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污水的生物处理(一)―――― 活性污泥法

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第四章 　污水的生物处理（一)―――― 活性污泥法
人工处理：活性污泥法、生物膜法
自然处理
§4。1　　活性污泥法的基本原理
一． 基本概念和工艺流程
（一） 基本概念
1． 活性污泥法:以活性污泥为主体的污水生物处理。
2． 活性污泥:颜色呈黄褐色,有大量微生物组成，易于与水分离，能使污水得到净化，澄清的絮凝体
（二） 工艺原理
1． 曝气池：作用：降解有机物（BOD5）
2． 二沉池：作用：泥水分离。
3． 曝气装置:作用于①充氧化②搅拌混合
4． 回流装置：作用：接种污泥
5． 剩余污泥排放装置： 作用：排除增长的污泥量，使曝气也内的微生物量平衡。
混合液：污水回流污泥和空气相互混合而形成的液体。
二． 活性污泥形态和活性污泥微生物
（一） 形态:
1、外观形态：颜色黄褐色，絮绒状
2．特点:①颗粒大小：0.02－0.2mm ②具有很大的表面积。③含水率>99%,C<1％固体物质。④比重1。002－1.006，比水略大，可以泥水分离。
3。组成:
有机物：｛具有代谢功能,活性的微生物群体Ma
｛微生物内源代谢,自身氧化残留物Me
｛源污水挟入的难生物降解惰性有机物Mi
无机物：全部有原污水挟入Mii
（二） 活性污泥微生物及其在活性污泥反应中作用
1． 细菌：占大多数，生殖速率高，世代时间性20-30分钟；
2． 真菌:丝状菌→污泥膨胀.
3． 原生动物
鞭毛虫，肉足虫和纤毛虫。
作用：捕食游离细菌，使水进一步净化。
活性污泥培养初期：水质较差,游离细菌较多，鞭毛虫和肉足虫出现，其中肉足虫占优势，接着游泳型纤毛虫到活到活性污泥成熟，出现带柄固着纤毛虫。
☆ 原生动物作为活性污泥处理系统的指示性生物。
4． 后生动物：（主要指轮虫）
在活性污泥处理系统中很少出现。
作用：吞食原生动物，使水进一步净化。
存在完全氧化型的延时曝气补充中，后生动物是不质非常稳定的标志。
（三） 活性污泥微生物的增殖和活性污泥增长
四个阶段：
1． 适应期(延迟期，调整期)
特点：细菌总量不变,但有质的变化
2． 对数增殖期增殖旺盛期或等速增殖期）
细菌总数迅速增加,增殖表速率最大，增殖速率大于衰亡速率。
3． 减速增殖期(稳定期或平衡期）
细菌总数达最大，增殖速率等于衰亡速率。
4． 内源呼吸期:（衰亡期）
细菌总数不断减小，增殖速率小于衷亡速率，微生物的增殖要受到有机物含量的控制。
（四） 活性污泥絮凝体形成
菌胶团：P99 细菌集团 MLSS
原理:活性絮凝体的形成与曝气池内的能含量有关
☆ 能含量:曝气池内的有机物量与微生物量的比值，用F/M表示。
有机物F小，F/M小,能含量低，处于内源呼吸期，有利于絮凝体形成。
F大，F/M大，1/2mv2大，引力小不易结合。
F小,F/M小，V↓，易结合成小的菌胶团→生物絮凝体。
