）T水太高17.1.2 17.1.2 评价活性污泥性能的指标评价活性污泥性能的指标01002005004003002.52.00.51.52.50SVI高 负 荷一 般 负 荷低负荷BOD-污 泥 负 荷 率(kgBOD/kgMLSS d)图 17-2 污 泥 负 荷

6、 与 SVI值 之 间 的 关 系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积（200010000m2/m3活性污泥）其表面 为多糖类的粘质层，污水中悬浮和胶体状态的有机物被其凝 聚和吸收而得到去除。在30min 内能去除70%BOD。一般处于饥饿状态的内源呼吸期的微生物其活性最强，吸附 能力也强 初期吸附去除的过程2微生物的代谢进行代谢反应内透过细胞壁进入细胞体小分子大分子内透过细胞壁进入细胞体小分子各种内酶透膜酶催化作用胞外酶（水解酶）透膜酶催化作用17.1.3 17.1.3 活性污泥净化反应过程活性污泥净化反应过程HOH2yxCOO)2z4yx(OHC222zyx酶HOH)4

7、y(2nCO)5x(n)NOHC(O)52z4yx(nnNHOHnC22n27523zyx式微生物细胞组织的化学酶HnNHOnH2nCO5nO5)NOHC(3222n275酶1氧化分解2合成代谢（合成新细胞）3内源代谢（171）（172）tK0011eMaMatMaSKdtdMa，2.2MFmaxmaxdtdMa，dtds，营养物过剩MaSKdtdMa，2.2MF1.02 1适应期（延迟期或调整期）：是微生物的细胞内各种酶系统 对环境的适应过程 2对数增殖期（等速增殖期）活性污泥能量水平很高，活性污泥处于松散状态3减速增殖期（减速增长期、私定期、平衡期）营养物不过剩，它已成为微生物生长的限制因

8、素活性污泥水平的能量低下，污泥絮凝。17.1.4 17.1.4 活性污泥的增殖规律活性污泥的增殖规律MaKdtdMa，1.0MF3对 数 增 长 期减 速 增 殖 期a内 源 呼 吸 期量X0bcdS(B O D)（污 泥）时 间0氧 的 利 用 速 度图 1 7-3 活 性 污 泥 增 长 曲 线 及 其 和 有 机污 染 物（B O D）降 解、氧 利 用 速 度 的 关 系 （有 机 污 染 物 一 次 投 加）4内源呼吸期（衰亡期）营养物缺乏，为了获得能 量维持生命，分解代谢自身的能量物质，开始衰亡。同时内酶分解细胞壁，使污泥量减少。后来有机物几乎被耗尽，能量水平极低，微生物活动能力非

9、常低，絮凝体形成速率增大，处理水显著澄清，水质良好。17.2 17.2 活性污泥法处理系统活性污泥法处理系统17.2.1 17.2.1 活性污泥法的基本流程活性污泥法的基本流程17.2.2 17.2.2 活性污泥反应动力学活性污泥反应动力学17.2.3 17.2.3 几个重要的参数几个重要的参数17.2.4 17.2.4 活性污泥净化反应影响因素活性污泥净化反应影响因素1产生：从间歇式发展到连续式2基本工艺流程：图 17-4 活性污泥法基本流程图17.2.1 17.2.1 活性污泥法的基本流程活性污泥法的基本流程3活性污泥法特征 1）曝气池是一个生物化学反应器 2）曝气池内混合是一个三相混合系

10、统：液相固相气相；混 合=污水+活性污泥+空气 3）传质过程：气象中 O2液相中的溶解氧DO进入微生物体 内（固相）液相中的有机物被微生物（固相）所吸收降解 降解产物返回空气相（CO2）和液相（H2O）4）物质转化过程：有机物降解活性污泥增长bXaSXr)SS(QSear07.0)1.005.0(075.007.0)k(b5.04.0)65.05.0(73.049.0)Y(ad城市污水：城市污水：对于生活污水：曝气池内，在活性污泥微生物的代谢作用下，污水中的有机物得到降解去除，同时活性污泥得到增长。1.活性污泥微生物在曝气池内每日净增殖量X（kg/d）是微生物合成反应和内源代谢的综合结果，即

