水污染控制工程-第十二章--活性污泥法.ppt

第十二章 活性污泥法第一节第一节 基基 本本 概概 念念 什么是活性污泥？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和无机物质组成的、有一定活力的、吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。活性污泥的性质颜色黄褐色黄褐色状态似矾花絮绒颗粒似矾花絮绒颗粒味道土腥味土腥味相对密度曝气池混合液：曝气池混合液：1.0021.003回流污泥：回流污泥：1.0041.00620100cm2/mL比表面积细细菌菌：以以异异养养型型原原核核生生物物(细细菌菌)为为主主，数数量量107108个个/mL，自自养养菌菌数数量量略略低低。其其优优势势菌菌种种：产产碱碱杆杆菌菌属属等等，它它是是降降解解污污染染物物质质的的主主体，具有分解有机物的能力。体，具有分解有机物的能力。真真菌菌：由由细细小小的的腐腐生生或或寄寄生生菌菌组组成成，具具分分解解碳碳水水化化合合物物，脂脂肪肪、蛋蛋白白质质的的功功能能，但但丝丝状状菌菌大量增殖会引发污泥膨胀。大量增殖会引发污泥膨胀。微生物组成特征（一）微生物组成特征（一）微生物组成特征（二）微生物组成特征（二）原原生生动动物物：肉肉足足虫虫，鞭鞭毛毛虫虫和和纤纤毛毛虫虫3类类，捕捕食食游游离离细细菌菌。其其出出现现的的顺顺序序反反映映了了处处理理水水质质的的好好坏坏（这这里里的的好好坏坏是是指指有有机机物物的的去去除除），最最初初是是肉肉足足虫虫，继继之之鞭鞭毛毛虫虫和和游游泳泳型型纤纤毛毛虫虫；当当处处理理水水质质良良好好时时出出现现固固着着型型纤纤毛毛虫虫，如如钟钟虫虫、等等枝枝虫虫、独独缩缩虫、聚缩虫、盖纤虫等。虫、聚缩虫、盖纤虫等。后后生生动动物物(主主要要指指轮轮虫虫、线线虫虫、甲甲壳壳虫虫如如水水骚骚类类），捕食菌胶团和原生动物捕食菌胶团和原生动物，是水质稳定的标志。，是水质稳定的标志。产碱杆菌丝状菌丝状菌草履虫草履虫游泳型纤毛虫游泳型纤毛虫钟虫固着型纤毛虫固着型纤毛虫轮虫线虫曝气池曝气池曝气池出水堰曝气池出水堰曝气池混合液配水进入二沉池曝气池混合液配水进入二沉池生物量分析：处理生活污水的活性污泥MLVSS:70%NVSS:30%MLSS表示悬浮固体物质总量，MLVSS挥发性固体成分表示有机物含量，MLNVSS灼烧残量，表示无机物含量。MLVSS包含了微生物量，但不仅是微生物的量，由于测定方便，目前还是近似用于表示微生物的量。污泥沉降比：污泥沉降比：SVSV活性污泥的沉降浓缩性能取混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积，以占混合液体积的比例（%）表示污泥沉降比。通常，曝气池混合液的沉降比正常范围为15-30%。污泥体积指数：污泥体积指数：SVISVISV不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用单位干泥形成湿泥时的体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为mL/g。在一定的污泥量下，在一定的污泥量下，在一定的污泥量下，在一定的污泥量下，SVISVI反映了活性污泥的凝聚沉淀性。反映了活性污泥的凝聚沉淀性。反映了活性污泥的凝聚沉淀性。反映了活性污泥的凝聚沉淀性。如如如如SVISVI较高，表示较高，表示较高，表示较高，表示SVSV值较大、沉淀性较差；如值较大、沉淀性较差；如值较大、沉淀性较差；如值较大、沉淀性较差；如SVISVI较小，较小，较小，较小，污泥颗粒密实，污泥无机化程度高，沉淀性好。但是，污泥颗粒密实，污泥无机化程度高，沉淀性好。但是，污泥颗粒密实，污泥无机化程度高，沉淀性好。但是，污泥颗粒密实，污泥无机化程度高，沉淀性好。但是，如如如如SVISVI过低，则污泥矿化程度高，活性及吸附性都较差。过低，则污泥矿化程度高，活性及吸附性都较差。过低，则污泥矿化程度高，活性及吸附性都较差。过低，则污泥矿化程度高，活性及吸附性都较差。通常，当通常，当通常，当通常，当SVISVI为为为为100150100150，沉淀性能良好；而当，沉淀性能良好；而当，沉淀性能良好；而当，沉淀性能良好；而当SVISVI200200时，沉淀性较差，污泥易膨胀。但根据废水性质不时，沉淀性较差，污泥易膨胀。但根据废水性质不时，沉淀性较差，污泥易膨胀。但根据废水性质不时，沉淀性较差，污泥易膨胀。