Ma+Me+Mi+Mii
三． 活性污泥净化反应过程
１、 初期吸附去除阶段
5—10分钟有机物高速去除
定义：P100，吸附去除的原因→有巨大表面积，吸附力强，外部覆盖着多糖类的粘质层。
吸附去除结果：有机物从污水中转移到活性污泥上去
2． 微生物代谢
酶：透膜酶
大分子(水解酶)→小分子（透膜酶）→细菌体内→微生物代谢
↗（分解代谢）→无机物+Q ↗残存物质(20％)
有机物+O2（异养菌）→（合成代谢）→新细胞（内源代谢）→无机物质+Q(80%)

4。2 活性污泥净化反应影响因素与主要设计运行参数
一． 影响因素
1． 营养物质平衡： C N P
碳源 N源 无机盐类
C→BOD5≥100m3/L 城市污水满足对某些工业废水,C低，补充碳源
N:生活污水满足
对某些废水，N不足.(尿素，（NH4)2SO4
Na3PO4—K3PO4 C:N:P=100：5：1
2． DO：{过低：微生物生理活动不能正常进行,处理效果差
｛过高：①有机物降解过快，微生物因缺营养而死亡②耗能过大经济浪费
曝气池出口处 DO 2mg/L（局部区域进水口处较低，不宜低于1mg/L）
3． PH 6.5—8.5 偏碱
PH> 8。5 粘性物质破坏→活性污泥结构破坏
PH〈6.5:分子结构有变化
4.水温：｛低温细菌
｛中温细菌 一般化10℃-—45℃ 污水中草药 15℃——35℃
｛高温细菌 ↘对常年或半年处于低温地区，曝气池建在室内,建在室外要有保温措施。
5.有毒物质 → 对微生物抑制和毒害作用
重金属离子 CN- 酚
S2—
二.活性污泥处理系统的控制指标和设计运行操作参数
目标：{①使水质，水量得到控制
{②使活性污泥量保持相对稳定
{③控制混合液中DO浓度,满足要求
{④使活性污泥有机物和DO充分接触
控制指标（对活性污泥的评价指标）→(工程上)设计运行操作的参数
1.表示控制混合液中活性污泥微生物量的指标 混合液 → 污泥浓度
⑴混合液悬浮固体浓度(简化混合液污泥浓度) 英文:Mixed liquid suspended solids (mlss)
定义:P106
MLSS=（活性污泥固体物总重量)/混合液体积
MLSS=Ma+Me+Mi+Mii (Me+Mi）→非活性 Mii→无机
⑵混合液挥发性悬浮固体浓度
SS ｛MLVSS 有
{MLSS 无
一般用f表示=MLVSS/MLSS 城市污水落石出 0.7--—0。8
２、 活性污泥的沉降性能及评定指标
⑴污泥沉降比 P107
SV=(混合液30min静沉的沉降污泥体积ml)/（原混合液体积l)
意义:SV小,沉淀污泥体积小,污泥沉降性能好。
城市污水： 15%---30%
⑵污泥溶积指数: (SVI) (sludgs Volume Index）
SVI=（混合液30min静沉形成的活性污泥溶积ml）/（混合液中悬浮固体干重g）
=（（混合静沉30min的污泥体积)/（混合液体积)）/（(混合液悬浮固体干重)/混合液体积））
=SV/MLSS
意义：SVI过低，无机颗粒多，污泥缺乏活性。
SVI过高,污泥沉降性能不好，易发生膨胀.
