《水污染控制工程》第十二章+活性污泥法课件.ppt

1、第一节第一节 基本概念基本概念一、活性污泥一、活性污泥 由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机性及无机性物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。活性污泥性质活性污泥性质活性污泥组成活性污泥组成含水含水9899干固体干固体12%MLSSMa：具备活性细胞：具备活性细胞成分（成分（大量的细菌大量的细菌、真菌、原生动物、后真菌、原生动物、后生动物）生动物）Me：内源代谢残：内源代谢残留的微生物有机留的微生物有机体体Mi：未代谢的不：未代谢的不可生化的有机悬可生化的有机悬浮固体浮固体Mii：吸附的无机：吸附的无机悬浮固体悬浮固体菌胶团：由细菌分泌的多糖类

2、胶状物质将细菌包覆成的粘性团块，菌胶团：由细菌分泌的多糖类胶状物质将细菌包覆成的粘性团块，使细菌具有抵御外界不利因素的性能。使细菌具有抵御外界不利因素的性能。活性污泥中细菌活性污泥中原生动物活性污泥中后生动物累枝虫旋轮虫旋轮虫猪吻轮虫钟虫活性污泥性能指标活性污泥性能指标混合液悬浮固体浓度：混合液悬浮固体浓度：MLSS曝气池中单位体积混合液中所含悬浮固体的重量，曝气池中单位体积混合液中所含悬浮固体的重量，mg/l或或g/lMLSS=Ma+Me+Mi+Mii混合液挥发性悬浮固体浓度：混合液挥发性悬浮固体浓度：MLVSS单位体积混合液中挥发性悬浮固体的重量，单位体积混合液中挥发性悬浮固体的重量，mg

3、/l或或g/lMLVSS=Ma+Me+Mi 活性污泥法是利用人工驯化培养的微生物群体，在人工活性污泥法是利用人工驯化培养的微生物群体，在人工强化的环境中呈悬浮状态生长，分解氧化污水中可生物降解强化的环境中呈悬浮状态生长，分解氧化污水中可生物降解的有机物质，从而使污水得到净化的方法。的有机物质，从而使污水得到净化的方法。二、活性污泥法的基本流程二、活性污泥法的基本流程 初沉池：设在工艺系统首端，用于去除原废水中初沉池：设在工艺系统首端，用于去除原废水中所含的悬浮物质。所含的悬浮物质。二沉池：设在系统末端，将曝气池出水中的活性二沉池：设在系统末端，将曝气池出水中的活性污泥进行分离、浓缩；污泥进行分

4、离、浓缩；回流污泥：主要用来保持曝气池中所需的微生物回流污泥：主要用来保持曝气池中所需的微生物量，以分解氧化有机物；量，以分解氧化有机物；曝气：既为活性污泥微生物提供呼吸所需的氧曝气：既为活性污泥微生物提供呼吸所需的氧气，同时也使活性污泥与废水不断混合、搅拌以防气，同时也使活性污泥与废水不断混合、搅拌以防止活性污泥在曝气池中沉淀。止活性污泥在曝气池中沉淀。三、活性污泥降解污水中有机物的过程三、活性污泥降解污水中有机物的过程活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除）活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除）过程可分为两个阶段。过程可分为两个阶段。吸附阶段吸附阶段稳定阶段稳定阶段由于活性污泥具

5、有巨大由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含的表面积，而表面上含有多糖类的粘性物质，有多糖类的粘性物质，导致污水中的有机物转导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。移到活性污泥上去。主要是转移到活性污泥上主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用的有机物为微生物所利用 第二节 活性污泥法的发展一、活性污泥法曝气反应池的基本形式推流式曝气池推流曝气池长宽比一般为推流曝气池长宽比一般为510；进水方式不限；出水用溢流堰。；进水方式不限；出水用溢流堰。推流曝气池的池宽和有效水深之比一般为推流曝气池的池宽和有效水深之比一般为12。根据横断面上的水流情况，可分为平流推移式、旋流推流式。根据横断面上的水

6、流情况，可分为平流推移式、旋流推流式。平面流态示意 出水气泡横断面示意平流推移式态示意图进水进水 出水旋流旋流推流式态示意图完全混合曝气池完全混合曝气池按池形分：圆型、方型、矩型；按池形分：圆型、方型、矩型；根据和沉淀池的关系分：分建式、根据和沉淀池的关系分：分建式、合建式。合建式。图15-16 合建式图15-15 分建式出水管导流筒出水槽曝气器进水管放空管管剩余污泥排放管沉淀区曝气区曝气区沉淀区污泥回流管进水出水表曝机进水 出水表曝机进水 出水挡板 相邻表曝机之间安置挡板或隔墙封闭环流式反应池进水进水二沉池二沉池回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥转刷转刷出水出水 氧化沟活性污泥法氧化沟活性污泥