11、式中：a污泥产率（污泥转换率）Sr污水中被降解、去除的有机污染物量（BOD），kg/dX曝气池混合液含有的活性污泥量，kg/db自身氧化率（衰减系数），d1（17-3）17.2.2 17.2.2 活性污泥反应动力学活性污泥反应动力学esgdtdxdtdxdtdxusdtdsYdtdx）（dtds：u利用速度物的降解活性污泥微生物对有机式中2曝气池内活性污泥微生物的净增殖量X（kg/d）1）单位曝气池容积内活性污泥的净增殖速度：净增殖速度 合成速度 内源代谢速 （17-5）Y 污泥产率系数：MLVSS kg数/1kgBOD 对于生活污水：Y0.50.65 而（17-4）式中：Kd微生物自身氧化率

12、（衰减系数），d-1 对于生活污水：Kd0.050.1 XvMLVSSvdeXKdtdx而vdugXKdtdsYdtdx均为常数在曝气池稳定运行时ugdtds、dtdx，2）活性污泥微生物净增殖的基本方程式：vdeavVXK)SS(YQXkg/dVSS，）（Xv的排放每日增长kg/d，)SS(Qea每日有机物降解量MLVSSX ，kgVXvv悬浮固体总量曝气池内混合液挥发性dvrvvKVXQSYVXX3）在曝气池中MLVSS的净增殖量Xv（17-6）将（17-6）式各项除以VXv得（17-7）式中：vrvearsVXQSVX)SS(QNdrsvvKYNVXXCvv1VXXdrsCKYN1 3N

13、rsBOD污泥去除负荷率kg BOD 5/kgMLSSd则（17-7）式可写为：而 （17-8）1.061.02：KKNt20tt20ddtcrs成反比与vvCvrsXVXXdtdxN当tSSV)SS(QNeaearv（17-8）式分析 NrvBOD污泥容积去除负荷率kg BOD 5/kgMLSSda、b一般在工程设计与运行中应用，并以MLSS为基准考虑Y、Kd一般在科研和学术探讨上应用，且以MLVSS为计算基准 17.2.3 17.2.3 几个重要的参数几个重要的参数1vmax 有机底物的最大比降解速度，t-12Ks 饱和常数，为当=1/2max时的底物浓度，也称之为半速度常数，质量/容积3

14、Y 产率系数，即微生物每代谢1kgBOD所合成的 MLVSS kg数4Kd 活性污泥微生物的自身氧化率，d-1，亦称为衰 减系数；5a 活性污泥微生物对有机污染物氧化分解过程的需 氧率，即活性污泥微生物每项代谢1kg BOD 所需要 的氧量，以kg计；6b 活性污泥微生物代谢活动被降解的有机污染物 量，以BOD值计营养物质：碳源、氮源、无机盐类、某些生长素1）碳源：组成生物细胞的主要物质，对碳源的需求量较大，一 般BOD5100mg/L2）氮源：组成细胞的重要元素，其需要按BOD：N=100：5考虑3）盐类：必不可少（1）主要的无机盐类 P：按BOD5:N:P=100:5:1考虑，它是微生物需

15、要量最多的 无机元素，约占全部无机盐元素的50%还有K、Ca、F e、S无机元素（2）微量无机元素 对于生活污水，BOD5:N:P的比值为100:5:1，但经沉淀池 处理后，其BOD5:N:P=100:20:2517.2.4 17.2.4 活性污泥净化反应影响因素活性污泥净化反应影响因素沉淀性能变差有机物降解数率污泥增长数率曝气池SeVNS沉淀性能变好有机物降解数率污泥增长数率曝气池SeVNSdtdc2BOD污泥负荷NS3DO溶解氧 1）曝气池在稳定运行时，微生物的耗氧速率（Rr 需氧速率）曝气器的供氧速率时NsSVI的关系（图 17-1），其池中的溶解氧DO不变。2）曝气池中DO浓度大小将取

16、决于：（1）生物絮体的大小：要求生物絮体大，则要求DO浓度高，DO才能扩散转移到生物絮体内部,反之则不能。对此要求 DO浓度为2mg/L左右为好。（2）考虑冲击负荷与中毒的影响，以便于操作以了解供氧量的变化急性中毒慢性中毒DO逐渐增加 冲击负荷DO突然DO突然stdsstds0dtds4水温：1535之间 2030，效果好，活动旺盛，15，35，效果，活动弱，5，45，效果很差，5pH值 最佳的pH值为6.58.5 当pH6.5，丝状菌繁殖，pH4.5，丝状菌占优势 当pH9.0，代谢速率6有毒物质 主要是重金属，H2S、CN、酚等，当超过一定浓度时，就破坏细胞结构，抑制代谢。17173 3