但根据废水性质不同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机物含量高同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机物含量高同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机物含量高同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机物含量高时，正常的时，正常的时，正常的时，正常的SVISVI值可能较高；相反，废水中含无机性悬值可能较高；相反，废水中含无机性悬值可能较高；相反，废水中含无机性悬值可能较高；相反，废水中含无机性悬浮物较多时，正常有的浮物较多时，正常有的浮物较多时，正常有的浮物较多时，正常有的SVISVI值可能较低。值可能较低。值可能较低。值可能较低。活性污泥法的基本流程 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）过程可分为两个阶段：吸附阶段稳定阶段 由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的黏性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。活性污泥降解污水中有机物的过程活性污泥降解污水中有机物的过程污水与污泥混合曝气后污水与污泥混合曝气后BODBOD的变化曲线的变化曲线对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分析得到结论：析得到结论：污污水水中中的的有有机机物物残留在污残留在污水中的有水中的有机物机物从污水中从污水中去除的有去除的有机物机物微生物不能利用的有机物微生物不能利用的有机物微生物能利用的有机物微生物能利用的有机物微生物能利用而尚未微生物能利用而尚未利用的有机物利用的有机物微生物不能利用的有微生物不能利用的有机物机物微生物已利用的有机微生物已利用的有机物（氧化和合成）物（氧化和合成）（吸附量）（吸附量）增殖的微生物体增殖的微生物体氧化产物氧化产物P105曲线曲线反映污水中有机反映污水中有机物的去除规律；物的去除规律；曲线曲线反映活性污泥利反映活性污泥利用有机物的规律；用有机物的规律；曲线曲线反映了活性污泥反映了活性污泥吸附有机物的规律。吸附有机物的规律。这三条曲线反映出，在曝气过程中：这三条曲线反映出，在曝气过程中：污水中有机物的去除在较短时间污水中有机物的去除在较短时间(图中是图中是5h左右左右)内就基本内就基本完成了完成了(见曲线见曲线)；污水中的有机物先是转移到污水中的有机物先是转移到(吸附吸附)污泥上污泥上(见曲线见曲线),然后然后逐渐为微生物所利用逐渐为微生物所利用(见曲线见曲线)；吸附作用在相当短的时间吸附作用在相当短的时间(图中是图中是45min左右左右)内就基本完成内就基本完成了了(见曲线见曲线)；微生物利用有机物的过程比较缓慢微生物利用有机物的过程比较缓慢(见曲线见曲线)。第二节第二节 活性污泥法的发展活性污泥法的发展 一、活性污泥法曝气反应池的基本形式一、活性污泥法曝气反应池的基本形式推流式（推流式（PF）完全混合式完全混合式封闭环流式封闭环流式序批式序批式传统活性污泥法传统活性污泥法 渐渐 减减 曝曝 气气分分 步步 曝曝 气气完全混合法完全混合法浅浅 层层 曝曝 气气深深 层层 曝曝 气气高负荷曝气或变形曝气高负荷曝气或变形曝气克克 劳劳 斯斯 法法延延 时时 曝曝 气气接触稳定法接触稳定法氧氧 化化 沟沟纯纯 氧氧 曝曝 气气活性污泥生物滤池（活性污泥生物滤池（ABF工艺）工艺）吸附生物降解工艺（吸附生物降解工艺（AB法）法）序批式活性污泥法（序批式活性污泥法（SBR法）法）二、活性污泥法的发展与演变有机物去除和有机物去除和氨氮硝化氨氮硝化在推流式的传统曝气池中，混合液的需在推流式的传统曝气池中，混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的。氧量在长度方向是逐步下降的。实际情况是：前半段氧远远不够，后半实际情况是：前半段氧远远不够，后半段供氧量超过需要。段供氧量超过需要。渐减曝气的目的就是合理地布置扩散器，渐减曝气的目的就是合理地布置扩散器，使布气沿程变化，而总的空气量不变，这使布气沿程变化，而总的空气量不变，这样可以提高处理效率。样可以提高处理效率。渐 减 曝 气 渐 减 曝 气 把入流的一部分从池端引入到池的中部分把入流的一部分从池端引入到池的中部分点进水。点进水。阶段（分 步）曝 气 分步曝气示意图分步曝气示意图 完 全 混 合 法 在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，长条形池相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，长条形池子中也能做到完全混合状态。