7、法序批式反应池1.传统活性污泥法传统活性污泥法 在推流式的传统在推流式的传统曝气池中，混合液的曝气池中，混合液的需氧量在长度方向是需氧量在长度方向是逐步下降的。逐步下降的。实际情况是：前实际情况是：前半段氧远远不够，后半段氧远远不够，后半段供氧量超过需要。半段供氧量超过需要。所以出现了：所以出现了：1.渐减曝气渐减曝气2.分布曝气分布曝气3.完全混合完全混合回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥曝气池曝气池二沉池二沉池出水出水供氧速率供氧速率需氧速率需氧速率供、需氧速率供、需氧速率传统活性污泥法传统活性污泥法进水进水二、活性污泥法的发展和演变二、活性污泥法的发展和演变2.渐减曝气活性污泥法渐减曝气活

8、性污泥法 渐减曝气活性污泥法渐减曝气活性污泥法回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥曝气池曝气池二沉池二沉池出水出水进水进水供氧速率供氧速率需氧速率需氧速率供、需氧速率供、需氧速率3.多点进水活性污泥法多点进水活性污泥法 供、需氧速率供、需氧速率 曝气池曝气池 二沉池二沉池需氧速率需氧速率 多点进水活性污泥法多点进水活性污泥法回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥出水出水进水进水供氧速率供氧速率 主要优点是：主要优点是：1.废水沿池长分成几点进入，改变了传统活性污泥法废水沿池长分成几点进入，改变了传统活性污泥法中有机底物浓度池首高、池尾低沿池长分布不均的情况，中有机底物浓度池首高、池尾低沿池长分布不均的情

9、况，使底物浓度沿池长较均匀地分布。改善了供氧速率和需氧使底物浓度沿池长较均匀地分布。改善了供氧速率和需氧速率之间的相互吻合情况有利于降低能耗。速率之间的相互吻合情况有利于降低能耗。2.废水分成几个小股进入，使可能遇到的突增负荷被分废水分成几个小股进入，使可能遇到的突增负荷被分散并减轻冲击程度。即多点进水较单点进水，提高了耐冲散并减轻冲击程度。即多点进水较单点进水，提高了耐冲击负荷的能力。击负荷的能力。3.曝气池中的活性污泥浓度在池首端明显较高，在同样曝气池中的活性污泥浓度在池首端明显较高，在同样条件下（同样的回流污泥浓度及同样的污泥回流比）曝气条件下（同样的回流污泥浓度及同样的污泥回流比）曝气

10、池中污泥平均浓度明显高于传统活性污泥法，因此体积负池中污泥平均浓度明显高于传统活性污泥法，因此体积负荷较高，适应于较高有机物浓度的废水处理。荷较高，适应于较高有机物浓度的废水处理。供氧速率供氧速率需氧速率需氧速率供、需氧速率供、需氧速率二沉二沉池池回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥曝气池曝气池 出水出水进水进水完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法4.完全混和活性污泥法完全混和活性污泥法 以矩形曝气池为核心以矩形曝气池为核心 以圆形曝气池为核心以圆形曝气池为核心 出水管导流筒出水槽曝气器进水管放 空 管管剩 余 污泥 排 放管沉淀区曝气区 完全混合活性污泥法的主要特点在于：完全混合活性污泥法的主要

11、特点在于：（1）池液里各个部分微生物的种类和数量基本相同，生池液里各个部分微生物的种类和数量基本相同，生活环境也基本相同；活环境也基本相同；（2）池液里各个部分的需氧速率基本相同；池液里各个部分的需氧速率基本相同；（3）当入流出现冲击负荷时，大量的池液迅速与进水完当入流出现冲击负荷时，大量的池液迅速与进水完全混合，池液的组成变化较小。因为突然增大的负荷可由全全混合，池液的组成变化较小。因为突然增大的负荷可由全部池液所分担，而不是仅仅由回流污泥来承担，故耐冲击负部池液所分担，而不是仅仅由回流污泥来承担，故耐冲击负荷能力较大。荷能力较大。曝气池中的曝气池中的MLSS，约为，约为300500mg/L

12、，曝气时间比较，曝气时间比较短，约为短，约为23h，处理效率仅约，处理效率仅约65左右，有别于传统的活左右，有别于传统的活性污泥法，故常称变型曝气。性污泥法，故常称变型曝气。特点：污泥负荷高、曝气时间短、剩余污泥量大，运行费特点：污泥负荷高、曝气时间短、剩余污泥量大，运行费用较少；适用于出水水质要求较低或者前一级处理的场合。用较少；适用于出水水质要求较低或者前一级处理的场合。5.高负荷曝气或变型曝气高负荷曝气或变型曝气6.延时曝气法延时曝气法延时曝气的特点：延时曝气的特点：污泥负荷特别低，曝气时间很长，达污泥负荷特别低，曝气时间很长，达24h甚至更长，甚至更长，MLSS较高，达到较高，达到30

