水二第3章水处理工程=清华大学 274页

第三章废水好氧生物处理工艺废水好氧生物处理工艺(1)(1)——活性污泥法\n本章内容3.1活性污泥法的基本原理323.2活性污泥法的运行方式3.3活性污泥法的反应动力学3.4曝气的原理、方法与设备3.5活性污泥法的工艺设计3.6活性污泥法的运行管理第三章（1）2\n3.1活性污泥法的基本原理3.1.1活性污泥法的工艺流程3.1.2活性污泥的性质及性能指标3.1.3活性污泥法的基本工艺参数3.1.4活性污泥的增殖规律及应用第三章（1）3\n3113.1.1活性污泥法的工艺流程空气二次废水曝气池沉淀池出水回流污泥剩余活性污泥第三章（1）4\n3.1.1活性污泥系统的主要组成曝气池：生化反应的主体，有机物被降解，微生物增殖；二沉池：1）泥水分离，保证出水水质；2）浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的污泥浓度。回流系统：1）维持曝气池内的污泥浓度；2）改变回流比，可调整曝气池的运行工况。剩余污泥：1）去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。供氧系统：为微生物提供溶解氧，并保证活性污泥处于悬浮状态。第三章（1）5\n3.1.1生活污水或城市废水的处理流程高碑店污水处理厂的工艺流程图活性污泥系统第三章（1）6\n3.1.1正在运行的曝气池第三章（1）7\n3.1.1曝气池中的曝气头的布置第三章（1）8\n3.1.1活性污泥系统有效运行的基本条件是：废水中含有足够的可溶性易降解有机物；混合液含有足够的溶解氧；活性污泥在池内呈悬浮状态；活性污泥连续回流，剩余污泥及时排放，维持曝气池内稳定的活性污泥浓度；进水中不含有对微生物有毒有害的物质第三章（1）9\n3.1.2活性污泥的性质及性能指标1、活性污泥的物理性质：——“菌胶团”——“生物絮凝体”颜色：褐色、（土）黄色、铁红色气味：泥土味（城市污水）比重：略大于1（1.0021.006）粒径：0.020.2mm比表面积：20100cm2/mL第三章（1）10\n3.1.22、活性污泥的组成成分：水：活性污泥的含水率：99.2%99.8%固体物质：活性污泥的含固率：0.2%0.8%有机物：1）活细胞（Ma）：有机物2）微生物内源代谢的残留物（Me）：75~85%3）吸附的原废水中难于生物降解的有机物（Mi）：无机物：4）无机物质（Mii）：active,endogenesisrespiration,inert,inertinorganic第三章（1）11\n3.1.23、活性污泥中的微生物：A．细菌：是活性污泥净化功能最活跃的成分主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等特征：1）绝大多数是好氧和兼性异养型的原核细菌；2）在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能；3）具有很高的增殖速率，世代时间仅为2030min；4）动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团”的功能。第三章（1）12\n3.1.2B、原生动物——在活性污泥中大约为103个/ml草履虫盖纤虫变形虫钟虫第三章（1）13\n3.1.2C、后生动物线虫轮虫第三章（1）14\n3.1.2原（后）生动物作为“指示性生物”数量第三章（1）15\n3.1.24、活性污泥的性能指标：1）混合液悬浮固体浓度（MLSS）（MixedLiquorSuspendedSolids）MLSS=M+M+M+M单位：mg/L或g/m3aeiii2）混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）（MixedLiquorVolatileSuspendedSolids）MLVSS=Ma+Me+Mi单位：mg/L或g/m3MLVSSVSS在条件一定时，较稳定；MLSSSS对于处理城市污水的活性污泥系统，一般为0.75~0.85第三章（1）16\n3.1.23）污泥沉降比（SV）（SludgeVolume）定义：将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示；功能：能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀；正常范围：20%30%第三章（1）17\n3.1.2SV的测定30min15min0minSV=40%第三章（1）18\n3.1.24）污泥体积指数（SVI）（SludgeVolumeIndex）定义：曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，1g干污泥所形成的污泥体积，(mL/g)SV(mL/L)SV()(%)10(mL/L)SVISVIMLSS(g/L)MLSS(g/L)功能：能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能，其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多；其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀；正常范围：50150mL/g（处理城市污水时）第三章（1）19\n3.1.3活性污泥法的基本工艺参数1、曝气池的有机容积负荷：1）进水COD（BOD）容积负荷：5LQCi3(kgCODmd)vCODVQB3Li(kgBOD5md)vBOD5V2）COD（BOD）去除容积负荷：5Q(CC)Lie(kgCODm3d)vCODVQ(BB)3Lie(kgBOD5md)vBOD5V第三章（1）20\n3.1.32、曝气池的有机污泥负荷：1）进水COD（BOD）污泥负荷：5QCLikgCODkgMLSSdsCODMLSSVQBLikgBOD5kgMLSSdsBOD5MLSSVQBLikgBOD5kgMLVSSdsBOD5MLVSSV2）COD（BOD）去除污泥负荷：5Q(CC)LiekgCODkgMLSSdsCODMLSSVLQ(BiBe)kgBOD5kgMLSSdsBOD5MLSSV第三章（1）21\n3.1.33、曝气池的水力停留时间（HRT、HydraulicRetentionTime）HRTVQ（h）4、曝气池的污泥停留时间（SRT，SludgeRetentionTimeSludgeRetentionTime、c）VXVXVXSRT（d）xQX(QQ)XQXwrwewr610((g)mg/L)(X)rmaxSVI第三章（1）22\n3143.1.4活性污泥的增殖规律及应用活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结果，而微生物增殖的结果则是活性污泥的增殖。活性污泥的增殖曲线第三章（1）23\n3.1.4活性污泥的增殖曲线减速增殖期对数增殖期内源呼吸期适应期微生物增殖曲线(()M)微生物量氧利用速率曲线BOD变化曲线(F)时间注意：1）间歇静态培养；2）底物是一次投加第三章（1）24\n3.1.4F/M值的概念：在温度适宜、DO充足、且不存在抑制物质的条件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取决于微生物与有机基质的相对数量，即有机基质(Food)与微生物(Microorganism)的比值，即F/M值。F/M值是影响有机物去除速率、氧利用速率的重要因素。实际上，F/M值就是以BOD表示的进水污泥负荷，即：5QBFMLi(kgBODkgVSSd)sBOD55VXv第三章（1）25\n3.1.4活性污泥的增殖曲线的分区可将增殖曲线分为四个时期：1)适应期2)对数增殖期3)减速增殖期4)内源呼吸期第三章（1）26\n3.1.41)适应期（1）定义：微生物对于新的环境条件、污水中不同种类的有机物污染物等的短暂的适应过程；（2）活性污泥微生物的变化：数量基本没有变化；菌体体积增大；酶系统相应调整；新的变异；等。（3）水质指标基本无变化。