子中也能做到完全混合状态。完全混合的概念完全混合的概念（1）池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生）池液中各个部分的微生物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）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上来讲，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中来讲，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中有一定优点。有一定优点。（3）池液里各个部分的需氧量比较均匀。）池液里各个部分的需氧量比较均匀。完全混合法的特征完全混合法的特征 完 全 混 合 法 浅 层 曝 气 特点：气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率是最大的。在水的特点：气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率是最大的。在水的浅层处用大量空气进行曝气，就可获得较高的氧传递速率。浅层处用大量空气进行曝气，就可获得较高的氧传递速率。1953年派斯维尔（年派斯维尔（Pasveer）的研究：氧在）的研究：氧在10静止水中的静止水中的传递特征，如下图所示。传递特征，如下图所示。浅 层 曝 气 扩扩散散器器的的深深度度以以在在水水面面以以下下0.60.8m范范围围为为宜宜，可可以以节节省省动动力力费费用用，动动力力效效率率可可达达1.82.6kg（O2）/kWh。浅浅层层曝曝气气与与一一般般曝曝气气相相比比，空空气气量量增增大大，但但风风压压仅仅为为一般曝气的一般曝气的1/41/6左右，约左右，约10kPa，故电耗略有下降。，故电耗略有下降。曝气池水深一般曝气池水深一般34m，深宽比，深宽比1.01.3，气量比，气量比3040m3/（m3 水水.h）。）。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。部分污水厂只需要部分处理，因此产生了高负荷部分污水厂只需要部分处理，因此产生了高负荷曝气法。曝气法。曝气池中的曝气池中的MLSS约为约为300500mg/L，曝气时间，曝气时间比较短，约为比较短，约为23h，处理效率仅约，处理效率仅约65左右，左右，有别于传统的活性污泥法，故常称变形曝气。有别于传统的活性污泥法，故常称变形曝气。高负荷曝气或变形曝气延时曝气的特点：延时曝气的特点：曝气时间很长，达曝气时间很长，达24h甚至更长，甚至更长，MLSS较高，达较高，达到到30006000mg/L；活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，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；剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放；适用于污水量很小的场合，近年来，国内小型污适用于污水量很小的场合，近年来，国内小型污水处理系统多有使用。水处理系统多有使用。延 时 曝 气 氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，具有曝气和搅曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，具有曝气和搅拌两个作用，沟中混合液流速约为拌两个作用，沟中混合液流速约为0.250.3m/s，使活性污，使活性污泥呈悬浮状态。泥呈悬浮状态。氧 化 沟 吸附生物降解工艺（AB法）A 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 B级以低负荷运级以低负荷运行，行，A A级曝气池停留时间短，级曝气池停留时间短，303060min60min，B B级停留级停留时间时间2 24h4h。该系统不设初沉池，该系统不设初沉池，A A级曝气池是一个开放性的级曝气池是一个开放性的生物系统。生物系统。A A、B B两级各自有独立的污泥回流系统，两级各自有独立的污泥回流系统，两级的污泥互不相混。两级的污泥互不相混。处理效果稳定，具有抗冲击负荷和处理效果稳定，具有抗冲击负荷和pHpH变化的能变化的能力。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。力。