17、活性污泥法主要设计参数活性污泥法主要设计参数17.3.1 17.3.1 表示混合液中活性污泥数量的指标（曝气池）表示混合液中活性污泥数量的指标（曝气池）17.3.2 17.3.2 表示活性污泥的沉降性能及评定指标（二沉池）表示活性污泥的沉降性能及评定指标（二沉池）17.3.1 17.3.1 表示混合液中活性污泥数量的指标（曝气池）表示混合液中活性污泥数量的指标（曝气池）1.MLSS浓度混合液悬浮固体浓度混合液污泥浓度：mg/L混合液；g/L混合液；g/m3混合液；kg/m3混合液 MLSSM=X=Ma+Me+Mi+Mii2.MLVSS浓度混合液挥发性悬浮固体浓度 MLVSSMV=XV=Ma+M

18、e+Mi。0.75f，；0.75f：XXMLSSMLVSSfv对于城市污水对于生活污水原混合液体积后形成沉淀污泥容积100min30SV)L/gMLSS)L/LmSVgL1mLmin30L1SVI（）（混合液中悬浮固体干重）容积（静沉后形成的活性污泥混合液经 1.SV污泥沉降比，又叫30min污泥沉降率 SV反应了曝气池正常运行的污泥量，可用于控制剩余污泥排放量，同时通过它能及早发现污泥膨胀等异常现象的发生。2.SVI污泥容积指数（污泥指数）曝气池出口处的混合液经30min静沉后，每g干污泥所形成的沉淀污 泥所占的容积mL/g17.3.2 17.3.2 表示活性污泥的沉降性能及评定指标（二沉池

19、）表示活性污泥的沉降性能及评定指标（二沉池）Xe)QwQ(QwXrX)d(XVXC曝气池内活性污泥总量式中VX ：每日排放污泥量X SVI在习惯上只称数字，而把单位略去 SVI值能够反映活性污泥的凝聚、沉降性能 要维持曝气池一定的MLSS（如3000mg/L）的情况下，SVI值越高，则要求的污泥回流比R就越大，但当SVI值高达400mL/g时，则难于 用提高R来维持曝气池一定的MLSS浓度。3.C污泥龄（生物固体平均停留时间）系统中每日增长的活性污泥量应等于每日排出的剩余污泥量（X）C的定义式（1710）活性污泥在曝气池内的平均停留时间生物固体平均停留时间。（179）将X（17-9）式代入（1

20、7-10）式：Xe)QwQ(QwXrVXC可忽略不计0Xe QwXrVXCSVI10Xr6max（17-11）（17-12）(17-13)Xr是活性污泥特性和二沉池沉淀效果的函数。drsCKYN1(17-14)容积负荷污泥负荷BODNBODNVSd/kgMLSS BOD kgXVQSNFN5aSd/m BOD kgVQSN35aV曝气池XNNSV4.曝气池中有机污染物与活性污泥微生物比值的指标：式中：S0原污水中有机污染物的浓度（BOD），mg/LX混合液悬浮固体（MLSS）浓度，mg/L V曝气池容积，m3 （17-16）Ns=f(SVI)见图17-2（17-15）（17-17）17174

21、4 活性污泥反应动力学基础活性污泥反应动力学基础17.4.1 17.4.1 概述概述17.4.2 17.4.2 莫诺方程式莫诺方程式17.4.3 17.4.3 劳伦斯劳伦斯麦卡蒂方程式麦卡蒂方程式 MFNSdtdsdtdxdtdo2SKXSVdtdsSKSVVx,sfdtdsSmaxSmaxSKXSdtdxSKS)X,S(gdtdxSmaxSmaxvr22VXbQSao)X,SHdtdo17.4.1 17.4.1 概述概述其值不同，就会导致、动力学是研究讨论下列函数关系：、的变化maxmaxmax0SS=KsS=SSKs+SmaxS=2=图 17-5 莫诺方程式与其=f(S)关系曲线dtdsX