第三章（1）27\n3.1.42）对数增殖期F/M值高(2.2kgBOD/kgVSS·d)，有机物丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素；微生物的增值速率与基质浓度无关，呈零级反应，仅由微生物本身特有的最小世代时间所控制，即只受微生物自身生理机能的限制；微生物以最高速率对有机物进行摄取，以最高速率增殖，合成新细胞；活性污泥的代谢速率极高，需氧量大；活性污泥具有高的能量水平，微生物的活动能力很强，污泥质地松散，不易形成较好的絮凝体，沉淀性能不佳；一般不采用此阶段作为运行工况。（但也有，如高负荷活性污泥法）第三章（1）28\n3.1.43）减速增长期F/M值下降到一定水平后，有机物的浓度成为微生物增殖的控制因素；微生物的增殖速率与残存的有机物呈正比，为一级反应；有机底物的降解速率也开始下降；微生物的增殖速率在逐渐下降，直至最终下降为零，但活性污泥的量仍持续增长并最终达到最高；絮凝体开始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好；出水水质有较大改善，且整个系统运行稳定；大多数污水厂曝气池的运行行况工况。第三章（1）29\n3.1.4活性污泥的增殖曲线减速增殖期对数增殖期内源呼吸期适应期微生物增殖曲线(M)微生物量氧利用速率曲线BOD变化曲线(F)时间第三章（1）30\n3.1.44）内源呼吸期内源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率，因此从整体上来说，活性污泥的量在减少，最终所有的活细胞将消亡，而仅残留下内源呼吸的残留物，而这些物质多是难于降解的细胞壁等；污泥的无机化程度较高，沉降性能良好，但凝聚性较差；有机物基本消耗殆尽，处理水质良好；一般不采用这一阶段作为运行工况，但也有采用，如延时曝气法。第三章（1）31\n3.1.4活性污泥增殖规律的应用：1）活性污泥的增殖状况，主要是由F/M值所控制；2）不同增殖期的活性污泥，性能不同，出水水质也不同；3）通过调整F/M值，可调控曝气池的运行工况，以达到所要求的出水水质和活性污泥的良好性能；4）推流式活性污泥法：一段线段；完全混合式活性污泥法：一个点第三章（1）32\n3.1.4活性污泥的增殖曲线适应期减速增殖对数增殖内源呼吸微生物量时间第三章（1）33\n3.1.4有机物降解与微生物增殖：活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(内源呼吸)两项作用的综合结果，所以，微生物的净增殖速率为：dxdxdxdtndtsdte式中:dx——活性污泥中微生物的净增值速率（kgVSS/d）；dtndxdsa——活性污泥中微生物的合成速率（kgVSS/d）；dtsdtu其中：a——降解1kgBOD所产生的VSS，产率系数（kgggVSS/kgBOD）；dxbxv——活性污泥中微生物的自身氧化速率（kgVSS/d）；dte其中：b——活性污泥的自身氧化系数（kVSS/kVSSdkgVSS/kgVSS·d，一般为d-1）；x——系统中活性污泥的总量（kgVSS）v第三章（1）34\n3.1.4有机物降解与微生物增殖：因此，活性污泥微生物增殖的基本方程式:dxdsabxvdtgdtu积分后，得得出活活性性微污泥微生物物在曝曝气气池内内每每净日的净增增为长量为:xaQSbVXrv式中:x——每日的污泥增长量(kgVSS/d)；=Q·XwrQ——每日处理废水量(m3/d)；SSSrieS——进水BOD浓度(kBOD/(kgBOD/m3)；iS——出水浓度(kgBOD/m3)。e第三章（1）35\n3.1.4a、b经验值的获得：(1)对于生活污水或相近的工业废水:a=0.5~0.65，b=0.05~0.1；(2)对于工业废水，则：工业废水ab合成纤维废水0.380.10含酚废水0.550.13制浆与造纸废水0.760.016制药废水0.77酿造废水0.93亚硫酸浆粕废水0550.550130.13第三章（1）36\n3.1.4a、b经验值的获得：（3）通过小试获得：xaQSbVX可改写为：rvxQSrabVXVXvvx/VXv(a/d)1＋＋＋＋＋bQS/VX(kgBOD/kgVSS·d)rv第三章（1）37\n3.1.4有机物降解与需氧：氧在微生物代谢过程中的用途：(1)氧化分解有机物；(2)氧化分解自身的细胞物质。Oa'QSb'VX2rv式中：O——曝气池中混合液的需氧量，kgO/d;22a’——代谢每kgBOD所需的氧量，kgO/kgBOD;2b’——每kgVSS每天进行自身氧化所需的氧量，kgO/kgVSS.d。2第三章（1）38\n3.1.4有机物降解与需氧:上式可改写为：OQS2ra'b'a'Lb'srBOD5VXVXvv或OVXb'2vOa'b'a'2QSQSLrrsrBOD5式中：O/VX——单位质量污泥的需氧量，kgO/kgVSS·d;2v2O=O/QS——去除每kgBOD所需的氧量，kgO/kgBOD·d;22r2思考题：如何解释单位质量污泥的需氧量与负荷成正比，而去除单位质量BOD的需要量与负荷成反比？第三章（1）39\n3.1.4a’a、b’b值的确定:活性污泥法处理城市污水：运行方式Oa’b’2完全混合式0.71.10.420.11生物吸附法0.71.1－－传统曝气法080.8111.1延时曝气法1.41.80.530.188第三章（1）40\n3.1.4a’a、b’b值的确定:活性污泥法处理工业污水：废水种类a’b’石油化工废水0.750.16合成纤维废水0.550.142含酚废水0.56－制浆与造纸废水0.380.092制药废水0.350.354酿造废水0.93－漂染废水0.50.60.065炼油废水0.550.12亚硫酸浆粕废水0.400.185第三章（1）41\n3.1.4a’a、b’b值的确定:(3)试验法:O2a'Lb'srBOD5VXv＋O/VX＋2v＋＋(kgO2/kgVSS·d)＋a’L(kgBOD/kgVSS·d)srBODrb’第三章（1）42\n323.2活性污泥法的运行方式3.2.1传统活性污泥法——推流式活性污泥法★；3.2.2完全混合活性污泥法★；3.2.3阶段曝气活性污泥法★；3.2.4吸附—再生活性污泥法★；3.2.5延时曝气活性污泥法；3.2.6高负荷活性污泥法；3.2.7纯氧曝气活性污泥法★；3.2.8浅层低压曝气活性污泥法★；3.2.9深水曝气活性污泥法★；3.2.10深井曝气活性污泥法★。第三章（1）43\n3213.2.1传统活性污泥法：★1）工艺流程:V\XQ-Qw\Xe\SeQ+Q\X\Sre空气二次废水初次出水曝气池沉淀池沉淀池回流污泥剩剩余余性泥活性污泥Q\SiQr\Xr\SeQw\Xr\Se第三章（1）44\n3.2.1空气管沟曝气设备隔墙曝气头平面图剖面图第三章（1）45\n3.2.12）供氧速率与需氧速率供氧速率需氧量需氧速率曲线曝气池长度第三章（1）46\n3.2.13）主要优点：a.处理效果好：BOD的去除率可达90%~95%；5b.对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。4）主要问题：a.为了避免池首端形成厌氧状态，不宜采用过高的有机负荷，因而池容较大，占地面积较大；b.在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会浪费了动力费用；c.对冲击负荷的适应性较弱。第三章（1）47\n3.2.1设计参数污泥负荷(kBOD(kgBOD/(kMLSSd))/(kgMLSS·d))020.2040.45容积负荷(kgBOD/(m3·d))0.30.65污泥龄(d)515cMLSS((g)mg/L)15003000MLVSS(mg/L)12002400回流比(%)2550曝气时间HRT(h)48BOD去除率(%)85955第三章（1）48\n3223.2.2完全混合活性污泥法工艺流程完全混合曝气池空气二次废水初次曝气池沉淀池出水沉淀池回流污泥剩余活性污泥第三章（1）49\n瑞典能源战略指导原则通过可持续能源系统开发，摆脱对石油的依赖，实现克再生能源化；1997到2003，风能利用率增长2倍，生物能源25%，核能19%，对煤和天然气的依赖5%，对石油的依赖35%1979到200第三章（1）50\n3.2.2主要特点：a.