13、006000mg/L；活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩余活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放；污泥少而稳定，无需消化，可直接排放；占地面积大、曝气量大，且池内活性污泥易产生部分老占地面积大、曝气量大，且池内活性污泥易产生部分老化现象，可能会影响二沉池出水水质；化现象，可能会影响二沉池出水水质；一般采用完全混合型曝气池；一般采用完全混合型曝气池；适用于污水量很小的场合，近年来，国内小型污水处理适用于污水量很小的场合，近年来，国内小型污水处理处理系统多有使用。处理系统多有使用。7.氧化沟氧化沟 在在50年代开发的年代开发的氧化沟是延时曝气

14、法氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的一种特殊形式，它的池体狭长，池深较的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表浅，在沟槽中设有表面曝气装置。曝气装面曝气装置。曝气装置的转动，推动沟内置的转动，推动沟内液体迅速流动，取得液体迅速流动，取得曝气和搅拌两个作用。曝气和搅拌两个作用。氧化沟沟槽呈环形，氧化沟沟槽呈环形，槽深一般为槽深一般为11.5米，米，沟中混合液流速约为沟中混合液流速约为0.30.6m/s，使活，使活性污泥呈悬浮状态。性污泥呈悬浮状态。进水进水二沉池二沉池回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥转刷转刷出水出水 氧化沟活性污泥法氧化沟活性污泥法 沟中设有转刷，其作用为沟中设有转刷，其作用为:

15、（1）使进水、回流污泥和沟）使进水、回流污泥和沟 中原有混合液很好混和；中原有混合液很好混和；（2）提供氧源；）提供氧源；（3）使水流向前运动。）使水流向前运动。特点：耐冲击负荷，运行负荷低，深度处理大；污泥产特点：耐冲击负荷，运行负荷低，深度处理大；污泥产量较少，且沉降性能好，无臭味，易于处置；布局紧凑，运量较少，且沉降性能好，无臭味，易于处置；布局紧凑，运行管理方便和能耗低。行管理方便和能耗低。8.吸附再生活性污泥法吸附再生活性污泥法再生再生二沉池二沉池吸附吸附 吸附再生活性污泥法吸附再生活性污泥法回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥出水出水进水进水 基本思路：使废水和活性污泥接触达到吸附饱和

16、状基本思路：使废水和活性污泥接触达到吸附饱和状态，大部分有机物被吸附在活性污泥的表面时，就进行泥态，大部分有机物被吸附在活性污泥的表面时，就进行泥水分离；同时设置再生池，对吸附饱和的回流污泥进行曝水分离；同时设置再生池，对吸附饱和的回流污泥进行曝气，使有机物在其中得到降解。气，使有机物在其中得到降解。工艺特点：工艺特点：（1）仅对吸附饱和的回流污泥进行曝气，曝气池容积及）仅对吸附饱和的回流污泥进行曝气，曝气池容积及曝气量比普通活性污泥法曝气量比普通活性污泥法般可减少三分之一或更多可以般可减少三分之一或更多可以降低系统的基建运行费用。降低系统的基建运行费用。（2）为了更多地吸附废水中的污染物，）

17、为了更多地吸附废水中的污染物，回流比比传统回流比比传统法大些。较多的回流污泥进入曝气池，就具有了一定的调法大些。较多的回流污泥进入曝气池，就具有了一定的调节平衡能力和适应负荷的变化。而且也由于有大量污泥在节平衡能力和适应负荷的变化。而且也由于有大量污泥在再生池中曝气再生，故一旦当吸附池中污泥遭到破坏，即再生池中曝气再生，故一旦当吸附池中污泥遭到破坏，即可迅速由再生池的污泥去替换，而不致影响曝气池继续运可迅速由再生池的污泥去替换，而不致影响曝气池继续运转。从上述这些情况来看，转。从上述这些情况来看，吸附再生法相对传统法来说，吸附再生法相对传统法来说，应变能力或耐冲击负荷的能力要高些。应变能力或耐

18、冲击负荷的能力要高些。不足：处理效果相对较低；剩余污泥量较多。不足：处理效果相对较低；剩余污泥量较多。A级以高负荷或超高负荷运行，级以高负荷或超高负荷运行，B级以低负荷运行，级以低负荷运行，A级曝气池停级曝气池停留时间短，留时间短，3060min，B级停留时间级停留时间24h。该系统不设初沉池，该系统不设初沉池，A级曝气池是一个开放性的生物系统。级曝气池是一个开放性的生物系统。A、B两级各自有独立的污泥回流系统，两级的污泥互不相混。两级各自有独立的污泥回流系统，两级的污泥互不相混。处理效果稳定，具有抗冲击负荷，处理效果稳定，具有抗冲击负荷，pH值变化的能力。值变化的能力。该工艺还可以根据经济实

19、力进行分期建设。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。9.AB法A段曝气池段曝气池B段曝气池段曝气池进水进水中间沉淀池中间沉淀池B段沉淀池段沉淀池出水出水A段回流污泥段回流污泥B段回流污泥段回流污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥A段段B段段10.序批式活性污泥法序批式活性污泥法(SBR)（space biological-treatment reactor)上图为上图为SBR工艺的基本运行模式，其基本操作流程由进水，反工艺的基本运行模式，其基本操作流程由进水，反应，沉淀，出水和闲置等五个基本过程组成，从污水流入到闲应，沉淀，出水和闲置等五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每