22、1Vdtds比降解速率：降解速率：17.4.2 17.4.2 莫诺方程式莫诺方程式1.Monod（莫诺）公式的由来与演变vmaxv=vmaxv=2vmax图 17-6 米-门方程式与其v=f(S)关系曲线SKSVXdtds)hkg/kg(SKSVdtdsX1VSmaxSmax1）米门公式：（1913年）纯酶单一基质酶促反应中基质比降解速率)hkg/kg(SKSdtdsX1Smax2）Monod公式（1942年）微生物的比增长速率 纯菌种单一基质SKdtdxX1Smax3）Monod公式（1950年）微生物的比增长速率（17-18）异养微生物群体单一基质dtdsX1VrVVrVrmaxmaxma

23、xmaxSKSVSKSrSKSr1rVSmaxSmaxSmax莫诺方程式SKSXVdtdsX1VSmax（17-19）（17-20）4）Lawrence公式：（19601970年）异养微生物群体（活性污泥）污水中混合有机物 证实有机物降解速率也符合Monod公式）（）（呈一级反应2217 XSKXSKVSKXSVdtds2117SKSKVSKSVV2SmaxSmax2SmaxSmaxXtKSSLn20XtK02eSS2Monod公式的推论 1）当混合液中SKS则（17-20）式中KS可忽略不计高有机物浓度 将（17-22）积分：(17-23)(17-24)SKXSVdtdsSKSVVSmaxS

24、max呈分数级反应是连续函数SKSVVSmaxXKXVdtdsKVV ：1max1max高有机物浓度XSKdtdsSKV ：22低有机物浓度2）当混合液中S在SS之间中等有机物浓度3）一相说与二相说 一相说Monod公式 二相说Eckenfelder二相说非连续函数 公式的推导完全混合曝气池中dtds曝气池 二次沉淀池处理水回流污泥剩余污泥QS0Q+RQSeXQSeQwXrRQSeXr图17-7 完全混合活性污泥系统的物料平衡3Monod公式的应用与参数的确定XSKdtds2 SSeS并为定值且处于减速生长期，属一级反应：适合于 XSKdtds2（17-25）在稳定条件下，对有机物进行物料平衡

25、：e0RQSQS eS)RQQ(Vdtds +（17-26）进入曝气池 流出曝气池 在曝气池降解的V)SS(Qdtdse0（17-27）：）2717（XSKdtds）2517（2式得出代入将e2e0e0SKXtSSXV)SS(Q（17-28）当以Se代替莫诺方程式（17-22）式中的S得出：eSemaxSKXSVdtds（17-29）V)SS(QSKXSV ：）2917（）2717（e0eSemax式后代入将 并在等式两边同时除以X得出：tX)SS(XV)SS(QSKSVe0e0eSemaxSKSVSKXtSSNSemaxe2e0rseSemaxe2e0e0rvSKXSVXSKtSSV)SS(

26、QN（17-30）（17-31）0e0SSS 有机物的去除率由（17-30）式可知：e2e0SKXtSS(17-32)XtK1(SXtSKSSXtSKSS2ee2e0e2e0XtK11SS20e有机物地残留率XtK1XtKXtK111SS1SSS2220e0e0去除率（17-33）（17-34）4K2、Vmax、KS的求定 1）K2的求定（图17-8）SKN SKXtSSe2rse2e02erse0K，S，NXtSS则直线的斜率即为则直作图为横坐标作图以为纵坐标即以（17-32）0Se(mg/L)S0-SeXt(kgBOD/kgMLSSd)K21组2组3组4组5组图 17-8 图 解 法 确

27、定K2值2）Vmax、KS的求定（图17-9）1Xtvma xS0-Se=Ks11()(vma xSevma x+XtS0-SeKsvma xSe1Ks1图 17-9 确 定 常 数 值 vma xKs的 图 解 法 将（17-30）式取倒数得：e0SSXtmaxSVKeS1maxV1 =+（17-35）为纵坐标 斜率 为横坐标 截距 5对推流式曝气池的分析1）分析与问题的提出Q、S0RQ、Se、Xr Q-QwSe、XeQw、Xr处理水X、Se(Q+RQ)S由大小；F/M变化X变化，取XVPF图 17-10 推流式曝气池 QwQ，Xe0QVt ：水力停留时间定义)1CC(K1CSTR ；CCL

28、nK1PF ：i0i0一级反应2）完全混合式、推流式二者水力停留时间的比较给水工程（第四版）：P249 表143，（17-36）1SSXK11SSXKQVt：e02e012CFSTRCFSTR对于完全混合式（17-37）e02PFPFSSLnXK1QV：t而对于推流式（17-38）QVQVttPFCFSTRPFCFSTRPFCFSTRVV则 CFSTR ContinuousFlow Stirred Tank Rector PFPlugFlow相同要使出水相同时当eCFSTRPF0S，XXX,S,Q1概述1）单位微生物量的底物利用率qauXdtdsq（17-39）dcKYq1drscKYN1 ：