可以方便地通过对F/M的调节，使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态；b.进水一进入曝气池，就立即被大量混合液所稀释，所以对冲击负荷有一定的抵抗能力；c.适合于处理较高浓度的有机工业废水主要结构形式：a.合建式（曝气沉淀池）b.分建式第三章（1）51\n3.2.2合建式曝气池曝气沉淀池★第三章（1）52\n3.2.2合建式曝气池（曝气沉淀池）第三章（1）53\n3.2.2分建式曝气池第三章（1）54\n3.2.2设计参数污泥负荷((gOkgBOD5/(/(gkgMLSSSSd))·d))020.2060.6容积负荷(kgBOD/(m3·d))0.82.05污泥龄(d)515MLSS(mg/L)30006000MLVSS(mg/L)24004800回流比(%)25100曝气时间HRT(h)35BOD去除率(()%)85905第三章（1）55\n3.2.3阶段曝气活性污泥法——分段进水法或多点进水法工艺流程第三章（1）56\n3.2.3进水点出水二沉池进水回流污泥剩余污泥进水点进水出水二沉池进水点剩余污泥回流污泥多点进水活性污泥法的工艺流程★第三章（1）57\n3.2.3主要特点：a.废水沿池长分段注入曝气池，有机物负荷分布较均衡，改善了供氧速率与需氧速率之间的矛盾，有利于降低能耗；b.废水分段注入，提高了曝气池对冲击负荷的适应能力；第三章（1）58\n3.2.3设计参数污泥负荷(kgBOD/(kgMLSS·d))020.2040.45容积负荷(kgBOD/(m3·d))0.61.05污泥龄(d)515MLSS(mg/L)20003500MLVSS(mg/L)16002800回流比(%)2575曝气时间HRT(h)38BOD去除率(%)85905第三章（1）59\n3.2.4吸附再生活性污泥法——又称生物吸附法或接触稳定法主要特点：将吸附、降解两个过程分别控制在不同的反应器内进行。第三章（1）60\n3.2.4活性污泥净化反应过程:在性在活性污泥处理系系统中统中，有机底物从废水中被去除的实质就是有机底物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程，这一过程的结果是污水得到了净化，微生物获得了能量而合成新的细胞，活性污泥得到了增长。一般将这整个净化反应过程分为三个阶段：1）初期吸附；2）微生物代谢；3）活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩第三章（1）61\n3.2.4活性污泥的初期吸附作用BOD初期吸附降解曝气过程第三章（1）62\n3.2.4在活性污泥系统内，在污水开始与活性污泥接触后的较短时间(1030min)内，由于活性污泥具有很大的表面积因而具有很强的吸附能力，因此在这很短的时间内，就能够去除废水中大量的呈悬浮和胶体状态的有机污染物，使废水的BOD值(或COD值)大幅度下降。5但不是真正的降解，随着时间的推移，混合液的BOD值会回升，再5之后，BOD值才会逐渐下降。5活性污泥吸附作用的大小与很多因素有关:1）废水的性质、特性：含有较高浓度呈悬浮或胶体状态的有机污染物。2）活性污泥的状态：充分的再生曝气，一般应使活性污泥微生物进入内源代谢期，才能使其吸附功能得到恢复和增强。第三章（1）63\n3.2.4吸附再生活性污泥法——又称生物吸附法或接触稳定法★工艺流程进水吸附池二沉池出水回流污泥再生池剩余污泥进水出水再生段吸附段二沉池回流污泥剩余污泥第三章（1）64\n3.2.4主要优点：a.废水与活性污泥在吸附池的接触时间较短，吸附池容积较小，再生池接纳的仅是浓度较高的回流污泥，因此，再生池的容积也是小的。吸附池与再生池容积只和仍低于传统法曝气池的容积，建筑费用较低；b.具有一定的承受冲击负荷的能力，当吸附池的活性污泥遭到破坏时，可由再生池的污泥予以补充。主要缺点：对废水的处理效果低于传统法，此外，对溶解性有机物含量较高的废水，处理效果更差。第三章（1）65\n3.2.4设计参数污泥负荷(g(kgBOD/((gkgMLSS·d))))0.20.65容积负荷(kgBOD/(m3.d))1.01.25污泥龄(d)515MLSS(mg/l)吸附池：10003000再生池：400010000MLVSS(mg/l)吸附池：8002400再生池：32008000回流比(%)25100曝气时间HRT(h)吸附池0.51.0；再生池36BOD去除率(%)80905第三章（1）66\n3.2.5延时曝气活性污泥法——完全氧化活性污泥法主要特点：a.有机负荷率非常低，污泥持续处于内源代谢状态，剩余污泥少且稳定，无需再进行处理；b.处理出水出水水质稳定性较好，对废水冲击负荷有较强的适应性；c.在某些情况下，可不设初沉池。主要缺点：池容大、曝气时间长，占地面积大；建设费用和运行费用高；适用条件：出水水质高，小规模，水量一般在1000m3/d以下。第三章（1）67\n3.2.5设计参数污泥负荷(kgBOD/(kgMLSS·d))0.050.155容积负荷(kgBOD/(m3·d))0.10.45污泥龄(d)2030MLSS(mg/l)30006000MLVSS(mg/l)24004800回流比(%)75100曝气时间HRT(h)1848BOD去除率(%)955第三章（1）68\n3263.2.6高负荷活性污泥法——又称短时曝气法或不完全曝气活性污泥法主要特点：a.有机负荷率高，曝气时间短，对废水的处理效果较低；b.在系统和曝气池的构造等方面与传统法相同。第三章（1）69\n3.2.6主要设计参数：设计参数污泥负荷(kgBOD/kgMLSS·d)1.55.05容积负荷(kgBOD/m3·d)1.22.45污泥龄(d)0.252.5MLSS(MLSS(mg/L)200500MLVSS(mg/L)160400回流比(%)515曝气时间HRT(h)1.53.0BOD去除率(%)60755第三章（1）70\n3.2.7纯氧曝气活性污泥法★工艺流程气体循环泵尾气纯氧进水出水回流污泥气体分散及搅拌装置第三章（1）71\n3.2.7主要特点：a.纯氧中氧的分压比空气约高5倍，纯氧曝气可大大提高氧的转移效率；b.氧的转移率可提高到80%~90%，而一般鼓风曝气仅为5%~25%左右；c.可使曝气池内活性污泥浓度高达40007000mg/L，能够大大提高曝气池的容积负荷；d.剩余污泥产量少，SVI值低，污泥膨胀较少发生。第三章（1）72\n3.2.7设计参数污泥负荷0.41.0(kgBOD/(kgMLSS·d))容积负荷5((gkgBOD/(m3·d))2.03.25污泥龄(d)515MLSS(mg/l)600010000MLVSS(mg/l)MLVSS(mg/l)40006500回流比(%)2550曝气时间HRT(h)1.53.0溶解氧浓度DO(mg/l)DO(mg/l)610SVI(ml/g)3050BOD去除率(%)75955第三章（1）73\n3283.2.8浅层低压曝气法理论基础：只有在气泡形成和破碎的瞬间，氧的转移率最高，因此，没有必要延长气泡在水中的上升距离。其曝气装置一般安装在水下0.80.9m处，因此可以采用风压在1米以下的低压风机，动力效率较高，可达1.802.60kgO/kw·h；2其氧转移率较低，一般只有2.5%；池中设有导流板，可使混合液呈循环流动状态。第三章（1）74\n3283.2.8浅层低压曝气法★第三章（1）75\n3293.2.9深水曝气活性污泥法主要特点：a.曝气池水深在78m以上，b.由于水压较大，氧的转移率可以提高，相应也能加快有机物的降解速率；c.占地面积较小。第三章（1）76\n3293.2.9深水曝气活性污泥法★空气空气曝气装置曝气装置导流墙深水中层曝气法的示意图深水深层曝气法的示意图第三章（1）77\n3.2.10深井曝气活性污泥法——又称超深水曝气法★进水出水回流污泥工艺流程：空气一般平面呈圆形，直径约16m，深度为50150m。第三章（1）78\n3.2.10主要特点：a.