SVI:70-100 SVI=100 SVI=120
工程意义：{①SVI与OBD污泥负荷关系
{②SVI－ MLSS图
3．污泥龄（sludge age）
指曝气池内活性污泥平均停留时间,以称生物固体平均停留时间。
在曝气池内，有机物降解过程中,微生物保持系统平衡,必须排除相当于每日增长的污泥量。
所以，排除污泥量=每日增长的污泥量
△ X= { 随上清液排放的污泥土 （Q-Qw）Xe
{从二沉池底部排出的污泥 QwXr
△ X=(Q—Qw）Xe+Qw—Xr
污泥量定义：曝气池内活性污泥量与每日排放的污泥量之比
Qc=XV/△X=XV/(（Q—Qw)Xe+QwXV)
X：代表微生物量 X Xr Xe Xv
S:代表有机物量 Sa Se So
回流污泥浓度等于排放剩余污泥浓度
(Xr）max=106/SVI
4.BOD—污泥负荷和BOD-容积负荷
F/M=NS=(QSa）/（XV) （kgBOD)/(kg mlss d)
定义: V=（QSa）/（XNs) Q—日平均流量 m3/s
Sa 进入曝气池的原污水有机污染物（BOD）浓度
Sa=（1-η）S0(经除尘之后）
Sa=S0 直接进入
在工程上:BOD容积负荷
Nv=（Q Sa)/v (kg BOD）/（m2曝气池d）
Nv=NsX
Ns 选取 {过高,有机物降解和微生物繁殖速度都很大
{过低，有机物降解和微生物繁殖速度慢，容积大，增加了基建投资
Ns ｛高负荷：1.5—2.5 kgBOD5/kgMlss d
｛中负荷（一般):0.5-0.2
｛低负荷：≤0.1
SVI 0。5—1。5 避免易发生污泥膨胀
城市污水：Ns：0。5—0。3
５．有机物的降解和活性污泥增长
{合成代谢—-—新细胞　　↘
　　　　　　　　　　　　差值-——净增值-—--排放
｛内源代谢-—-减少新细胞↗
△X=aSr—bx b—--自身氧化率　　a—--合成产率 Sr=Sa-Se
(dx/dt)g=(dx/dt）s—（dx/dt)e
(dx/dt)s=Y（ds/dt)u Y—合成产率系数
(dx/dt）e=kdsv
(dx/dt)g=Y(ds/dt）u-kdxv--——微生物增值速度基本方程式
(ds/dt）v=（Sa-Se）/t=（Sa—Se）/(V/Q）=Q（Sa—Se）/V
△ X/v=YQ（Sa-Se）/v-KdXv 同乘v
△X=YQ（Sa-Se)-KdVXv →用来计算排放的剩余污泥量
Y Kd 的确定 (上式同除以VXv）
△ X/VXv=YQ(Sa—Se）/VXv—Kd
BOD污泥去除负荷
Xv/△X=Qc ∴1/Qc=Ynys—Kd
Nys与Qc成反比关系
用图解法确定Y Kd 图
经验数据 生活污水: Y 0。4—0。65
Kd 0。05—0.1
城市污水； Y 0.4-0.5
Kd 0。07
工业废水，Y Kd 按实测数据由图解法组成
6．有机物的降解与需氧量
需氧过程 {有机物降雨量降解的需氧量
{微生物内源代谢自身氧化需气量
Ov=a’Q（Sa—Se)+b’VXv 用来计算曝气池内实际需氧量
a′：有机物降解需氧量 b′:需氧率 图解确定
O2/VXv=a′Q（Sa-Se)/VXv+b′=a′Nrs+b′
同除以Q（Sa—Se）
O2/QSr=a′+b′/Nrs
结论:降解单位有机物需氧量小，BOD去除率高。
a′b′确定 O2/VXv=a′+b′/Nrs
a′ 0.42-—-0.53 b′ 0.188———0.11

4。3 活性污泥反应动力学基础
一． 概述
研究目的 {①研究反应速度和环境因素间的关系
　　　　　｛②对反应的机理进行研究，使反应进行控制