29、1717式而 以C、q作为基本参数，并以第一、二两个基本方程式表达。2）劳麦第一基本方程式（17-40）17.4.3 17.4.3 劳伦斯劳伦斯麦卡蒂方程式麦卡蒂方程式SKSXVSKSXKdtdssamaxsau3）劳麦第一基本方程式：由Vq推出有机物的降解速度等于其被微生物的利用速度。有机底物的利用速率（降解速率）与曝气池内微生物浓度 Xa及有机底物浓度S之间的关系。（17-41）2劳麦方程式的推论与应用 1）处理水有机底物浓度Se计算dcmaxdcseK1YVK1KS（17-42）Y微生物产率：mg微生物量/mg有机物量Ks半速度系数（17-42）公式的推导：由（17-8）与（17-30）

30、式可得出：desemaxdrscKSKSVYKYN1（17-43）：c上面等式两边都cdcesemaxKSKSVY1：SKes上面等式两边都scdcdcmaxeecdscdcemaxescdcemaxesKKKYVSSKKKSYVSKKSYVSK移项整理：1KYVSKKKcdmaxescds1KYVK1KSdmaxccdsedcmaxdcseK1YVK1KS 均为常数仅取决于污泥龄处理水有机底物的浓度maxdceV,Y,K,S2）反应器内活性污泥浓度Xa的计算cde0caK1tSSYX（17-44）公式的推导：由（17-8）与（17-30）公式得出：（17-44）dae0dae0drscKVX

31、SSQYKtXSSYKYN1移项：ae0dcVXSSYQK1：VXa等式两边同e0dcaSSTQK1VXcde0cde0aK1tSSYK1VSSYQX（17-45）3）污泥回流比R与c值之间的关系arcXXRR1VQ1（17-46）而SVI10X6maxrSKV2qV SKq24）完全混合式曝气池有机底物降解速度的推导：Monod式在低有机物浓度下，有机底物的降解速度 劳麦式：有机底物的降解速度等于其被微生物的利用速度 （17-47）而auXdtdsq则a2uSXKdtds（17-48）VSSQtSSdtds ：eee0u在稳定条件下（17-49）ae2e0XSKVSSQ ：对于完混合式曝气池

32、qSKVSSQe2e0或（17-51）（17-50）5）活性污泥的二种产率（合成产率Y与表观产率Yobs）与c的关系 Y合成产率，表示微生物的增殖总量，没有去除内源呼吸 而消亡的那一部分 Yobs表观产率，实测所得微生物的增殖量，即微生物的净 增殖量，已去除了因内源呼吸而消亡的那一部分。cdobsK1YY17175 5 活性污泥处理系统的运行方式活性污泥处理系统的运行方式17.5.1 17.5.1 传统活性污泥法（普通活性污泥法）传统活性污泥法（普通活性污泥法）17.5.2 17.5.2 阶段曝气活性污泥法阶段曝气活性污泥法17.5.3 17.5.3 再生曝气活性污泥法系统再生曝气活性污泥法系

33、统17.5.4 17.5.4 吸附吸附再生活性污泥法系统再生活性污泥法系统17.5.5 17.5.5 延时曝气活性污泥法延时曝气活性污泥法17.5.6 17.5.6 高负荷活性污泥法高负荷活性污泥法17.5.7 17.5.7 完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法17.5.8 17.5.8 多级活性污泥法系统多级活性污泥法系统17.5.9 17.5.9 深水曝气活性污泥法系统深水曝气活性污泥法系统17.5.10 17.5.10 深井曝气池活性污泥法系统深井曝气池活性污泥法系统17.5.11 17.5.11 浅层曝气活性污泥法系统（殷卡曝气法）浅层曝气活性污泥法系统（殷卡曝气法）17.5.12 1