氧转移率高，约为常规法的10倍以上；b.动力效率高，占地少，易于维护运行；c.耐冲击负荷，产泥量少；d.一般可以不建初次沉淀池e.但受地质条件的限制。第三章（1）79\n3.2.10设计参数设计参数污泥负荷(kgBOD/(kgMLSS·d))51.01.2容积负荷(kgBOD/(m3·d))3.03.65污泥龄()(d)5MLSS(mg/L)30005000MLVSS(mg/L)24004000回流比(%)4080曝气时间HRT(h)1.02.0BOD去除率(%)85905第三章（1）80\n作业简答题：14、15计算题：6、7第三章（1）81\n333.3活性污泥法的反应动力学什么是活性污泥法反应动力学？可以定量或半定量地揭示系统内有机物降解、污泥增长、氧气的消耗等与各项设计参数、运行参数及环境因素之间的关系；第三章（1）82\n3.3活性污泥法的反应动力学的主要内容:(1)基质降解的动力学，涉及基质降解与基质浓度、生物量等因素的关系；(2)微生物增长动力学，涉及微生物增长与基质浓度、生物量、增长常数等因素的关系；(3)底物降解与生物量增长、底物降解与需氧、营养要求等之间的关系。第三章（1）83\n3.3建立活性污泥法反应动力学模型的假设:(1)反应器处于完全混合状态，对于推流式曝气池系统，需加以修正；(2)活性污泥系统的运行条件绝对稳定；(3)二沉池内无微生物活动，也无污泥累积，且泥水分离效果良好；(4)进水有机物均为溶解性有机物，且浓度恒定，不含微生物；(5)进水中不含对微生物具有毒性或抑制性的物质。第三章（1）84\n3.3反应动力学研究的由来酶促反应动力学公式（米—门公式）基础（Michaelis—Menton）基本模型莫诺德（Monod）模式模型的应用劳伦斯—麦卡蒂（Lawrence—McCarty）模式第三章（1）85\n3.3活性污泥法的反应动力学3.3.1活性污泥反应动力学的基础——米－门公式与莫诺德模式3.3.2Lawrence—McCarty模式3.3.3活性污泥法反应动力学的应用第三章（1）86\n3.3.1活性污泥反应动力学的基础——米－门公式与莫诺德模式1、米－门公式Michaelis—Menton提出酶的“中间产物”学说，通过理论推导和实验验证，提出了含单一基质单一反应的酶促反应动力学公式，即米—门公式：vSmaxE+SESE+PKSm其中：K——饱和常数，或半速常数；m1/K——基质亲和力m第三章（1）87\n3.3.1米门公式的图示vvmaxv=v/2max0KSm第三章（1）88\n3.3.12、莫诺德模式1942年和1950年，Monod;单基单一基质质，纯菌种，培养实验;微生物比增殖速率与基质浓度之间的关系；与酶促反应类似的规律；提出活性污泥法的动力学公式，即莫诺德模式：SmaxKSs式中：——微生物的比增殖速率，kgVSS/kgVSS.d；——基质浓度饱和时，微生物的最大比增殖速率,kgVSS/kgVSS.d;maxS——反应器内的基质浓度，mg/l；K——饱和常数，也称半速常数。s第三章（1）89\n3.3.1随后发现，用由混合微生物群体组成的活性污泥对多种基质进行微生物增殖实验，也取得了符合这种关系的结果。在微生物比增殖速率与底物的比降解速率之间存在下列比例关系：vdx/xdsdt/xv()xdtkVSSkgVSS/kVSSkgVSSdkgBOD5kgVSSd第三章（1）90\n3.3.1则与比增殖速率相对应的比底物降解速率也可以用类似公式表示，即：SmaxKSS式中：S——限制性底物的浓度；对于废水处理来说，有机物的降解是其基本目的，因此上式的实际意义更大。第三章（1）91\n3.3.1零级反应区过渡区maxmax一级反应区SmaxKS1Svvmax2第三章（1）92\n3.3.1莫诺德方程式的推论：（1）在高底物浓度的条件下，即S>>K，呈零级反应，有：smaxmaxdSXKXK1vmaxmax1dt（2）在低底物浓度的条件下，即S<79%空气2O21%DO=1~2mg/L2N79%2CO/HO22供氧与需氧DO细胞实际与标准气泡BOD供氧与供气曝气设备：标准状态下供气量、阻力供氧：FICK定律与双膜理论、KLa曝气：供气(实际废水)第三章5\n3.4①供氧(水中)＝需氧供氧(鼓风机)E＝供氧(水中)A氧的利用率（E）：又称氧转移效率，是指通过鼓风曝气系统A转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）'0.21vOvtO2的平衡:EA0.21vO<21%，假设其氧含量为O'2tN2的平衡:(1O)v0.79vN>79%，则氮含量为(1-O)t2t0.21OtEO21%A20.21(1O)tN79%20.21(1E)0.21(1E)AAOt10.21E0.790.21(1E)AA第三章6\n3.4②实际供氧量＝？标准供氧量标准供氧量即曝气设备的技术指标：标准状态下测定，即：1atm，20C，清水实际供氧量即曝气池实际运行时所需的供氧量：实际状态下，即：实际大气压与曝气头安装水深，实际水温，实际的废水水质③曝气？＝供气？=供氧第三章7\n3.4曝气的原理与过程（1）压力、气量O<21%2N>79%空气2O21%DO=1~2mg/L2N79%2CO/HO22供氧与需氧DO细胞实际与标准气泡BOD供氧与供气供氧：FICK定律与双膜理论、KLa第三章8\n3.4.1曝气的原理1、氧转移的理论基础：Fick定律双膜理论第三章9\n3.4.1Fick定律氧的传递是一个扩散过程曝气过程中，空气中的氧从气相中被转移或传递到废水的液相中，是一个氧在气液两相之间的扩散过程，即气相中的氧通过气液界面扩散到液相主体中。扩散过程的基本定律——Fick定律；Fick定律认为：扩散过程的推动力是物质在界面两侧的浓度差，被扩散的物质分子会从浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散、转移。第三章10\n3.4.1dCvDdLdy式中：v——物质的扩散速率，即单位时间内单位断面上通过的物质的量；dD——扩散系数，表示物质在某种介质中的扩散能力，主要取决于L扩散物质和介质的特性及温度；C——物质浓度；y——扩散过程的长度dC/dy——浓度梯度，即单位长度上的浓度变化值。物质的扩散速率与浓度梯度呈正比关系。第三章11\n3.4.1如果以M表示在单位时间t内通过界面扩散的物质的量，以A表示界面面积，则有：dMv()/AddtdMdCDALdtdydCvDdLdy第三章12\n3.4.1氧转移的“双膜理论”1923年，Lewis&Whitman对于难溶于水的层流层流氧来说，分子扩散紊流边界层紊流的阻力大于对流扩散，传质的阻力主Pg要集中在气膜和液Piyy液膜上；气gl相相Ci在气膜中存在着主主体氧分压梯度，而液体C膜中同样也存在着L膜中同样也存在着氧浓度梯度，由此气膜液膜形成了氧转移的推动力对流扩散分子扩散对流扩散第三章13\n3.4.1氧转移的双膜理论模式图层流层流边界层紊流紊流气膜的厚度很小，P=P；giPgP氧转移过程中的传iy液质推动力就可认为气l相相Cs主主要是界面上的饱主体和溶解氧浓度值(Cs)体与液相主体中的溶Cl解氧浓度值(C)之差。l气膜液膜对流扩散对流扩散分子扩散C：与气相主体中氧分压相当的饱和溶解氧浓度；sC：液相主体中所要求的溶解氧浓度l第三章14\n3.4.1双膜理论设液膜厚度为y，因此在液膜内溶解氧浓度的梯度为：ldCCCsldyyldMCCslDALdtydMdClDALdtdy式中:dM/dt——氧传递速率，kgO/h；2D——氧分子在液膜中的扩散系数，m2/h；LA——气、液两相接触界面面积，m2；(C3sCl)/yl——在液膜内溶解氧的浓度梯度，kgO/(m·m)；2第三章15\n3.4.1设液相主体的容积为V(m3)，并用其除以上式，则得：dMDAL/V(CC)sldtyVLdCAK(CC)LsldtV式中:dC/dt——液相主体溶解氧浓度变化速率(或氧转移速率)，kgO/(m3·h)；2K——液膜中氧分子传质系数，m/h。LKD/yLLL第三章16\n3.4.1由于气液界面的面积难于计量，一般以氧总转移系数A（K）代替K：LaLVdCK(CC)LasldtADA式中：K-1，（L8）La——氧总转移系数，hKLaKLVyVLKLa值表示在曝气过程中氧的总传递性，当传递过程中阻力大，则KKLa值低，反之则La值高。