反应动力学方程式 ｛米门方程式 1913　研究酶促反应速度
{莫诺方程式　1942
　　　　　　　　　｛劳—麦方程式 1970
二． 莫诺方程式
１． 基本方程式形式
　提出人：莫诺 时间:　１９４２ 　试验条件:纯种生物在单一底物的培养基中
试验内容:研究微生物的增值速度与底物浓度间的关系
结果与米门方程式相同
μ=μmaxS/（Ks+S） μ——-比增值速度（单位生物量的增殖速度）
Ｓ―有机底物的浓度
Ｋs－饱和常数 当μ=1/2μmax时，有机底物的浓度
有机物比降解速度与底物浓度关系
V=VmaxS/(Ks+S） (1)
V=-（ds+dt)/x v=f(s）
-ds/dt=vmaxXS/（Ks+S） (2)
２． 推论
（１)对于高底物浓度条件下 S〉>Ks
V=Vmax=k1
—ds/dt=vmaxx=k1x
结论：①在高底物浓度下，有机底物以最大速度进行降解,与有机底物浓度无关，其降解速度只与污泥浓度有关。
②低底物浓度，S〈〈Ks
V=VmaxS/Ks=k2S (3)
-ds/dt=VmaxXS/Ks=k2SX (4)
结论：在低底物浓度下，有机底物降解速度与有机底物浓度有关，且成一级反应（有机物多，无机物少）
由（４）得　　　－∫s0sds/dt=∫0tk2xsdt
S=S0e-k2xt
３． 莫诺方程式在曝气池中的应用
　Ｑ(Ｓa-Se）/v=-ds/dt
Q（Sa-Se）/v=Nrv ∴ds/dt=Nrv
(1) 用来计算 Nrv=-ds/dt=Q（Sa—Se)/v=（Sa—Se）/t
k2Xse=Q（Sa-Se）/v
（2）计算Ｎrs k2Se=Q（Sa—Se)/xv=Nrs
(3)计算有机物降解率 η=（Sa-Se)/S0=1-Se/S0=k2xt/(1+k2xt）
４． 有关k2的确定(图解法）
Q(Sa—Se）/xv作纵轴 Se-X　斜率k2
经验数据 0。0168-—-0.0281
三． 劳—麦方程式
　１．概念：　（１）把污泥龄改名为生物固体平均停留时间
（２）提出单位底物利用率概念
２．基本方程式
（１）劳---麦第一方程式　　　１/Qc=Yq-Kd
(２）劳 －麦第二方程式　　v=q
　　　　　　　v=KS/（Ks+S） →（ds/dt）u/xa=KS/(Ks+S)
３．劳—麦方程式的推论及应用
① Se—Qc关系
② Xa—Qc Xa=YQQc（Sa—Se）/t（1+KdQc）
③ R———Qc
④ V与q的关系 （ds/dt）u/Xa=k2Se →Q(Sa—Se）/XaV=k2Se →v=Q(Sa—Se)/k2XaSe
曝气池容积的计算方法
｛①Ns V=Q（Sa—Se)/NsX
｛②Nrs V=Q(Sa—Se)/NrsXv
｛③劳麦 {v=YQQc(Sa-Se)/Xa(1+KdQc)
{v=Q(Sa-Se)/k2SeXa
⑤ 两种产率 △X=YQ（Sa—Se）—KdVXv
合成产率 微生物的净增值量
Yobs=Y/(1+KdQc)
△ X计算 ｛△X=YQ(Sa-Se）-KdVXv
｛△X=YobsQ（Sa—Se)

4.4 曝气池的理论基础
作用：充氧搅拌
方法：鼓风曝气:从鼓风机中房或空气压缩机房送来的空气，经过设置在曝气池底的空气扩散装置,溶解于水中。
机械曝气：利用安装在池表面的机械曝气装置，将空气溶于水中。
一． 氧转移原理－传质理论
（一） 菲克定律－扩散转移
　　　　　　　　Ｖd=—Dldc/dx dc/dx—浓度梯度
Vd=(dm/dt)/A=—Dldc/dx
（二)双膜理论
处理废水量21600m3/d,经过沉淀后的ＢＯＤ５为250mg/l,希望处理后的出水ＢＯＤ５为２０mg/l, 温度为２０℃，曝气池悬浮固体浓度为4000mg/l，设计的Ｑc为１０天。