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。吸附生物降解工艺（AB法）项目项目段段推荐设计参数推荐设计参数容积负荷容积负荷(kgBOD5/(m3d)AB6100.9污泥负荷污泥负荷(kgBOD5/(kgMLSSd)AB250.3泥龄泥龄/dAB0.30.51520曝气时间曝气时间/hAB0.50.7524沉淀时间沉淀时间/hAB1224BOD5去除率去除率/%AAB45559095AB两段的主要工艺参数对比及推荐取值两段的主要工艺参数对比及推荐取值序批式活性污泥法（SBR法）SBRSBR工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或个周期，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。搅拌装置的反应器内依次进行的。(1)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；(2)耐冲击负荷，在一般情况下（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；(3)时间上呈推流式时间上呈推流式,易于得到优于连续流系统的出水水质；易于得到优于连续流系统的出水水质；(4)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；(5)污泥沉淀性能好污泥沉淀性能好,SVI值较低值较低,能有效地防止丝状菌膨胀；能有效地防止丝状菌膨胀；(6)具有较好的脱氮除磷效果。具有较好的脱氮除磷效果。序批式活性污泥法（SBR法）SBRSBR工艺与连续流活性污泥工艺与连续流活性污泥工艺相比的优点工艺相比的优点 (1)容积利用率低；容积利用率低；(2)水头损失大；水头损失大；(3)出水不连续；出水不连续；(4)峰值需氧量高；峰值需氧量高；(5)设备利用率低；设备利用率低；(6)运行控制相对复杂；运行控制相对复杂；(7)不适用于大水量。不适用于大水量。序批式活性污泥法（SBR法）SBRSBR工艺的缺点工艺的缺点(1)生物选择器生物选择器(2)缺氧区缺氧区(3)好氧区好氧区(4)回流污泥和剩余污泥回流污泥和剩余污泥 (5)滗水器滗水器循环式活性污泥法工艺循环式活性污泥法工艺1530 CASS(CAST/CASP)工艺设计工艺设计回流污泥回流污泥第三节第三节 活性污泥法数学模型基础活性污泥法数学模型基础活性污泥法动力学模型劳伦斯劳伦斯（Lawrence）和麦）和麦卡蒂卡蒂(McCarty)模型模型Eckenfelder模型麦金尼麦金尼(McKinney)模型模型底物降解速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系底物降解速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系微生物增殖速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系微生物增殖速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系一、建立模型的假设一、建立模型的假设（1）曝气池处于完全混合状态）曝气池处于完全混合状态（2）进水中微生物可忽略）进水中微生物可忽略（3）全部可生物降解的底物处于完全溶解状态）全部可生物降解的底物处于完全溶解状态（4）系统处于稳定状态）系统处于稳定状态（5）二沉池中没有微生物活动）二沉池中没有微生物活动（6）二沉池中没有污泥积累，泥水分离良好）二沉池中没有污泥积累，泥水分离良好进水进水 Q S0 X0Se、X、V曝气池二沉池剩余污泥回流污泥系统边界RQ、Se、XRQW、Se、XR(Q-QW)、Se、Xe出水（1+R）QSe、XQW、Se、X剩余污泥完全混合活性污泥法系统的典型流程完全混合活性污泥法系统的典型流程二、劳伦斯和麦卡蒂劳伦斯和麦卡蒂（LawrenceMcCarty)模型模型污泥龄（SRT）SRT：曝气池中污泥全部更新一次所需：曝气池中污泥全部更新一次所需 要的时间。要的时间。（一）在稳态下，作系统活性污泥的物料平衡：（一）在稳态下，作系统活性污泥的物料平衡：活性污泥的净增长速率，活性污泥的净增长速率，gMLVSS/（m3d）通过控制污泥龄，可以控制微生物的比增长速率通过控制污泥龄，可以控制微生物的比增长速率代入代入出水有机物浓度仅仅是污泥龄和动力学参数出水有机物浓度仅仅是污泥龄和动力学参数的函数，与进水有机物浓度无关。的函数，与进水有机物浓度无关。