第三章17\n3.4.1提高充氧速率的途径dMCsCldCK(CC)KKADLADLAKLa(CsCl)LaLdtyldtVyLV为了提高dC/ddC/dt值，可以从两方面考虑：①提高K值：La加强液相主体的紊流程度，降低液膜厚度；加速气、液界面的更新；增大气、液接触面积等。②提高C值：s提高气相中的氧分压或总压，如纯氧曝气、深井曝气等。第三章18\n3.4.1氧总转移系数（K）的求定LadCdCKLa(CsCl)KLadtdtCsCCCs0lnKtLaCCstCCKs0Lalg()tCC2.3st式中：C——当t=0时，液相主体中的溶解氧浓度(mg/L)；0C——当t=t时，液相主体中的溶解浓度(mg/L)；tC——液相主体中的饱和溶解氧浓度(mg/L)。s第三章19\n3.4.1测定K值的方法与步骤：La投加NaSO和CoCl，脱除水中的溶解氧；232当溶解氧完全脱除后，开始曝气充氧，并测定水中溶解氧随时间的变化情况；计算、绘图。CCs0lgCCstK/2.3La0t第三章20\n3.4.1曝气的原理与过程（2）压力、气量O<21%2N>79%空气2O21%DO=1~2mg/L2N79%2CO/HO22供氧与需氧DO细胞供氧与供气气泡BOD实际与标准曝气设备：标准状态下供气量、阻力曝气：供气(实际废水)第三章21\n3.4.2曝气系统的计算方法实际供（氧）气量＝？标准供（氧）气量标准氧转移速率——指脱氧清水在20C和标准大气压条件下测得的氧转移速率，一般以R表示（kgO/h）；02实际氧转移速率——以城市废水或工业废水为对象，按当地实际情况（指水温、气压等）进行测定，所得到的为实际氧转移速率，以R表示，单位为kgO/h。2第三章22\n3.4.21、影响氧转移速率的主要因素影响氧总转移系数KKK=0.80.85LaLawLa水质影响影响饱和溶解氧浓度饱和溶解氧浓度CC0.90.97swsCs(T20)影响氧总转移系数KLaKK1.024La(T)La(20)水温水温升高，C值会下降;影响影响饱和溶解氧浓度饱和溶解氧浓度Css反之，则升高。P气压影响饱和DO浓度CsCs(P)Cs(760)5Cs(760)1.01310鼓风曝气系统C的计算sm第三章23\n3.4.2标准大气压下，蒸馏水中饱和溶解氧浓度虽温度的变化16）水温（C）14012345678910mg/L饱和溶解氧1214.6214.2313.8413.4813.1312.8012.4812.1711.8711.5911.33（（mg/L）水温（C）101112131415161718192021氧浓度饱和溶解氧解811.0810.8310.6010.3710.159.959.749.549.359.178.99（mg/L）溶6水温（C）22232425262728293005101520253035饱和溶解氧8.838.638.538.38温度（8.22°C8.07）7.927.777.63（mg/L）溶解氧饱和浓度随温度变化第三章24\n3.4.2鼓风曝气系统C的计算sm由于曝气装置安装在水面以下，其C值以扩散装置出口和s混合液表面两处饱和溶解氧浓度的平均值C计算，即：sm11OtPbCCCCsm2s1s22s211.013105式中O——从曝气池逸出气体中含氧量的百分率，%；t211EAOt79211EAE——氧利用率，%，一般在6%25%之间；AP——安装曝气装置处的绝对压力，可以按下式计算：b3PP9.810HbP——曝气池水面的大气压力，P＝1.013×105P；aH——曝气装置距水面的距离，m。第三章25\n3.4.22、氧转移速率的计算：标准氧转移速度（R）：0dCRVKCCVKCV0La(20)sm(20)LLa(20)sm(20)dt水温为T，压力为P条件下的废水中的实际氧转移速率（R），则需对上式加以修正，需引入各项修正系数，即：(T20)RK1.024CsmTClVLa(20)()R0Csm(20)(T20)R1.024CsmTCl()一般，R/R=1.31.6；R/R=0.630.7700第三章26\n3.4.2RCsm(20)R0(T20)1.024CsmTCl()式中C——曝气池(末端)混合液中的溶解氧浓度，l一般按2mg/L来考虑。第三章27\n3.4.2曝气的原理与过程（3）压力、气量O<21%2N>79%空气2O21%DO12DO=1~2mg/L2N79%2CO/HO22供氧与需氧DO细胞供氧与供气气泡BOD实际与标准供氧：FICK定律与双膜理论、KLa曝气：供气(实际废水)第三章28\n3.4.23、供气量的计算：R21O1）氧转移效率:0tEEAAOc21(1Ot)式中：E——氧转移效率，一般以百分比表示；AO——供氧量，kgO/h；C2OG21%1.3310.28Gcss21%——氧在空气中的百分比；1.331——20C时氧的容重，kg/m3；G——供气量，m3/h。s第三章29\n3.4.22）供气量GsR0Gs0.28EA对于鼓风曝气系统，各种曝气装置的E值是制造厂家A通过清水试验测出的，随产品向用户提供；对于机械曝气系统，按下式求出的R值，又称为充氧0能力，厂家也会向用户提供其设备的R值。0RCs(20)R0(T20)1.024CsTCl()第三章30\n3.4.24、曝气系统设计的一般程序：A．鼓风曝气系统：1）求风量即供气量：求得需氧速率O2根据供氧速率=需氧速率，则有：R=O2求取标准氧转移速率R：0RCsm(20)R0(T20)1.024CsmTCl()R03GG’(m/min)ss0.28EA第三章31\n3.4.22）求要求的风压（风机出口风压）：根据管路系统的沿程阻力、局部阻力、静水压力再加上一定的余量，得到所要求的最小风压。3）根据风量与风压选择合适的风机。第三章32\n3.4.2B．机械曝气系统设计的一般程序：1）充氧能力R的计算：0求得需氧量O2R=O2RCs(20)R0(T20)1.024CTCls(T)l根据R值选配合适的机械曝气设备。0第三章33\n3.4.2[例题]一个城市污水处理厂，设计流量Q＝10000m3/d，一级处理出水BOD＝150mg/L，采用活性污泥法处理，处理水5BOD15mg/L。采用中微孔曝气盘作为曝气装置。曝气5池容积V＝3000m3，X=2000mg/L，E=10%，曝气池出vA口处溶解氧C=2mg/L，水温T=250C，曝气盘安装在水l下4.5m处。有关参数为：a’=0.5，b’=0.1，=0.85，=0.95，=1.0求：(1)采用鼓风曝气时，所需的供气量G（m3/min）s(2)采用表面机械曝气器时的充氧量R(kgO/h)02第三章34\n3.4.2[解]：A．鼓风曝气系统（1）计算需氧量：Oa'Q(SSb'VXR2ie)v0.510000(15015)30002000RO0.1210001000（2）计算20C和25C时曝气池内饱和DO的平均值：①曝气装置出口处的压力P：b3535PP9.810H1.013109.8104.51.45410Pab第三章35\n3.4.2②气泡逸出曝气池表面时，氧含量：21(1EA)21(10.1)O19.3%t7921(1E)7921(10.1)A查表得20C和25C时的饱和溶解氧浓度分别为：Cs(20)=9.17mg/L;Cs(25)=8.38mg/L;有：511.4541019.3C9.1710.79mg/Lsm(20)521.0131021511.4541019.3C8.389.86mg/Lsm(25)521.0131021第三章36\n3.4.2（3）标准供氧速率R：0RCsm(20)R0(T20)1.024CsmTCLsm(T)L53.1310.7981.3kgO/h(2520)20.851.0240.951.09.862（4）按式（27）计算供气量：R081.333G2903.6m/h48.4m/mins0.28E0.2810%A第三章37\n3.4.2B.