34、7.5.12 纯氧曝气活性污泥法系统纯氧曝气活性污泥法系统%90 ，BOD处理效果好1传统活性污泥法的特征：1)有机物的吸附与代谢在一个曝气池中连续进行2)活性污泥经历了一个生长周期：对数增长期减速增长期 内源呼吸期。经历了吸附与代谢二个阶段3)S由大小，dO2/dt由大小。3缺点：1)不适应冲击负荷和有毒物质 因为是推流式，进入池中的污水和回流污泥在理论上不与池 中原有的混合液混合。水质的变化对活性污泥影响较大 2)前段供氧不足，后段供氧过剩 3)Ns不高，曝气池V大，占地大2优点：池首往往供氧不足，后段供氧过剩，池前段DO浓度较低，沿池长逐渐增高17.5.1 17.5.1 传统活性污泥法（

35、普通活性污泥法）传统活性污泥法（普通活性污泥法）传统活性污泥法流程图（图17-11）17.5.2 17.5.2 阶段曝气活性污泥法阶段曝气活性污泥法特点 1)分段多点进水，负荷分布均匀，均化了需氧量，避免 了前段供氧不足，后段供氧过剩的缺点 2)提高了耐水质，水量冲击负荷的能力 3)活性污泥浓度沿池长逐渐降低阶段曝气活性污泥法工艺流程图（图17-12）17.5.3 17.5.3 再生曝气活性污泥法系统再生曝气活性污泥法系统积较大而吸附段占的时间与容曝气池再生池 ，V2141V而吸附再生活性污泥法系统V再生池很大，V吸附仅3060min，容积小17.5.4 17.5.4 吸附吸附再生活性污泥法系

36、统再生活性污泥法系统特点 1)吸附与再生分别进行，二沉池在二者之中 2)吸附时间较短（3060min），再生池只对回流污泥再生。整个池容小于普通活性污泥法 3)处理效果低于普通活性污泥法 4)具有一定的耐冲击负荷的能力 5)不宜处理溶解性有机物较多的污水吸附再生活性污泥法工艺流程图（图17-13）17.5.5 17.5.5 延时曝气活性污泥法延时曝气活性污泥法 tQVQVt ；、.1低负荷长时间曝气2.特点 1)Ns非常小，只有0.050.10 kgBOD/kgMLSSd 2)曝气时间t长（24h以上），污泥处于内源呼吸期，剩余污泥量 少且稳定，池容大 3)出水水质好，对原污水有较强的适应能力

37、，无需设初沉池，只 适合于小城镇污水处理（Q1000m3/d）。污泥不需进行厌氧 消化处理 4)基建费和运行费较高吸附再生活性污泥法工艺流程图17.5.6 17.5.6 高负荷活性污泥法高负荷活性污泥法tQVQVt ；，.1不完全处理活性污泥法短时曝气2.特点 1).曝气时间短（1.53.0h）。Ns高（1.5 3.0kgBOD/kgMLSSd），BOD（6575）%。低 2).池容小，出水水质不好17.5.7 17.5.7 完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法sNNFNF特点 1)耐冲击负荷，特别适应于工业废水处理 2)池内水质均匀一致，各点相同，3)池内需氧均匀，动力消耗小于推流式4)出水

38、水质比推流式差，活性污泥易产生膨胀各部分工况几乎完全一致，可通过来调整工作情况完全混合活性污泥法工艺流程图（图17-14）特点 1)当污水BODu300mg/L，一级曝气池以采用完全混合式曝气 池为好；（对水质水量冲击负荷承受力强）2)当污水BODu300mg/L，一级曝气池可采用推流式 3)当污水BODu150mg/L，不应采用多级 4)处理水水质好，但建设费和运行费均较高17.5.8 17.5.8 多级活性污泥法系统多级活性污泥法系统1.概述1)亨利定律：CHP 式中：C水中溶解氧饱和浓度 H亨利常数 P压力2)有利于微水中溶解氧饱和浓度dtdCCCaKdtdCCPs2s 生物的增殖和有机

39、物降解2 深水曝气池 深水中层曝气池 深水底层曝气池占地少混合液中，DO，dtdC17.5.9 17.5.9 深水曝气活性污泥法系统深水曝气活性污泥法系统17.5.10 17.5.10 深井曝气池活性污泥法系统深井曝气池活性污泥法系统1.H50100m，16m2.特征：1)氧的利用效率EA高达90，动力效率EP高达6kgO2/KWh；占地少 （传统活性污泥法EA10，EP23）2)适用于各种气候条件，可不设初沉池3)适用于处理高浓度有机废水总供氧量转移到混合液中的氧量氧的利用效率100E：EAAEP动力效率：1KWh电能转移到混合液中的氧量，以kgO2/KWh深井曝气池活性污泥法工艺流程图（图