要求：采用劳-麦方程式计算Ｖ；计算排放的剩余污泥量
　　　计算实际所需的空气量。
1. 定义: 双膜－气膜 液膜
2. 基本点
（1） 通过两层膜,两层膜为层流状态，气液两相主体为紊流状态
（2） 传质阻力仅存在于两层膜中
（3） 在气膜中存在氧分压梯度，在液膜中存在氧浓度梯度
（4） 传质阻力又主要集中在液膜上（O2难溶于水)
3. 表达式:
4. Kla的确定（Kla—氧总转移系数）
（1） 脱氧清水测定法
充氧介质:清水
条件：脱氧DO－0
水温：20℃
大气压：1个气压
步骤：（1）脱氧剂(Na2so3 N2）DO=0
（2)对清水充氧 c1t达饱和→DS
(3）C关系作图
横轴C 纵轴
(2）曝气池（了解）
二、氧转移的影响因素
1.污水水质 Kla Cs
（1）Kla的影响 Kla′= & Kla （＆﹤1 ）
(2) 对CS的影响 CS′＝ CS（ ﹤1）
城市污水
水质越差，取值越小
2.水温Kla 、 Cs－转移速率增大
（1） 对Kla的影响
（2)对CS影响 CS 查附录1－P607
３、氧分压 C： 2㎎/L
（1） 鼓风曝气
（２）机械曝气
P＝1 C＝㎎/L 为定值
４、 其他影响因素
气泡大小 紊流程度与气液接触时间 人为因素
三、氧转移速率与供气量计算
1. 标准条件下的氧转移量（1）机械曝气
（2）鼓风曝气 只将CSb→即可
2. 实际条件下的氧转移量
（1） 鼓风曝气
（２）机械曝气

３.供气量的计算
根据GS确定鼓风机型号及台数
(2）机械曝气 QOS＝R
根据QOS可确定叶轮直径与功率
4.5 曝气系统与空气扩散装置
技术性能的主要指标
（1)动力效率EP ㎏O2/Kwh
每消耗1 Kwh的电能，转移到混合液中O2的量
(2）氧利用率EA＝
（3）氧转移效率（充氧能力）EL ㎏O2/h
（1)（2）鼓风 （1)（3)机械
一、鼓风曝气系统与空气扩散装置（Or曝气装置 曝气皿）
（一） 鼓风曝气系统
1。组成 空压机（Or鼓风机） GS
一系列连通管道
空气扩散装置
2.鼓风曝气过程
（二)空气扩散装置
1. 微气泡空气扩散装置（多孔性空气扩散装置）
多孔性材料
优点：EA较高
缺点：易堵塞
（1） 扩散板
EA＝7％－14％ EP＝1。8－2.5㎏O2/kwh
安装：在池底一侧或两侧
（2） 扩散管
EA＝10％－13% EP＝2㎏O2/kwh
8－12根扩散管组成管组
（3） 固定平板式微孔空气扩散皿
EA＝20％－25％ EP＝4－6㎏O2/kwh
服务面积0。3－0.75㎡/个 布满池底
（4） 固定钟罩型
设计参数同(3)平板式
（5） 膜片式微孔扩散皿 合成橡胶
EA＝27％－38% EP＝3.4㎏O2/kwh
服务面积1－3㎡/个 不易堵塞（与其它相对而言)
（1）（2）（5)尤其是（5）最常用
（6）摇臂式微孔扩散器 服务面积2㎡/个
EA＝18％－30% EP＝4。4－5.5％㎏O2/kwh
2. 中气泡空气扩散器
（1） 穿孔管 塑料或钢管
直径25－50㎜
孔与孔之间距离 50－100㎜
EA＝4－6％ EP＝1 ㎏O2/kwh
（2)网状膜扩散器
EA＝12－15％ EP＝2.7－3。7 ㎏O2/kwh
服务面积0。5 ㎡/个
3。水力剪切式空气扩散装置
特点：利用装置本身的构造特点,产生水力剪切作用
在气泡吹出装置前，将大气泡剪切成小气泡，从而EA′↑
倒盆式
固定螺旋 了解
金山型
4。水力冲击式空气扩散装置
（1） 密集多喷嘴
（2） 射流式空气扩散皿（射流曝气皿)
原理P157第一段