机械曝气器求充氧能力R：0RCs(20)R0(T20)1.024CsTCL()53.139.1785.4kgO/h(2520)20.851.024(0.951.08.382)第三章38\n3.4.3曝气设备1、曝气装置的分类曝气装置，又称为空气扩散装置，是活性污泥处理系统的重要设备，按曝气方式可以将其分为鼓风曝气装置和表面（机械）曝气装置两种。第三章39\n3.4.3衡量曝气设备的技术性能指标氧的利用率（E）：又称氧转移效率，是指通A过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）；充氧能力（R）：通过表面机械曝气装置在单0位时间内转移到混合液中的氧量（kgO/h）；2动力效率（E）：每消耗1度电转移到混合液p中的氧量（kgO/(kW·h)）。2第三章40\n3.4.32．鼓风曝气装置鼓风曝气系统由鼓风机、空气输送管道以及曝气装置所组成。鼓风曝气装置可分为：（微）小气泡型——微孔曝气头中气泡型大气泡型水力剪切型水力冲击型第三章41\n3.4.3a.（微）小气泡型曝气装置由微孔透气材料（陶土、氧化铝、氧化硅或尼龙等）制成的扩散板、扩散盘和扩散管等；气泡直径在2mm以下（在200m以下者，为微孔）；E=15%25%，E=2kgO/(kW·h)以上；AP2缺点：易堵塞，空气需经过滤处理净化，扩散阻力大。第三章42\n3.4.3第三章43\n3.4.3提升位置正常位置第三章44\n3.4.3第三章45\n3.4.3b.中气泡型曝气装置——气泡直径为26mm1）穿孔管：钢管或塑料管，管径2550mm；在管下部两侧呈45开孔，孔眼直径35mm，间距50100mm；不易堵塞，构造简单，阻力小；氧利用率(E)低，一般为4%6%；A动力效率(E)可达12kgO/(kW·h)；P2多用于浅层曝气法，动力效率可达2kgO/(kW·h)2第三章46\n3.4.32）新型中气泡型曝气装置：气泡直径接近于小气泡；不易堵塞，布气均匀，空气不需过滤处理；氧利用率高（12%15%），动力效率也高（2.73.7kgO/(kW·h)）；2构造简单，维护管理方便；单个服务面积为0.5m2左右。第三章47\n3.4.3c.水力剪切型空气扩散装置利用装置本身的构造特点，产生水力剪切作用，将大气泡切割成小气泡，增加气液接触面积，达到提高效率的目的。1）倒盆形曝气器空气由上部进入，由壳体和橡胶板之间的缝隙向四周喷出，由于水力剪切作用，气泡变小；停止曝气时，借助橡胶板的回弹力，缝隙自动封闭，可以防止污泥倒灌。E=6%~9%，E=1.5~2.5kgO/(kW·h)Ap2第三章48\n3.4.3倒盆形曝气器第三章49\n3.4.32）固定螺旋曝气器由圆形外壳和固定在内部的螺旋叶片组成，每个螺旋叶片的旋转角为180，相邻叶片的旋转方向相反；空气由底部进入，向上流动，产生提升作用，使混合液循环流动；空气泡在上升过程中，被叶片反复切割，形成小气泡；阻力小，搅拌力强，E（8%10%）；A分为固定单螺旋、双螺旋、三螺旋等。第三章50\n3.4.3d.水力冲击型曝气器射流曝气：分为自吸式和供气式自吸式射流曝气器由压力管、喷嘴、吸气管、混合室和出水管等组成；E=20%;A噪音小，无需鼓风机房；一般适用于小规模污水厂。第三章51\n3.4.3第三章52\n3.4.3第三章53\n3.4.3第三章54\n3.4.3第三章55\n3.4.34、机械曝气装置——又称表面曝气装置曝气的原理：1）水跃——曝气机转动时，表面的混合液不断地从周边被抛向四周，形成水跃，液面被强烈搅动而卷入空气；2）提升——曝气机具有提升作用，使混合液连续地上下循环流动，不断更新气液接触界面，强化气、液接触；3）负压吸气——曝气器的转动，使其在一定部位形成负压区，而吸入空气。第三章56\n3.4.3表面曝气装置的分类竖轴式表面曝气装置横轴式表面曝气装置。第三章57\n3.4.3竖轴式机械曝气装置泵型叶轮曝气器K型叶轮曝气器倒伞型叶轮曝气器平板型叶轮曝气器第三章58\n3.4.3（1）泵型叶轮曝气器泵型叶轮曝气器构造示意图1、上平板；2、进气孔；3、上压罩；4、下压罩；5、导流锥顶；6、引气孔；7、进水口；8、叶片泵型叶轮曝气器结构尺寸图第三章59\n3.4.3对于泵型叶轮曝气器，其充氧量和轴功率可按下列经验公式计算：2.81.88R0.379KvD0132.8N0.0804KvD轴2N——叶轮轴功率，kW；轴V——叶轮周边线速度，m/s；D——叶轮公称直径，m；K——池型结构对充氧量的修正系数；1K——池型结构对轴功率的修正系数；2第三章60\n3.4.3（2）K型叶轮曝气器呈双曲线形；浸没深度为010mm；线速度为45m/s。/h)2(kgO0RK型叶轮曝气器构造示意图1、法兰；2、盖板；3、叶片；4、后轮盘；K型叶轮直径D与充氧量R关系图05、后流线；6、中流线；7、前流线第三章61\n3.4.3（3）倒伞型叶轮曝气器由圆锥形壳体及连接在外表面的叶片所组成；转速在3060r/min；动力效率为22.5kgO/(kW·h)2第三章62\n3.4.3（4）平板型叶轮曝气器由叶片与平板等部件组成；叶片与平板半径的角度在025之间；线速度一般在4.054.85m/s之间。第三章63\n3.4.3卧轴式机械曝气器主要有曝气转刷和曝气转盘，也称曝气转碟；主要应用于氧化沟；调节方便、维护简易、动力效率较高。第三章64\n3.4.3第三章65\n3.4.3第三章66\n3.4.3第三章67\n3.4.3第三章68\n作作业业简答题：19计算题：15、16第三章69\n第三章废水好氧生物处理工艺废水好氧生物处理工艺(1)(1)——活性污泥法\n本章内容3.1活性污泥法的基本原理323.2活性污泥法的运行方式3.3活性污泥法的反应动力学343.4曝气的原理、方法与设备3.5活性污泥法的工艺设计3.6活性污泥法的运行管理第三章（3）2\n3.5活性法性污泥法的的设工艺设计计什么是“工艺设计”？什么是“设计”？第三章（3）3\n3.5设计——工程设计按专业分类：工艺设计；结构设计；电气、自控设计；建筑设计；给水排水、通风设计；等第三章（3）4\n3.5按进度分类：项目申请、立项申请；方案设计；工艺设计初步设计；扩初设计；施工图设计；竣工图等第三章（3）5\n3.5活性污泥法的工艺设计3513.5.1工艺设计基础资料3.5.2工艺流程的选择与确定3.5.3曝气池的工艺设计3.5.4曝气系统的工艺设计3.5.5二沉池的工艺设计3.5.6污泥回流及处理第三章（3）6\n3513.5.1工艺设计基础资料1、废水的水量、水质及其变化规律；2、对处理后出水的水质要求；3、对处理中产生的污泥的处理要求；设计所需要的原始资料4、污泥负荷与BOD的去除率；55、混合液浓度与污泥回流比。设计所需的基础数据生活污水或城市污水——设计规范工业废水——试验确定设计参数第三章（3）7\n3.5.1工艺设计的主要内容活性污泥系统由曝气池、曝气系统、二沉池及污泥回流设备等组成。工艺计算与设计主要包括：工艺流程的选择；曝气池的计算与设计；曝气系统的计算与设计；二沉池的计算与设计；污泥回流系统的计算与设计；等。第三章（3）8\n3523.5.2工艺流程的选择与确定1、废水的水量、水质及变化规律2、对处理后出水的水质要求3、对处理中所产生的污泥的处理要求4、当地的地理位置、地质条件、气候条件等5、当地的施工水平及运行管理人员的技术水平等6、工期要求以及限期达标的要求7、工艺技术的可行性、先进性以及经济上的可能性、合理性等8、进行多种工艺流程的技术经济比较第三章（3）9\n3.5.3曝气池的工艺设计1、曝气池的类型；2、曝气池的构造；3、曝气池体积的计算；4、需氧量和供气量的计算;5、曝气池池体的设计计算第三章（3）10\n3.5.31、曝气池的类型曝气池的分类：根据曝气池内的流态，可分为推流式、完全混合式和循环混合式三种；根据曝气方式，可分为鼓风曝气池、机械曝气池以及二者联合使用的机械鼓风曝气池；根据曝气池的形状，可分为长方廊道形、圆形、方形以及环状跑道形等四种；根据曝气池与二沉池之间的关系，可分为合建式（即曝气沉淀池）和分建式两种。第三章（3）11\n3.5.31）推流式曝气池呈长方形；廊道的长度可达100m，但以5070m之间为宜；长度应是宽度的510倍；从池首到池尾，其F/M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；有机物的降解速率、耗氧速率也都连续变化；活性污泥在池内是按增长曲线的一个线段进行增长；一般呈廊道型，可有单廊道、双廊道、三廊道和五廊道等。