（二）在稳态下，作曝气池底物的物料平衡：（二）在稳态下，作曝气池底物的物料平衡：活性污泥浓度与进出水水质、污泥泥龄活性污泥浓度与进出水水质、污泥泥龄和动力学参数密切相关。和动力学参数密切相关。Lawrence、McCarty导出的活性污泥数学模型导出的活性污泥数学模型第四节 气体传递原理和曝气设备 活性污泥法的三个要素构成一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥；就是活性污泥；二是污水中的有机物，它是处理对象，也是二是污水中的有机物，它是处理对象，也是微生物的食料；微生物的食料；三是溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生三是溶解氧，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。物既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。气气 体体 传传 递递 原原 理理 双膜理论的基点是认为双膜理论的基点是认为在气液界面存在着二层在气液界面存在着二层膜（即气膜和液膜）这膜（即气膜和液膜）这一物理现象。一物理现象。这两层薄膜使气体分子这两层薄膜使气体分子从一相进入另一相时受从一相进入另一相时受到了阻力。当气体分子到了阻力。当气体分子从气相向液相传递时，从气相向液相传递时，若气体的溶解度低，则若气体的溶解度低，则阻力主要来自液膜。阻力主要来自液膜。氧转移速率与供气量的计算氧转移速率与供气量的计算曝气扩散设备堵塞系数（曝气扩散设备堵塞系数（曝气扩散设备堵塞系数（曝气扩散设备堵塞系数（0.650.650.90.9）在稳定条件下，氧的转移速率等于活性在稳定条件下，氧的转移速率等于活性污泥微生物的需氧速率（污泥微生物的需氧速率（Rr）气压修正系数气压修正系数=当地气压当地气压/标准大气压标准大气压总传质系数总传质系数 KLa值受污水水质的影响，把用于清水测出的值值受污水水质的影响，把用于清水测出的值用于污水，要采用修正系数用于污水，要采用修正系数，同样清水的同样清水的cs0值值要用于污水要乘以系数要用于污水要乘以系数，因而上式变为：，因而上式变为：在标准条件下，转移到一定体积脱氧清水中总氧量在标准条件下，转移到一定体积脱氧清水中总氧量（OS，单位：，单位：kg/h）为：）为：而在实际情况下，同样的曝气系统设备，能够转移到而在实际情况下，同样的曝气系统设备，能够转移到同样体积曝气池混合液中总氧量（同样体积曝气池混合液中总氧量（O2，kg/h）为：）为：根据生化过程计算实际需氧量根据生化过程计算实际需氧量O2换算为OS根据氧利用效率根据氧利用效率EA计算供气量计算供气量GS曝气系统需要的供气量曝气系统需要的供气量GS（m3/h）：）：风机工作台数风机工作台数3，1台备用台备用风机工作台数风机工作台数4，2台备用（备用风机同时可台备用（备用风机同时可用于高峰负荷时补充供气量）用于高峰负荷时补充供气量）鼓风机的选型鼓风机的选型主要依据：风压单机风量根据扩散设备的淹没水深及风压损失、根据扩散设备的淹没水深及风压损失、风管的压力损失、管道中调节阀门等配风管的压力损失、管道中调节阀门等配件的局部压力损失等确定件的局部压力损失等确定p=H+Hd+Hf+安全压头安全压头机械曝气的选型机械曝气的选型如泵型叶轮的充氧量与叶轮直径及叶轮线速如泵型叶轮的充氧量与叶轮直径及叶轮线速度的关系：度的关系：QS在标准条件下脱氧清水中的充氧量，在标准条件下脱氧清水中的充氧量，kg/h叶轮线速度，叶轮线速度，m/sD叶轮直径叶轮直径K池型修正系数池型修正系数 曝 气 设 备 鼓风曝气鼓风曝气机械曝气机械曝气空气净化器空气净化器 鼓鼓 风风 机机 空气输配管系统空气输配管系统 扩扩 散散 器器 竖式曝气机竖式曝气机表面曝气机表面曝气机卧式曝气机卧式曝气机高速单级鼓风机曝气系统的组成高速单级鼓风机曝气系统的组成 鼓风曝气空气净化器空气净化器 鼓鼓 风风 机机 空气输配管系统空气输配管系统 扩扩 散散 器器 空气净化器的目的是改善整个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曝气系统的运行状态和防止扩散器阻塞。器阻塞。鼓鼓风风曝曝气气系系统统的的组组成成过过滤滤器器与与进进口口消消音音器器 过滤器压力损失监测过滤器压力损失监测鼓风机旁通与旁通消音器鼓风机旁通与旁通消音器鼓风曝气鼓风曝气空气净化器空气净化器 鼓鼓 风风 机机 空气输配空气输配管系统管系统 扩扩 散散 器器 鼓风机鼓风机供应压供应压缩空气缩空气风量要满足生化反应所需的氧量和能保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。