20、个周期里上述过程都是在一个设有置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。进水：指反应器接纳原水，池内水位由最低达到进水：指反应器接纳原水，池内水位由最低达到最高，且使进水与池内原有活性污泥混合的过程；最高，且使进水与池内原有活性污泥混合的过程；反应：指进水结束后对池内混合液进行曝气或搅反应：指进水结束后对池内混合液进行曝气或搅拌，以达到预期处理效果的过程；拌，以达到预期处理效果的过程；沉淀：反应器结束后停止曝气和搅拌进行静置；沉淀：反应器结束后停止曝气和搅拌进行静置；排水：上清液作为处理出水外排，并排出多余的剩

21、排水：上清液作为处理出水外排，并排出多余的剩余污泥，沉降的大部分活性污泥作为下一批次处理余污泥，沉降的大部分活性污泥作为下一批次处理的回流污泥适用；的回流污泥适用；闲置：自排水期结束到下一批废水进入之前，池闲置：自排水期结束到下一批废水进入之前，池内活性污泥在此阶段进行内源呼吸，并可在反硝化内活性污泥在此阶段进行内源呼吸，并可在反硝化细菌的作用下进行反硝化脱氮。细菌的作用下进行反硝化脱氮。SBR工艺与连续流活性污泥工艺相比的优点：工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；能，无污泥回流设备；耐冲击负荷，在一般情况下（

22、包括工业污水处理）无需设耐冲击负荷，在一般情况下（包括工业污水处理）无需设置调节池；置调节池；反应推动力大，易于得到优于连续流系统的出水水质；反应推动力大，易于得到优于连续流系统的出水水质；运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；氮除磷的效果；污泥沉淀性能好，污泥沉淀性能好，SVI值较低，能有效地防止丝状菌膨胀；值较低，能有效地防止丝状菌膨胀；该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。制，便于自控运行，易于维护管理。容积利用率低；容

23、积利用率低；水头损失大；水头损失大；出水不连续；出水不连续；峰值需氧量高；峰值需氧量高；设备利用率低；设备利用率低；运行控制复杂；运行控制复杂；不适用于大水量。不适用于大水量。SBR工艺的缺点：一般曝气池直径约一般曝气池直径约16m，水深，水深约约1020m。深井曝气法深度为。深井曝气法深度为50150m，节省了用地面积。，节省了用地面积。在深井中可利用空气作为动力，在深井中可利用空气作为动力，促使液流循环。促使液流循环。深井曝气法中，活性污泥经受压深井曝气法中，活性污泥经受压力变化较大，实践表明这时微生物力变化较大，实践表明这时微生物的活性和代谢能力并无异常变化，的活性和代谢能力并无异常变化

24、，但合成和能量分配有一定的变化。但合成和能量分配有一定的变化。深井曝气池内，气液紊流大，液深井曝气池内，气液紊流大，液膜更新快，促使膜更新快，促使KLa值增大，同时值增大，同时气液接触时间增长，溶解氧的饱和气液接触时间增长，溶解氧的饱和度也有深度的增加而增加。度也有深度的增加而增加。当井壁腐蚀或受损时污水可能会当井壁腐蚀或受损时污水可能会通过井壁渗透，污染地下水。通过井壁渗透，污染地下水。11.深层曝气深层曝气12.浅层曝气浅层曝气1953年派斯维尔年派斯维尔Pasveer的研的研究：氧在究：氧在10静止水中的传递静止水中的传递特征，如图所示。特点：气泡特征，如图所示。特点：气泡形成和破裂瞬间

25、的氧传递速率形成和破裂瞬间的氧传递速率最大的。在水的浅层处用大量最大的。在水的浅层处用大量空气进行曝气，就可以获得较空气进行曝气，就可以获得较高的氧传递速率。为了使液流高的氧传递速率。为了使液流保持一定的环流速率，将空气保持一定的环流速率，将空气扩散器分布在曝气池相当部分扩散器分布在曝气池相当部分的宽度上，并设一道纵墙，将的宽度上，并设一道纵墙，将水池分为两部分，迫使曝气池水池分为两部分，迫使曝气池液体形成环流液体形成环流l 扩散器的深度放置在水面以下扩散器的深度放置在水面以下0.60.8m范围为宜，可以范围为宜，可以节省动力费用，动力效率可达节省动力费用，动力效率可达1.8-2.6kgO2/

26、kWh。l 可以用一般的离心鼓风机。可以用一般的离心鼓风机。l 浅层曝气与一般曝气相比，空气量增大，但风压仅为一般浅层曝气与一般曝气相比，空气量增大，但风压仅为一般曝气的曝气的1/41/6左右，约左右，约10kPa，故电耗略有下降。，故电耗略有下降。l 曝气池水深一般曝气池水深一般34m，深宽比，深宽比1.0-1.3，气量比：，气量比：3040m3/m3H2O.hl 浅层池适用于中小型规模的污水厂。浅层池适用于中小型规模的污水厂。l 由于布气系统进行维修上的困难，没有得到推广利用。由于布气系统进行维修上的困难，没有得到推广利用。浅层曝气浅层曝气 纯氧代替空气，纯氧代替空气，可以提高生物处理可以