第三章（3）12\n3.5.32）完全混合式曝气池废水一进入曝气池，即与池内原有混合液充分混合；混合液组成、F/M值、微生物组成与数量等完全均匀一致；有机物的降解速率、耗氧速率等在池内各部位都是不变的；微生物在曝气池内的增殖速率是一定的，在增殖曲线上的位置是一个点。优点：①稀释作用，能够承受高浓度废水，抗冲击负荷；②需氧在整个池内的要求相同，能够节省动力；③可与沉淀池合建，无需污泥回流系统，易于运行管理。第三章（3）13\n3.5.33）循环混合式曝气池氧化沟第三章（3）14\n3.5.32、曝气池的构造曝气池在构造上应满足曝气充氧、混合的要求，曝气池的构造取决于曝气方式和所采用的曝气装置。第三章（3）15\n3.5.31）采用鼓风曝气系统的曝气池的构造多为廊道型的推流式曝气池（1）曝气池的数目、规模与廊道组合（2）廊道的长度与宽度：（廊道长度以5070m为宜，长与宽之比为5:110:1）（3）廊道的横断面与深度：尽量共用空气管道和布水槽；池深35m，超高0.5m（氧转移和出口风压）；距池底1/2或1/3处设排水管，以备培养活性污泥用；池底设放空管及0.2%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。第三章（3）16\n3.5.32）采用机械曝气装置的曝气池的构造（1）采用叶轮曝气器的曝气池a.完全混合式：表面为圆形或方形b.曝气沉淀池：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c.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；每一单元设一台叶轮曝气器，每个单元是完全混合的。第三章（3）17\n3.5.3采用叶轮曝气的完全混合式曝气池合建式分建式曝气沉淀池第三章（3）18\n3.5.3采用倒伞形叶轮曝气的ClCarrousal氧化沟第三章（3）19\n3.5.3（2）采用曝气转刷（盘）的曝气池的构造——环槽形曝气池（氧化沟）平面呈环形跑道状；沟槽的横断面可为方形、梯形；水深较浅，早期一般为1.0~1.5m，现在多为3~4m；混合液在沟内的流速不应小于0.4m/s，沟底流速不小于0.3m/s。第三章（3）20\n3.5.3采用转刷或转碟曝气的氧化沟回流污泥进水出水第三章（3）21\n3.5.3曝气转刷第三章（3）22\n3.5.3采用转刷曝气的氧化沟第三章（3）23\n3.5.3曝气转碟第三章（3）24\n3.5.33、曝气池体积的计算1）计算方法与计算公式常用的是有机负荷法，有关公式有：QSQSrrVXLLvsrBOD5vrBOD5SSSierE100%100%SSiiVHRTt24QXfXv第三章（3）25\n3.5.32）设计参数的选择负荷：容积负荷、污泥负荷；处理效率：去除率；污泥龄与SRT：污泥浓度：第三章（3）26\n3.5.34、需氧量与供气量的计算1）需氧量:O2a'QSrb'VXv(kgO2/d)最大时需氧量(O)：2max(O)a'KQSb'VX/24（kgO/h）2maxrv22）供气量:供气量应按鼓风曝气或机械曝气两种情况分别求定。但应注意：①日平均供气量(G)；s②最大时供气量(G)：(O)(R)(G)；smax2max0maxsmax③最小时供气量(G)：一般(G)=0.5G；sminsmins第三章（3）27\n3.5.35、曝气池池体的设计计算单元数：不小于2组；廊道数：不少于3个；廊道长、宽、高：长=(510)宽，深度为45米，超高0.5米；进出水及污泥回流方式的设计；曝气装置的安装方式与位置；其它附属物的设计(消泡管等)。第三章（3）28\n3543.5.4曝气系统的工艺设计（只介绍鼓风曝气系统的计算与设计）鼓风曝气系统包括：鼓风机；空气输送管道；曝气装置（曝气头）主要内容有：选择曝气装置，并对其进行布置；计算空气管道；确定鼓风机的型号及台数。第三章（3）29\n3.5.41、曝气装置的选定及布置1）一般要求：具有较高的氧利用率(E)和动力效率(E)，节Ap能效果好；不易堵塞和破损，出现故障时易于排除，便于维护管理；结构简单，工程造价低。还应考虑：废水水质、地区条件及曝气池的池型、水深等。第三章（3）30\n3.5.42）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、服务面积以及曝气池的池底总面积，即可求得。3）曝气装置的布置：①沿池壁的一侧布置；②相互垂直呈正交式布置；③呈梅花形交错布置。第三章（3）31\n3.5.42、空气管道的计算与设计1）一般规定：小型废水处理站的空气管道系统一般为枝状，而大、中型废水处理厂则宜采用环状管网，以保证安全供气；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0.5m，以免发生回水现象；空气管道的设计流速，干、支管为1015m/s，竖管、小支管为45m/s。第三章（3）32\n3.5.42）空气管道的计算步骤：（1）根据流量(Q)、流速(v)选定管径(D)（2）计算和校核压力损失；（3）再调整管径；（4）重复上述步骤。对于空气管道的阻力损失的基本要求：空气通气管道和曝气装置的总阻力损失一般要求控制在14.7kP（1.5mHO柱）以内，其中：a2管道的总损失控制在4.9kP（0.5mHO柱）以内，a2曝气装置的阻力损失为4.99.8kP（0.5~1.0mHO柱）。a2第三章（3）33\n3.5.43）鼓风机所需的压力(H)：H=h+h+h+h1234式中:h空气管道的沿程阻力，mmHO；12≤0.5mHO柱h空气管道的局部阻力，mmHO222h3曝气装置的安装深度，mm;4.0～4.5mH2O柱h4曝气装置的阻力，mmH2O。0.5~1.0mHO柱2第三章（3）34\n3.5.44）鼓风机的选择及鼓风机房的设计（1）根据设计风量和风压来选择鼓风机：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；离心式鼓风机：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；轴流式通风机：风压较小(<1.2m以下)，一般用于浅层曝气。第三章（3）35\n3.5.4（2）注意型号选择与备用：当工作鼓风机3台时，备用1台；当工作鼓风机4台时，备用2台。（3）噪音防护：在鼓风机的进风和送风的管道上，安装消声器；（4）鼓风机房的设计：平面布置；基础设计；供电；防噪声措施；其它附属设施机器间、值班室、配电室等。第三章（3）36\n3553.5.5二沉池的工艺设计1、二沉池的作用是:泥水分离保证出水水质混合液澄清浓缩活性污泥保证回流污泥的浓度第三章（3）37\n3.5.52、二沉池的特点（与初沉池相比）1）活性污泥混合液的浓度较高，且具有絮凝性能，其沉降属于成层沉淀；2）活性污泥的质量较轻，易产生异重流，因此，其最大允许的水力负荷（m3/(m2·h)）应低于初沉池；3）由于二沉池还起着污泥浓缩的作用，所以需要适当增大污泥区的容积。第三章（3）38\n3.5.53、二沉池池型的选择平流式、竖流式、辐流式；斜板（管）沉淀池——原则上不建议采用；带有机械吸泥及排泥设施的辐流式沉淀池，比较适合于大型污水厂；方形多斗辐流式沉淀池常用于中型污水厂；竖流式或多斗式平流式沉淀池，则多用于小型污水厂。第三章（3）39\n3563.5.6污泥回流及处理1、污泥回流设备的选择与设计常用的污泥提升设备是污泥泵；大、中型厂，一般采用螺旋泵或轴流式污泥泵；小型厂，一般采用小型潜污泵或空气提升器。2、污泥的处理与处置第三章（3）40\n3.6活性污泥法的运行管理3.6.1活性污泥法的启动与试运行3.6.2活性污泥法的运行与管理3.6.3活性污泥法的常见问题与对策第三章（3）41\n3613.6.1活性污泥法的启动与试运行1、活性污泥的培养与驯化接种污泥：（1）同类污水厂的剩余污泥；（2）粪便污水等。