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。阻损耗以及扩散器上部的静水压。罗茨鼓风机：适用于中小型罗茨鼓风机：适用于中小型污水厂，噪声大，必须采取污水厂，噪声大，必须采取消音、隔音措施消音、隔音措施离心式鼓风机：噪声小，效离心式鼓风机：噪声小，效率高，适用于大中型污水厂率高，适用于大中型污水厂常用鼓风机形式常用鼓风机形式 1.容积式风机容积式风机:罗茨鼓风机、回转风机罗茨鼓风机、回转风机2.2.单级高速离心鼓风机单级高速离心鼓风机丹麦HV-Turbo风机英国Howden风机常用鼓风机形式常用鼓风机形式 常用鼓风机形式常用鼓风机形式 美国美国Power Power MizerMizer多级风机多级风机多极离心风机离心鼓风机外型离心鼓风机外型离心鼓风机房离心鼓风机房鼓风曝气鼓风曝气空气净化器空气净化器 鼓鼓 风风 机机 扩扩 散散 器器 空气输配空气输配管系统管系统负责将空气输送到空气扩散器。要求沿程负责将空气输送到空气扩散器。要求沿程阻力损失小阻力损失小,曝气设备各点压力均衡曝气设备各点压力均衡,空气空气干管和支管流速符合设计要求，配备必要干管和支管流速符合设计要求，配备必要的手动阀和电动调节阀门。的手动阀和电动调节阀门。鼓风曝气空气净化器空气净化器 鼓鼓 风风 机机 扩扩 散散 器器 扩散器的作用是将空气分散成空气泡扩散器的作用是将空气分散成空气泡,增增大空气和混合液之间的接触界面，把空气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。中的氧溶解于水中。空气输配空气输配管系统管系统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扩散器的类型扩散器的类型穿穿孔孔曝曝气气管管膜膜片片式式微微孔孔曝曝气气器器微孔曝气设备微孔曝气设备微孔曝气盘微孔曝气盘 ZDB型振动曝气器型振动曝气器KBB型可变微孔曝气器型可变微孔曝气器微微孔孔曝曝气气器器实实际际安安装装情情况况微孔曝气管微孔曝气管 微孔曝气设备测试微孔曝气设备测试 微孔曝气设备安装微孔曝气设备安装 微孔曝气设备的清水检验微孔曝气设备的清水检验 微孔曝气设备的运行状况微孔曝气设备的运行状况 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断循环流动,从而不断更新气液接触面从而不断更新气液接触面,不断吸氧；不断吸氧；(2)曝气设备旋转时在周围形成水跃，并把液体抛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；向空中，剧烈搅动而卷进空气；(3)曝气设备高速旋转时，在后侧形成负压区而吸曝气设备高速旋转时，在后侧形成负压区而吸入空气。入空气。机械曝气：表面曝气机机械曝气：表面曝气机 曝气的效率取决于：曝气的效率取决于：曝气机的性能曝气机的性能曝气池的池形曝气池的池形倒伞形倒伞形平板形平板形泵泵 形形 这类曝气机的转动轴与水这类曝气机的转动轴与水面平行面平行,主要用于氧化沟主要用于氧化沟。竖式曝气机竖式曝气机卧式曝气刷卧式曝气刷泵 形倒伞形平板形伞形曝气器倒伞形机械曝气器倒伞形机械曝气器表表面面曝曝气气机机沉沉水水曝曝气气机机曝气转刷曝气转刷转转刷刷曝曝气气机机水平轴曝气转刷或转盘水平轴曝气转刷或转盘测试中的曝气转碟测试中的曝气转碟射射流流曝曝气气器器 曝曝 气气 设设 备备 性性 能能 指指 标标 比较各种曝气设备性能的主要指标比较各种曝气设备性能的主要指标 氧转移速率氧转移速率：单位为：单位为mgmg（OO2 2）/（L Lh h）。）。充氧能力充氧能力（或动力效率）：即每消耗（或动力效率）：即每消耗1kW1kWh h动力能动力能传递到水中的氧量（或氧传递速率）传递到水中的氧量（或氧传递速率）,单位为单位为kgkg（OO2 2）/（kWkWh h）。氧利用率氧利用率：通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧：通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧的比例，单位为。量占总供氧的比例，单位为。