40、17-15）17.5.11 17.5.11 浅层曝气活性污泥法系统（殷卡曝气法）浅层曝气活性污泥法系统（殷卡曝气法）1.气泡只有在形成与破碎的一瞬间有着最高的氧转移率，而与 其在液体中的移动高度无关2.可使用低压鼓风机，节省电耗，EP1.82.6kgO2/KWh浅层曝气活性污泥法工艺流程图（图17-16）1概述17.5.12 17.5.12 纯氧曝气活性污泥法系统纯氧曝气活性污泥法系统aK40CCKdtdC2sa2空气纯氧20 Po20.21atmCs9.2mg/LPo2（4.44.7）0.21atmCs（4.44.7）9.2mg/L当维持曝气池DO（C）2mg/L则氧转移的推动力：（CsC）

41、9.227.2mg/L（CsC）9.227.2mg/LaK2.7CCKdtdC2sa2。5.5aK2.7aK40dtdC22倍提高了对比空气氧转移速率也纯氧曝气氧转移推动（CsC）比空气曝气氧转移的推动力提高了40/7.2=5.5倍，同时纯氧曝气氧转移推速率2特征 1)氧的利用率EA（8090），而传统活性污泥法EA仅为 10 2)MLSS47g/L，使Nrv 3)SVI100，一般不会发生污泥膨胀 4)剩余污泥量小V纯氧曝气活性污泥法工艺流程图（图17-17）11068792354 图 17-11 传 统 活 性 污 泥 法 系 统1-经 预 处 理 后 的 污 水；2-活 性 污 泥 反

42、应 器-曝 气 池；3-从 曝气 池 流 出 的 混 合 液；4-二 次 沉 淀 池；5-处 理 后 污 水；6-污 泥泵 站；7-回 流 污 泥 系 统；8-剩 余 污 泥；9-来 自 空 压 机 站 的 空气；10-曝 气 系 统 与 空 气 扩 散 装 置图17-12 阶段曝气活性污泥法系统图17-13 吸附再生活性污泥法系统延时曝气活性污泥法系统图17-14 完全混合活性污泥法系统处理水空气空气提升原污水回流污泥图17-15 深井曝气活性污泥法系统图17-15 深井曝气活性污泥法系统32 2/3-3/4 BB 2 0.6-0.8 0.6-0.81/4-1/3 B13 图 1 7-1 6

43、 浅 层 曝 气 曝 气 池1-空 气 管；2-曝 气 栅；3-导 流 板图17-16 浅层曝气活性污泥法系统阻流板回流污泥原污水氧曝气池盖搅拌用电机气体循环搅拌用空压机废气混合液流向沉淀池搅拌叶轮喷气管图 17-14 纯氧曝气曝气池构造图 (有盖密封式)图17-17 纯氧曝气活性污泥法系统17.6 17.6 曝气的基本理论曝气的基本理论17.6.1 17.6.1 氧转移原理氧转移原理17.6.2 17.6.2 影响氧转移的因素影响氧转移的因素17.6.3 17.6.3 曝气设备类型曝气设备类型17.6.4 17.6.4 需氧量与供氧量的计算需氧量与供氧量的计算dXdCDVLd值单位长度内的浓

44、度变化浓度梯度：dXdC1扩散过程的基本规律菲克（Fick）定律 式中：Vd物质的扩散速率，单位时间、单位断面上通过的物质数量 DL扩散系数（17-52）17.6.1 17.6.1 氧转移原理氧转移原理2双膜理论与氧总转移系数KLaxfPgPiCiC紊流气相主体气膜液膜液相主体紊流界面（层 流）图 1 7-1 8 双 膜 理 论 模 型dXdCDAdtdMV ：VLdd的定义式扩散速率dXdCADdtdML：54)-(17XCCdXdCfs得出代入上式将fsLXCCADdtdMCCVXADVdtdMsfLCCKdtdCsLa1)(17-53)（17-54）将（17-55）式两边同除以V：KLa