27、提高生物处理的速度，纯氧曝气的速度，纯氧曝气池的构造见右图。池的构造见右图。12.纯氧曝气 在密闭的容器中，溶解氧的饱和度可提高，氧溶解的推动力也在密闭的容器中，溶解氧的饱和度可提高，氧溶解的推动力也随着提高，氧传递速率增加了，因而处理效果好，污泥的沉淀性也随着提高，氧传递速率增加了，因而处理效果好，污泥的沉淀性也好。纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质，但使微生物充好。纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质，但使微生物充分发挥了作用。分发挥了作用。纯氧曝气的缺点是纯氧发生器容易出现故障，装置复杂，运转纯氧曝气的缺点是纯氧发生器容易出现故障，装置复杂，运转管理较麻烦。管理较麻烦。13.射

28、流曝气活性污泥法射流曝气活性污泥法 射流曝气射流曝气活性污泥法活性污泥法混合池混合池回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥出水出水二沉池二沉池曝气池曝气池射流器射流器泵泵进水进水空气空气 基本思路：采用射流曝气充氧时，射流器喉管处产生的高速湍基本思路：采用射流曝气充氧时，射流器喉管处产生的高速湍动水流，可以强化气相组分向液相的传递，显著提高氧的传递效。动水流，可以强化气相组分向液相的传递，显著提高氧的传递效。克劳斯工程师把厌氧消化的上清液加到回流污泥中克劳斯工程师把厌氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝气，然后再进入曝气池，克服了高碳水化合物一起曝气，然后再进入曝气池，克服了高碳水化合物的污泥膨胀问题

29、，这个过程称为克劳斯法。的污泥膨胀问题，这个过程称为克劳斯法。消化池上清液中富有氨氮，可以供应大量碳水化合消化池上清液中富有氨氮，可以供应大量碳水化合物代谢所需的氮。物代谢所需的氮。消化池上清液夹带的消化污泥比重较大，有改善混消化池上清液夹带的消化污泥比重较大，有改善混合液沉淀性能的功效。合液沉淀性能的功效。14.克劳斯（克劳斯（Kraus）法）法 克劳斯克劳斯活性污泥法活性污泥法回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥出水出水进水进水二沉池二沉池 曝气池曝气池消化池消化池消化污泥消化污泥上清液上清液预曝气池预曝气池运行方式运行方式流态流态曝气方式曝气方式BOD5去除率去除率/%特点特点传统法传统法推

30、流推流空气扩散或空气扩散或机械曝气机械曝气85-95适应中等浓度废水，对冲击负荷敏适应中等浓度废水，对冲击负荷敏感感渐减曝气渐减曝气推流推流空气扩散空气扩散85-95空气供应逐渐减小，配合负荷需要空气供应逐渐减小，配合负荷需要多点进水多点进水半推流半推流空气扩散空气扩散85-95适应较广，耐冲击适应较广，耐冲击完全混合完全混合完全混合完全混合空气扩散或空气扩散或机械曝气机械曝气85-95较高浓度废水，耐冲击较高浓度废水，耐冲击吸附再生吸附再生推流推流空气扩散或空气扩散或机械曝气机械曝气80-90适应于高悬浮物废水，容积负荷高适应于高悬浮物废水，容积负荷高短时曝气短时曝气完全混合完全混合空气扩散

31、或空气扩散或机械曝气机械曝气60-75适用于出水要求不高场合，曝气费适用于出水要求不高场合，曝气费用少用少延时曝气延时曝气完全混合完全混合空气扩散或空气扩散或机械曝气机械曝气75-95适用于出水要求高场合，污泥量极适用于出水要求高场合，污泥量极少少氧化沟氧化沟循环混合循环混合机械曝气机械曝气85-95适用于出水要求高场合，污泥量极适用于出水要求高场合，污泥量极少少深水曝气深水曝气空气扩散空气扩散85-95占地少，氧转移效率高占地少，氧转移效率高纯氧曝气纯氧曝气多段混合多段混合纯氧机械混合纯氧机械混合85-95一般应用于空间较小，有经济氧源一般应用于空间较小，有经济氧源地方地方射流曝气射流曝气不

32、限不限射流曝气射流曝气85-90适应于小型工程适应于小型工程克劳斯法克劳斯法推流推流空气扩散或空气扩散或机械曝气机械曝气85-95适用于低氮的高强度废水适用于低氮的高强度废水构成活性污泥法的三个要素构成活性污泥法的三个要素一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥；性污泥；二是废水中的有机物，它是处理对象，也是微生物二是废水中的有机物，它是处理对象，也是微生物的食料的食料；三是溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生物既不三是溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存也不能发挥氧化分解作用。能生存也不能发挥氧化分解作用。提供三者接触反应的设备提