培养方法：（1）间歇培养法；（2）流量分阶段直接培养法；（3）全流量连续直接培养法；驯化方法：（1）异步驯化法；（2）同步驯化法第三章（3）42\n3.6.12、活性污泥系统的试运行试运行的目的是确定最佳的运行条件；作为变数考虑的因素：（1）MLSS、空气量、废水注入方式；（2）N、P的投加；（3）如是吸附再生法，则吸附与再生的时间比；根据上述各种参数的组合运行结果，找出最佳运行条件。第三章（3）43\n3623.6.2运行与管理1、曝气池的运行管理1）曝气池的常规监测项目：（1）水温：1530C，一般要求不高于35C或低于10C；（2）pH值：6.58.5，最佳7.27.4，一般不能>9.5和<4.0；（3）DO：入口处不低于0.5mg/L，出口处应高于2.0mg/L；（4）SV：（5）MLSS、MLVSS：（6）X：用于确定回流和剩余污泥量，约700012000mg/L；r（7）SVI：沉降性能，60150；（8）L和L：srBODvrBOD（9）污泥龄（）：c（10）HRT：第三章（3）44\n3.6.21、曝气池的运行管理2）对活性污泥进行镜检观察：主要镜检对象是原（后）生动物——指示性生物。（1）活性污泥生长正常、净化功能强，出水水质良好时，主要是有柄着生型的纤毛虫，如钟虫等；（2）活性污泥生长不好、有机负荷高，DO含量低，细菌多以游离状态存在时，出现的原生动物则主要是游泳型的纤毛虫，如草履虫、肾形虫等；（3）DO不足时，可能出现的原生动物数量较少，主要有扭头虫等，它们的出现说明已出现厌氧反应，产生了HS气体；2（4）曝气过度时，活性污泥絮体呈细小分散状，出现的原生动物主要是一些小型变形虫。第三章（3）45\n3.6.23）对溶解氧及供气量的调节：供气电耗占全厂电耗的一半以上（5060%）；保证充氧——出口处的DO≥2mg/L；保证足够的混合搅拌；气水比对于水质、水量相对稳定的大型废水处理厂，每年春秋各调节一次。第三章（3）46\n3.6.24）SV及SVI的测定与调节维持稳定的MLSS值；以SV值作为评定MLSS值的指标；最佳SV值；通过调节剩余污泥的排放量来控制SV值；一般要求每班测一次，每天34次；结合MLSS则可得出SVI值。剩余污泥量与回流污泥量的调节与控制第三章（3）47\n3.6.22、二沉池的运行管理主要的水质管理监测项目：（1）pH值：略低于曝气池出水，一般6.87.2；（2）透明度：一般在30度以上，水质较好时可高于50度；（3）SS：低于30mg/L；（4）BOD（COD）：BOD<30mg/L,，COD<100mg/L；55（5）DO：略低于2mg/L;（6）表面水力负荷(q)：1.01.5m3/(m2·h)（7）出水堰水力负荷：1.5~2.9L/(m·s)；（8）HRT：1.52.5h；（9）大肠菌值：应小于1000个/mL第三章（3）48\n3.6.3常见问题与对策1、污泥腐化；2、污泥上浮；3、污泥解体；4、泥水界面不清；5、污泥膨胀；6、泡沫第三章（3）49\n3.6.31、污泥腐化现象：活性污泥呈灰黑色、污泥发生厌氧反应，污泥中出现硫细菌，出水水质恶化；原因：①混合液DO不足，负荷量增高；②曝气不足；③工业废水的流入等；对策：①控制负荷量；②增大曝气量；③切断或控制工业废水的流入。第三章（3）50\n3.6.32、污泥上浮——SV值异常现象：污泥沉淀3060分钟后呈层状上浮，且多发生在夏季；原因：硝化作用导致在二沉池中被还原成N2，引起污泥上浮；对策：①减少污泥在二沉池中的停留时间；②减少曝气量。第三章（3）51\n3.6.33、污泥解体现象：在沉淀后的上清液中含有大量的悬浮微小絮体，出水透明度下降。原因：曝气过度；负荷下降，活性污泥自身化过度；对策：减少曝气；增大负荷量第三章（3）52\n3.6.34、泥水界面不清现象：污泥可以下沉，但泥水界面不清晰；原因：高浓度有机废水的流入，使微生物处于对数增长期；污泥形成的絮体性能较差；对策：降低负荷；增大回流量以提高曝气池中的MLSS，降低F/M值。第三章（3）53\n3.6.35、污泥膨胀（SldSludgeBlkiBulking）丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌污泥膨胀第三章（3）54\n3.6.31）丝状菌性污泥膨胀定义：由于活性污泥絮体中丝状菌过度繁殖而导致的污泥膨胀。主要菌种：球衣菌属、贝氏硫细菌、霉菌以及正常活性污泥中的某些丝状菌如芽孢杆菌属等。原因：污泥膨胀理论对策：①临时控制措施：②工艺运行调节措施：③永久性控制措施：第三章（3）55\n3.6.3第三章（3）56\n3.6.31）丝状菌性污泥膨胀第三章（3）57\n3.6.3污泥膨胀理论：低F/M比（即低基质浓度）引起的营养缺乏型膨胀；——污泥膨胀的选择性理论低溶解氧浓度引起的溶解氧缺乏型膨胀；高HS浓度引起的硫细菌型膨胀。2第三章（3）58\n3.6.3污泥膨胀的“选择性理论”认为活性污泥中主要存在着两大类群的细菌：——菌胶团细菌和丝状细菌生长速率菌胶团细菌丝状菌基质浓度低基质浓度高基质浓度第三章（3）59\n3.6.31）丝状菌性污泥膨胀定义：由于活性污泥絮体中丝状菌过度繁殖而导致的污泥膨胀。主要菌种：球衣菌属、贝氏硫细菌、霉菌以及正常活性污泥中的某些丝状菌如芽孢杆菌属等。原因：——污泥膨胀理论对策：①临时控制措施：②运行调节措施：③工艺控制措施：第三章（3）60\n3.6.3（1）临时控制措施污泥助沉法①改善絮凝性，投加絮凝剂如：硫酸铝等；②改善沉降性和密实性，投加粘土、消石灰等。灭菌法①投加杀菌剂如氯、臭氧、过氧化氢等杀灭丝状菌；②投加硫酸铜等杀灭球衣菌。第三章（3）61\n3.6.3（2）运行调节措施加强曝气①加强曝气，提高混合液的DO值；②使污泥常处于好氧状态，防止污泥腐化，加强预曝气或再生性曝气。调节运行条件：①调节进水pH值；②调整混合液中的营养配比；③适当调节污泥负荷。第三章（3）62\n3.6.3（3）工艺控制措施原理：对现有设施进行改造，或采用新的设计思路，从工艺运行上确保污泥膨胀较少发生。增设生物选择器：定义：增加一个反应池，通过工艺设计造成其中的生态环境有利于选择性地培养菌胶团细菌，应用生物竞争机制抑制丝状菌增殖，从而达到控制污泥膨胀的目的。对象：低基质浓度引起的营养缺乏型污泥膨胀第三章（3）63\n3.6.3生物选择器好氧选择器：在曝气池之前增加一个预曝气池，使回流污泥与进水充分混合，其停留时间（5~30min，多为20min）的选择非常重要。选择器进水出水曝气池二沉池×回流污泥第三章（3）64\n3.6.3缺氧选择器：高的基质浓度；在缺氧条件下（有NO），菌胶团细菌具有高的基质3利用率和硝酸盐还原速率；厌氧选择器：在厌氧条件下，菌胶团细菌具有较高的聚合磷酸盐的释放速率。第三章（3）65\n3.6.31）丝状菌性污泥膨胀——总结定义：由于活性污泥絮体中丝状菌过度繁殖而导致的污泥膨胀；主要菌种：球衣菌属、贝氏硫细菌、霉菌以及正常活性污泥中的某些丝状菌如芽孢杆菌属等；原因：污泥膨胀理论对策：①临时控制措施：②运行调节措施：③工艺控制措施：第三章（3）66\n3.6.32）非丝状菌污泥膨胀粘性膨胀：低粘性膨胀：第三章（3）67\n3.6.3粘性膨胀现象：处理效果良好，但污泥难于沉淀，大量污泥随出水流失；原因：①进水中溶解性有机物浓度高，F/M值太高；②氮、磷缺乏，或溶解氧不足；③细菌大量吸附有机物，但不能及时降解，分泌出过量的凝胶状的多糖类物质；④这些物质具有很高亲水性，导致污泥中含有大量结水，泥水分离困难。对策：降低负荷，调整工况，加强曝气等。第三章（3）68\n3.6.3低粘性膨胀原因：进水中含有毒性物质，使污泥中毒，使细菌不能分泌出足够的粘性物质，从而不能有效形成絮凝体，导致泥水分离困难。对策：控制进水水质，加强上游工业废水的预处理。第三章（3）69\n3.6.36、泡沫化学泡沫生物泡沫第三章（3）70\n3.6.31）化学泡沫成因：洗涤剂或工业用表面活性物质等引起呈乳白色控制：（1）水冲消泡（2）消泡剂第三章（3）71\n3.6.32）生物泡沫成因：诺卡氏菌属的一类丝状菌引起；呈褐色问题：可能致病；卫生、环境；影响曝气控制：水冲或消泡剂无效；加氯；排泥，缩短SRT根本原因：诺卡氏菌在较高温、富油脂类物质的环境中易于繁殖第三章（3）72\n作业计算题：9简答题：20、21第三章（3）73