45、小，则氧转移过程中阻力大KLa大，则氧转移过程中阻力小（17-55）（17-56）（17-57）d)/m(kgO RdtdC32r/d)(kgO ORVRVdtdC22r2)曝气原理(1)O2在气膜、液膜中进行分子扩散，而在气相和液相主体中进行(2)对流扩散(2)传质的阻力集中在双膜，但因O2是难溶气体，氧转移的决定性 阻力又集中在液膜内(3)O2通过液膜的转移速率是氧扩散转移全过程的控制速率 通过液膜的氧转移速率 （kgO2/h）CCAKCCAKXCCADdtdMsLsLfsL/h)(m D ：2L液膜中氧分子扩散系数式中(m)Xf液膜厚度/m)(kg/m XCC3fs液膜中氧的浓度梯度(m

46、/h)XDKfLL液膜中氧转移系数 在单位容积内氧的转移速率（kg/m3h）CCaKCCVAKdtdCdtdMV1s2sLVAKKLLaCCaKdtdCsLt3.2KCCCClgLas0sm1VA，hm：K VAKaKLLL的单位为的单位为式中将（17-55）式两边都除以V（曝气池容积）：令 式中：KLa氧的总转移系数（h1），KLa大则阻力小，反之亦然。整理后积分得：（17-58）所需要的时间提高到浓度从表示曝气池的单位为而的单位为saLLaCCDO，hK1，h1K如纯氧曝气、深井曝气提高气相中氧分压提高而提高提高:CVAXDaK:aKdtdCsfLLL KLa氧总转移系数是评价空气扩散装置

47、的重要参数。值求出曲线作出dtdC，tC直线作CdtdC3KLa的测定1)水中无氧状态下的测定法 用清水，用Na2SO3（或N2）对清水脱氧，使C0 然后进行曝气充氧，每隔一定时间，测定DO值，直至饱和为止RCCaKdtdCsLmg/L，C ：s度混合液的溶解氧饱和浓式中0，DO，CCaKR，sL直至为混合液中此时使活性污泥悬浮采用小曝气量，逐时定点测定直至饱和值混合液中然后用大曝气量ssLCDOCCaK，RdtdC，tC求出曲线作出直线作CdtdC2)对曝气池混合液的测定 对于混合液，氧的变化率是氧的转移率与活性污泥微生物耗氧率R之差，即：（17-59）R活性污泥微生物的耗氧速率R（mg/L

48、min）RCCaKdtdCsL根据（17-60）dtdCRCaKsLaCKL可写为：（17-61）截 距 斜率 CCaKdtdCVdtdMsL气压温度水中的含盐的浓度PTL/mgSP,T,SfCsT,SfCatm1C)1961(rEckenfeldes(760)760s下的即推荐用下式计算年T5.33s65.2475C760s T5.33s65.247510013.1CPCC5760s760sPs所在地实际气压17.6.2 17.6.2 影响氧转移的因素影响氧转移的因素 1Cs氧的饱和浓度 式中：S含盐量 （mg/L）T温度 式中：压力修正系数（17-62）（mg/L）而 ssCC自来水中的污

49、水中的ssCCssCC则对于T，P一定时，Cs就只与含盐量S有关，即Csf（S）采用因子来修正溶解盐类对Cs的影响 （17-63）当考虑气压和含盐量的影响（17-64）清水中污水中aKaKLLaKaKLL污水中2污水的水质污水中存在着溶解性有机物，特别是表面活性物质，如短链脂肪酸和乙醇，是一种两亲分子，极性端羧基COOH（亲水）或羟基OH（亲水）插入液相中，而非极性端（疏水）的碳基链则伸入气相中。如 C17H35 COOH O 非极性端 极性端 疏水 亲水 极性端 非极性端C17H35（亲水）COOH （亲气相，疏水）由于两亲分子聚集在气液界面上，阻碍氧分子的扩散转移，增加了氧转移过程的阻力K

50、La引入因子来修正表面活性物质对KLa的影响（17-65）（17-66）CCaKdtdCsL 20T20LTL024.1aKaKdtdCCCCTdtdCaKT:aKTssLL扩散。，dtdCT但并不会完全抵消有二种相反的影响对3水温当 1530时：水温低对氧转移有利 3035时：水温较高对氧转移有利4紊动强度1)低紊动程度 液体内部对氧转移过程的阻力比液膜的阻力大得多。液体运动对值几乎没有影响2)中等紊动程度 液体内部对氧扩散过程的阻力减小，此时液膜阻力将控制氧扩 散速率，此时值达到最小值3)高度紊动 打碎液膜，值将接近于11曝气系统1）鼓风曝气：空气加压设备（鼓风机）管道系统扩散装置（曝气器