33、供三者接触反应的设备 曝气池曝气池第四节第四节 气体传递原理和曝气设备气体传递原理和曝气设备、气体传递原理、气体传递原理 五十年来，已有若干传质理论用来解释气体传递五十年来，已有若干传质理论用来解释气体传递的机理。但最简单和最普遍使用的是的机理。但最简单和最普遍使用的是lewis和和Whitman在在1924年提出的双膜理论。年提出的双膜理论。气膜气膜液膜液膜溶解氧溶解氧气泡中氧的转移气泡中氧的转移双膜理论的基本论点：双膜理论的基本论点：1.气液两相界面附近存在着作层流运动的气膜和液膜，主体流动情气液两相界面附近存在着作层流运动的气膜和液膜，主体流动情况影响着膜的厚度；况影响着膜的厚度；2.两

34、膜以外的气、液相主体中，流体充分湍动，组分物质浓度均匀，两膜以外的气、液相主体中，流体充分湍动，组分物质浓度均匀，不存在浓度差，也没有任何传质阻力，整个传质过程阻力仅存在于不存在浓度差，也没有任何传质阻力，整个传质过程阻力仅存在于气液两层层流膜；气液两层层流膜；3.气液两相界面上物质浓度相平衡，界面上无阻力。气液两相界面上物质浓度相平衡，界面上无阻力。气体传递原理：双膜理论气体传递原理：双膜理论 氧气通过液膜的传递速率为：氧气通过液膜的传递速率为：osogAKdtdm 式中：式中：dm/dt:气体传递速率气体传递速率 Kg:气体扩散系数气体扩散系数 A:气体扩散通过的面积气体扩散通过的面积 s

35、o:气体在溶液中的饱和浓度气体在溶液中的饱和浓度 o:气体在溶液中的浓度气体在溶液中的浓度 而而 ，则有：，则有：对上式积分可得：对上式积分可得：oVddmosogoVAKdtd0soLaK1212log13.2sosoLattK 二、氧气转移影响因素二、氧气转移影响因素 （1）污水水质）污水水质 污水中的杂质对氧气的转移以及溶解度污水中的杂质对氧气的转移以及溶解度有一定影响，所以引入修正系数，则有：有一定影响，所以引入修正系数，则有：osoLaoKdtd （2）水温）水温 水温上升，水的粘度降低，液膜厚度减小，水温上升，水的粘度降低，液膜厚度减小，Kla值增高；值增高；氧气在水中的溶解度随温

36、度上升而降低。氧气在水中的溶解度随温度上升而降低。温度对氧气转移有二种相反的影响，但不温度对氧气转移有二种相反的影响，但不能相互抵消，总之，低温有利于氧气的转移。能相互抵消，总之，低温有利于氧气的转移。（3）氧分压）氧分压 氧分压越高，越有利于氧气的转移。氧分压越高，越有利于氧气的转移。曝气作用曝气作用1 好氧微生物的需氧代谢好氧微生物的需氧代谢2 兼性微生物酶的好氧合成兼性微生物酶的好氧合成3 混合液的搅拌作用（厌氧、缺氧池另加搅拌器）混合液的搅拌作用（厌氧、缺氧池另加搅拌器）曝气方式曝气方式1.鼓风曝气鼓风曝气2.机械曝气：纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器机械曝气：纵轴表面曝气机、横轴表面曝

37、气器3.鼓风鼓风+机械曝气系统机械曝气系统4.其它：富氧曝气、纯氧曝气其它：富氧曝气、纯氧曝气鼓风曝气系统鼓风曝气系统空气净化系统空气净化系统鼓风机鼓风机空气输配管系统空气输配管系统浸没于混合液中浸没于混合液中的扩散器的扩散器小气泡扩散器小气泡扩散器中气泡扩散器中气泡扩散器大气泡扩散器大气泡扩散器微气泡扩散器微气泡扩散器空气净化器空气净化器的目的是改善整个曝气系统的运行状态和防止扩散器阻塞。鼓风机鼓风机供应压缩空气。风量要满足生化反应所需的氧量和能保持混合液悬浮固体呈悬浮状态。风压要满足克服管道系统和扩散器的摩阻损耗以及扩散器上部的静水压。罗茨鼓风机：适用于中小型污水厂，噪声大，必须采取消音、

38、隔音措施；离心式鼓风机：噪声小，效率高，适用于大中型污水厂空气输配管系统空气输配管系统负责将空气输送到空气扩散器，要求沿程阻力损失小，曝气设备各点压力均衡，空气干管和支管流速符合设计要求，配备必要的手动阀门和电动调节阀门。扩散器扩散器的作用是将空气分散成空气泡，增大空气和混合液之间的接触界面，把空气中的氧溶解于水中。小气泡扩散器小气泡扩散器：由微孔材料（陶瓷、砂砾、塑料）制成的扩散板或扩散管，气泡直径小于1.5mm。中气泡扩散器中气泡扩散器：穿孔管和莎纶管，孔眼直径2-3mm。大气泡扩散器大气泡扩散器：竖管，气泡直径15 mm左右。微气泡扩散器微气泡扩散器：气泡直径在10m左右，常用有射流曝气