曝曝 气气 设设 备备 性性 能能注意：注意：各类曝气设备除了要满足充氧要求外，还应满足最低混各类曝气设备除了要满足充氧要求外，还应满足最低混合强度要求：合强度要求：u采用鼓风曝气，处理采用鼓风曝气，处理1m3污水的曝气量污水的曝气量3m3；如曝气池水位较深，则可以按最低曝气强度（每单位如曝气池水位较深，则可以按最低曝气强度（每单位池底面积、单位时间内的曝气量）控制：池底面积、单位时间内的曝气量）控制：大中气泡扩散器：大中气泡扩散器：1.2m3/（m2 h）小气泡扩散器：小气泡扩散器：2.2m3/（m2 h）u机械曝气：机械曝气：混合池功率混合池功率 25W/m3；氧化沟；氧化沟15W/m3第五节第五节 去除有机污染物的去除有机污染物的 活性污泥法过程设计活性污泥法过程设计设计设计计算计算任务任务确定工艺流程确定工艺流程选择曝气池的类型选择曝气池的类型计算曝气池的容积计算曝气池的容积确定污泥回流比确定污泥回流比计算所需供氧量计算所需供氧量曝气设备选择曝气设备选择剩余污泥量计算剩余污泥量计算主要依据：水质水量资料主要依据：水质水量资料生活污水或生活污水为主的城市污水：成熟设计经验生活污水或生活污水为主的城市污水：成熟设计经验工业废水：试验研究设计参数工业废水：试验研究设计参数一、曝气池容积设计计算一、曝气池容积设计计算污泥泥龄法污泥泥龄法有机物负荷法有机物负荷法1.有机物负荷法有机物负荷法活性污泥负荷活性污泥负荷L LS S（简（简称污泥负荷）称污泥负荷）曝气区容积负荷率曝气区容积负荷率L LV V（简称容积负荷）（简称容积负荷）污泥负荷率是指单位质量活性污泥在污泥负荷率是指单位质量活性污泥在单位时间内所承受的单位时间内所承受的BODBOD5 5量，即量，即:式中：式中：Ls污泥负荷率污泥负荷率,kg BOD5/（kgMLVSSd）;Q与曝气时间相当的平均进水流量，与曝气时间相当的平均进水流量，m3/d；S0曝气池进水的平均曝气池进水的平均BOD5值，值，mg/L；X曝气池中的污泥浓度，曝气池中的污泥浓度，mg/L。污泥负荷污泥负荷 容积负荷是指单位容积曝气区在单位时容积负荷是指单位容积曝气区在单位时间内所承受的间内所承受的BODBOD5 5量，即：量，即：式中：式中：Lv容积负荷率，容积负荷率，kg(BOD5)/(m3d)。容积负荷容积负荷根据上面任何一式可计算曝气池的体积，即根据上面任何一式可计算曝气池的体积，即:Q和和S0是已知的，是已知的，X、LS、LV可参考教材中可参考教材中P118表表12-1选选择。对于某些工业污水，要通过试验来确定择。对于某些工业污水，要通过试验来确定X、LS、LV。污泥负荷率法应用方便，但需要一定的经验。污泥负荷率法应用方便，但需要一定的经验。Note：室外排水设计规范室外排水设计规范（GB50014-2006)2.污泥泥龄法污泥泥龄法P124二、剩余污泥量计算 1.按污泥龄计算按污泥龄计算每天排出的总固体量，每天排出的总固体量，gVSS/d2.根据污泥产率系数或表观产率系数计算或：P142三、需氧量设计计算三、需氧量设计计算经活性污泥代谢活动被降解的有机污染物经活性污泥代谢活动被降解的有机污染物（BOD5）量，）量，kg/m3注：考虑硝化耗氧注：考虑硝化耗氧微生物细胞的耗氧当量微生物细胞的耗氧当量(+4.57NNOr)BOD5=0.68BODL推流式曝气池的计算模式 由于当前两种形式的曝气池实际效果差不多，因而完全混合的计算模式也可用于推流式曝气池的计算。第六节第六节 脱脱N除除P活性污泥法活性污泥法工艺及其设计工艺及其设计一、生物脱一、生物脱N N工艺工艺1、传统、传统(Barth)三级脱氮工艺三级脱氮工艺 该工艺是将有机物氧化，硝化及反硝化段独立开该工艺是将有机物氧化，硝化及反硝化段独立开来，每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的来，每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统。使除碳，硝化和反硝化在各自的污泥回流系统。使除碳，硝化和反硝化在各自的反应器中进行，并分别控制在适宜的条件下运行，反应器中进行，并分别控制在适宜的条件下运行，处理效率高。处理效率高。由于反硝化段设置在有机物氧化和硝化段之后，由于反硝化段设置在有机物氧化和硝化段之后，主要靠内源呼吸碳源进行反硝化，效率很低，所主要靠内源呼吸碳源进行反硝化，效率很低，所以必须在反硝化段投加外加碳源来保证高效稳定以必须在反硝化段投加外加碳源来保证高效稳定的反硝化反应。的反硝化反应。随着对硝化反应机理认识的加深，将有机物随着对硝化反应机理认识的加深，将有机物氧化和硝化合并成一个系统以简化工艺，从氧化和硝化合并成一个系统以简化工艺，从而形成而形成二段生物脱氮工艺二段生物脱氮工艺成为现实。各段同成为现实。各段同样有其自己的沉淀及污泥回流系统。样有其自己的沉淀及污泥回流系统。除碳和除碳和硝化作用硝化作用在一个反应器中进行时，设计的污在一个反应器中进行时，设计的污泥负荷率要低，泥负荷率要低，水力停留时间和泥龄要长，水力停留时间和泥龄要长，否则，硝化作用要降低。在反硝化段仍需要否则，硝化作用要降低。在反硝化段仍需要外加碳源来维持反硝化的顺利进行。（注：外加碳源来维持反硝化的顺利进行。