39、器。机械曝气：表面曝气机机械曝气：表面曝气机 表面曝气机充氧原理：表面曝气机充氧原理：1.曝气设备的提水和输水作用，使曝气池内液体不断循环流动，从而不断更新气液接触面、不断吸氧；2.曝气设备旋转时在周围形成水跃，并把液体抛向空中，剧烈搅动而卷进空气；3.曝气设备高速旋转时，在后侧形成负压区吸入空气。机械曝气：表面曝气机竖式曝气机卧式曝气刷曝气的效率取决于曝气池的池形曝气机的性能泵型泵型倒伞型倒伞型平板型平板型这类曝气机的转动轴与水面平行，主要用于氧化沟。泵型泵型倒伞型倒伞型平板型平板型竖式曝气机竖式曝气机竖式曝气机竖式曝气机卧式曝气刷卧式曝气刷曝气设备性能指标1.氧转移率，单位为mgO2/Lh

40、；EL3.氧利用率，通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧的百分比，单位为。EA2.充氧能力（或动力效率），即每消耗1kWh动力能传递到水中的氧量（或氧传递速率），单kgO2/kWh；EP满足混合要求的曝气量满铺的小气泡扩散器：2.2m3/m2.h旋流的大中气泡扩散器：1.2m3/m2.h机械曝气：13m3/W曝气设备性能 应把整个系统作为整体来考虑，包括曝气池、二沉池、曝气设备、回流设备等，甚至包括剩余污泥的处理处置。主要设计内容：1 工艺流程选择；2 曝气池容积和构筑物尺寸的确定；3 二沉池澄清区、污泥区的工艺设计；4 供氧系统设计；5 污泥回流设备设计主要依据：水质水量资料；生活污

41、水或生活污水为主的城市污水：成熟设计经验；工业废水：试验研究设计参数。第五节第五节 去除有机污染物的活性污泥法过程设计去除有机污染物的活性污泥法过程设计工艺流程的选择 流程选择是活性污泥设计中的首要问题，关系到日后运转的稳定可靠、经济和环境效益，必须在详尽调查的基础上进行技术、经济比较，以得到先进合理的流程。需要调查研究和收集的基础资料：1 污水的水量水质资料 水量关系到处理规模，多种方法分析计算，注意收集率和地下水渗入量。水质决定选用的处理流程和处理程度。2 接纳污水的对象资料3.气象水文资料4.污水处理厂厂址资料 厂址地形资料；厂址地质资料。5 剩余污泥的出路调研一、曝气池容积设计计算一、

42、曝气池容积设计计算有机物负荷有机物负荷法法 VXSSQLs)(e0VXQSLs0活性污泥负荷（污泥负荷）活性污泥负荷（污泥负荷）曝气池容积负荷（容积负荷）曝气池容积负荷（容积负荷）VQSLV0污泥泥龄法污泥泥龄法 cdockXSSQYV1 有机物的降解用一相说来表示，数学模型如下：有机物的降解用一相说来表示，数学模型如下：-ds/dt=kXS/(K+S)12-1 式中：式中：-ds/dt为有机物降解速度为有机物降解速度 k为降解常数为降解常数 K为半饱和常数（又称米为半饱和常数（又称米门常数）门常数）S为有机物浓度为有机物浓度 X为微生物浓度（工程上为挥发份活性污泥浓度为微生物浓度（工程上为挥

43、发份活性污泥浓度MLVSS）污泥负荷污泥负荷LS 设曝气池起点水团有机物浓度为设曝气池起点水团有机物浓度为S0,水团运动起始时刻为水团运动起始时刻为T0,水团运动至曝气池末端的时刻为水团运动至曝气池末端的时刻为T,此时水团有机物浓度此时水团有机物浓度为为Se,解微分方程解微分方程12-1，可得：，可得：Kln(S0/Se)+S0-Se=kxt 12-2 设曝气池体积为设曝气池体积为V，曝气时间，曝气时间(又称理论停留时间又称理论停留时间)为为T(天天),废水流量为废水流量为Q(m3/d),有机物有机物(通常以通常以BOD5计计,降低要求则亦可降低要求则亦可用用COD计计)浓度为浓度为S0,污泥

44、回流比污泥回流比(废水水量废水水量Q与污泥回流量与污泥回流量Qr的比值的比值)为为r,根据物料守恒根据物料守恒,则有则有:S0=(S0+rSe)/(1+r)12-3根据流体运动规律根据流体运动规律,又有又有:T=T/(1+r)12-4根据活性污泥系统工艺中曝气时间的定义有根据活性污泥系统工艺中曝气时间的定义有:T=V/Q 12-5将方程将方程12-3、12-4及及12-5代入方程代入方程12-5得：得：Kln(S0/Se)+S0-Se=kxV/Q/(1+r)12-6可将方程可将方程12-6整理成：整理成：(S0-Se)/ln(S0/Se)Q(S0-Se)/(VX)=k 12-7 K+(S0-S

45、e)/ln(S0/Se)令令(S0-Se)/ln(S0/Se)为曝气池内有机污染物对数平均浓度为曝气池内有机污染物对数平均浓度S*，令令Q(S0-Se)/(VX)为活性污泥系统动力学负荷为活性污泥系统动力学负荷(简称动力学负简称动力学负荷荷)LS，方程，方程12-7可整理成可整理成:LS=k S*/(K+S*)12-8 方程方程12-8即为曝气池设计的主要根据，因为除了曝气池即为曝气池设计的主要根据，因为除了曝气池体积体积V待解外，其它参数均可确定。待解外，其它参数均可确定。负荷设计法在水处理设计上占有一定的优势，这在一些教负荷设计法在水处理设计上占有一定的优势，这在一些教科书或设计手册中均能

46、得到体现。但科书或设计手册中均能得到体现。但“负荷负荷”一词有些模糊，一词有些模糊，这里加以区分（见表这里加以区分（见表12-1）。）。表表12-1 活性污泥系统各种负荷的定义、表示方法及各种意义活性污泥系统各种负荷的定义、表示方法及各种意义中文名称中文名称（字母表示（字母表示）定义定义表示方法表示方法*表示意义表示意义设计指导设计指导意义意义技术经济技术经济意义意义活性污泥负活性污泥负荷（荷（LS）单位污泥重量单位时单位污泥重量单位时间内去除的污染物间内去除的污染物（BOD）重量）重量LS=Q(S0-Se)/(VX)活性污泥降解污染活性污泥降解污染物的能力，物的能力，有有无无污泥去除负污泥去

47、除负荷（荷（Lq）单位污泥重量单位时单位污泥重量单位时间内去除的污染物间内去除的污染物（BOD）重量）重量Lq=Q(S0-Se)/(VX)活性污泥降解污染活性污泥降解污染物的能力，物的能力，较弱较弱无无污泥承受负污泥承受负荷（荷（Lc）单位污泥重量单位时单位污泥重量单位时间内承受的污染物间内承受的污染物（BOD）重量）重量Lc=QS0/(VX)环境对活性污泥所环境对活性污泥所提供的条件提供的条件极弱极弱无无体积处理负体积处理负荷（荷（Vq）单位曝气池体积单位单位曝气池体积单位时间内去除的污染物时间内去除的污染物（BOD）重量）重量Vq=Q(S0-Se)/V曝气池降解污染物曝气池降解污染物的能力

48、的能力极弱极弱有有体积承受负体积承受负荷（荷（Vc）单位曝气池体积单位单位曝气池体积单位时间内承受的污染物时间内承受的污染物（BOD）重量）重量Vc=QS0/V?无无无无 在活性污泥法曝气系统中，废水中有机物的去除是由活在活性污泥法曝气系统中，废水中有机物的去除是由活性污泥微生物来完成的。在有机物去除的同时，微生物自身性污泥微生物来完成的。在有机物去除的同时，微生物自身亦在生长、繁殖，反映在曝气系统中，就是活性污泥的增长。亦在生长、繁殖，反映在曝气系统中，就是活性污泥的增长。在曝气系统运转中，活性污泥增长主要是因为降解废水中的在曝气系统运转中，活性污泥增长主要是因为降解废水中的有机物并将其中一

49、部分构成活性污泥本身。有机物并将其中一部分构成活性污泥本身。二、剩余污泥量计算二、剩余污泥量计算 活性污泥系统每天去除掉废水中的有机物，每天还要不断排活性污泥系统每天去除掉废水中的有机物，每天还要不断排放剩余活性污泥，剩余污泥量放剩余活性污泥，剩余污泥量X的计算可按下式：的计算可按下式：X=aQSr-bVX 12-9 式中，为有机物转化为活性污泥的总转化系数，式中，为有机物转化为活性污泥的总转化系数，b为活性污为活性污泥衰减系数，其它字母意义同前。泥衰减系数，其它字母意义同前。式式12-9可改写为：可改写为：X/VX=aQSr/VX b=aLS-b 12-10 a,b 可通过实验进行回归分析求

50、出。可通过实验进行回归分析求出。令令X/（QSr）为有机物转化为活性污泥的净转化系）为有机物转化为活性污泥的净转化系数（可简称为工程污泥系数）数（可简称为工程污泥系数）an，则，则 an可表示为：可表示为：an=a-bVX/QSr=a-b/LS 12-11 式式12-11的意义在于直接简明的表示出工程污泥系数与负荷的意义在于直接简明的表示出工程污泥系数与负荷相关，如要减少污泥的排放，必须降低负荷。相关，如要减少污泥的排放，必须降低负荷。令令X/（VX）为活性污泥增长率（简污泥称增长率），）为活性污泥增长率（简污泥称增长率），则污泥增长率可表示为：则污泥增长率可表示为：X/（VX）=aLS-b