（注：硝化菌的世代时间为硝化菌的世代时间为310d）2.3.缺氧好氧工艺（前置反硝化，又叫缺氧好氧工艺（前置反硝化，又叫A/O工艺）工艺）碱反硝化反应以污水中的有机物为碳源，曝气池中反硝化反应以污水中的有机物为碳源，曝气池中含有大量硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行含有大量硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行反硝化脱氮。在反硝化反应中产生的碱度反硝化脱氮。在反硝化反应中产生的碱度可补偿可补偿硝化反应中所消耗的碱度的硝化反应中所消耗的碱度的50左右左右。该工艺流程简单，无需外加碳源，因而基建费用该工艺流程简单，无需外加碳源，因而基建费用及运行费用较低，脱氮效率一般在及运行费用较低，脱氮效率一般在70左右；左右；但但由于出水中含有一定浓度的硝酸盐，在二沉池中，由于出水中含有一定浓度的硝酸盐，在二沉池中，有可能进行反硝化反应，造成污泥上浮，影响出有可能进行反硝化反应，造成污泥上浮，影响出水水质。水水质。3.后置缺氧好氧生物脱后置缺氧好氧生物脱N工艺工艺缺氧好氧/硝化二沉池出水出水污泥回流污泥反硝化4.Bardenpho生物脱氮工艺该工艺取消了三段脱氮工艺的中间沉淀池。该工艺取消了三段脱氮工艺的中间沉淀池。该工艺设立了该工艺设立了两个缺氧段两个缺氧段，第一段利用，第一段利用原水中原水中的有机物为碳源的有机物为碳源和第一好氧池中回流的含有硝和第一好氧池中回流的含有硝态氮的混合液进行反硝化反应。经第一段处理，态氮的混合液进行反硝化反应。经第一段处理，脱氮已基本完成。为进一步提高脱氮效率，废脱氮已基本完成。为进一步提高脱氮效率，废水进入第二段反硝化反应器，利用水进入第二段反硝化反应器，利用内源呼吸碳内源呼吸碳源源进行反硝化。最后的曝气池用于吹脱废水中进行反硝化。最后的曝气池用于吹脱废水中的氮气，提高污泥的沉降性能，防止在二沉池的氮气，提高污泥的沉降性能，防止在二沉池发生污泥上浮现象。发生污泥上浮现象。此工艺比三段脱氮工艺减少了投资和运行费用。此工艺比三段脱氮工艺减少了投资和运行费用。机理解释：机理解释：1）反应器）反应器DO分布不均论分布不均论2）缺氧微环境理论）缺氧微环境理论3）微生物学解释）微生物学解释传统理论认为硝化反应只能由自养菌完成，反传统理论认为硝化反应只能由自养菌完成，反硝化只能在缺氧条件下进行，但研究已经证硝化只能在缺氧条件下进行，但研究已经证实了好氧反硝化菌和异养硝化菌存在。实了好氧反硝化菌和异养硝化菌存在。5 同步硝化反硝化（同步硝化反硝化（SNdN）短程生物脱氮工艺SHARON工艺ANAMMOX工艺SHARONANAMMOX组合工艺OLAND工艺CANON工艺6 其他新型生物脱氮工艺其他新型生物脱氮工艺（二）生物脱（二）生物脱N工艺过程设计工艺过程设计1.缺氧区容积设计缺氧区容积设计根据反硝化速率计算根据反硝化速率计算缺氧池去除的硝酸盐，g/d；缺氧池池体容积，缺氧池池体容积，m3；反硝化速率，反硝化速率，gNO3-N/（gMLVSS.d）碳源温度反硝化速率的两大影响因素反硝化速率的两大影响因素 对于一般城镇污水，没有试验资料时，前置反硝化系统利用原污水碳源作为电子供体时，在20，Kde0.030.06gNO3-N/（gMLVSS.d）；对于没有外来碳源的后置反硝化系统，Kde0.010.03gNO3-N/（gMLVSS.d）另外：另外：2.好氧区容积设计好氧区容积设计可参照：（仅考虑有机物去除）（仅考虑有机物去除）但硝化系统污泥龄要比仅有机物去除系统污泥但硝化系统污泥龄要比仅有机物去除系统污泥龄长，因为硝化菌的世代周期比去除有机物的龄长，因为硝化菌的世代周期比去除有机物的异养菌长得多，硝化速率将控制好氧硝化池的异养菌长得多，硝化速率将控制好氧硝化池的容积设计。容积设计。如何确定C？（1）DO对硝化菌比生长速率的影响对硝化菌比生长速率的影响（2）T对硝化菌比生长速率的影响对硝化菌比生长速率的影响好氧区设计污泥龄（考虑了硝化菌好氧区设计污泥龄（考虑了硝化菌的正常生长），的正常生长），d污泥龄设计安全系数，可根据进水峰值TKN/TKN平均浓度确定，一般取1.52.5。无硝化污水处理厂的最小泥龄选择无硝化污水处理厂的最小泥龄选择45 d，是针对生活污水的水，是针对生活污水的水质并使处理出水达到质并使处理出水达到BOD=30 mg/L和和SS=30 mg/L确定的，确定的，这是多年实践经验的积累。这是多年实践经验的积累。曝气池容积确定：曝气池容积确定：3.需氧量计算需氧量计算前置反硝化前置反硝化4.混合液回流量混合液回流量好氧区产生的硝酸盐量好氧区产生的硝酸盐量=内回流中的内回流中的+污泥回