５、水下空气扩散器（了解)
〖总结〗
扩散装置安装在池底一侧,两侧Or布满池底
属于水下鼓气
二、机械曝气装置
机械曝气特点：利用安装在曝气池表面的机械曝气装置在电机的驱动下转动，从而将空气中氧转移到水中它属于表面曝气。
它属于表面曝气
（一） 机械曝气原理（通过3种作用实现）
1. 表面充氧
2. 整池充氧
3. 吸入部分空气
（二） 机械曝气装置
按传动轴的安装方向 竖轴(纵轴 ）
卧轴（横轴）
1. 竖轴机械愚昧落后敢装置
传动轴与水面垂直，装有叶轮，叶轮上装有叶片
又称竖轴叶轮曝气机(表曝机）
（1）泵型叶轮表曝机 最佳线速度 4。5～5m/s
叶轮淹没深度≤4㎝
目前国内已有系列产品,应用最广泛
（2）K型 最佳线速度4㎝ 0～1㎝←叶轮淹没深度
规定 叶轮直径与曝气池直径之比为
（３）倒伞型
（４）平板型
2.卧轴式表曝机
传动轴与水面平行 由传动轴和叶片组成
应用→转刷曝气器（曝气转刷）
主要用于氧化沟

４．７　活性污泥反应器――曝气池
一、曝气池的分类
1。按混合液的流动形态 推流式曝气池
完全混合式曝气池
循环混合式曝气池
2。 平面形状
长方廊道形 圆形 正方形 环状跑道形
3.按曝气方法
鼓风～ 机械~ 机械－鼓风～
　4。与二沉池的关系
合建式~分建式～
二、推流式曝气池
形状
1. 曝气系统与空气扩散装置
多采用鼓风曝气系统
也可以采用机械曝气系统
（1） 采用鼓风曝气系统的空气扩散装置的布置形式
一侧布置：当曝气池宽度较小时采用 ＝1~2平移推流旋转推流
两侧布置：当曝气池宽度较大时采用
布满池底：运动形态为平移推流
（2） 采用机械曝气
无隔墙时，相邻两台机械装置之间的旋转方向相反
设隔墙分室,相邻两中机械装置之间的旋转方向相同
2. 曝气池的数目和廊道的排列组合
V根据污水厂规模确定曝气池的数目
一座曝气池选用1～5个廊道
廊道数为1、3、5进出水位曝气池的两侧
廊道数为2、4进出水位曝气池的同侧
3. 曝气池的长、宽深
L＝50~70m为宜，最长达100m→(一个廊道的长）
(总长） B－1个廊道的宽
选定H后
由H确定B
4. 曝气池横向隔墙分室的问题
设置横向隔墙作用
（1） 消除纵向混合（2）消除水流死角（3)使水质稳定
（2） 设置方式（1）一端紧靠
5. 曝气池的顶部与底部
45°斜面
顶部外侧设渠道,池底部设排空管（放空管）直径80～100㎜
6. 曝气池的进出水设备
三、完全混合式曝气池
多采有机械曝气装置，出可以采用鼓风曝气
1. 曝气沉淀池（合建式)
（1） 圆形→机械曝气
曝气区：污水从底部进入,高4m以内
导流区:高1。5m以上,宽0.6m左右，竖向挡（整）流板作用
沉淀区 澄清区
污泥区：排泥管设在 作用
回流缝作用 宽度0.15～0。2m
还设池裙
（2） 正方形→机械曝所
（3） 长方形→鼓风曝气
2. 分建式完全混合曝气池
3. 曝气沉淀池的优缺点
优点：结构紧凑占地小
缺点：去除率很低70％高浓度有机工业废水采用
四、循环混合曝气池－用于氧化沟工艺
４．７　活性污泥处理系统的运行方式
一、 传统的活性污泥法系统（普通活性污泥法)
1.工艺流程
2.工艺特征
（1） 耗氧速度浓度沿池长逐渐降低（有机物沿池长↓所以
（2） 供气速度沿池长均匀分布
　　3.工艺参数 T＝4～8H R＝25％~75％
Ns=0.2～0。4
Mlss(X)=1500~3000mg/L
4.优缺点：
优点：去除效果很好η≥90%
适用于处理水要求高而稳定的水质
缺点：(1)池容大，占地多，基建费用高
（2）耗氧速度与供氧速度难于吻合适应
(易出现前段氧不足，后段供氧过剩现象)
改进法 ：采取分段（阶段）进水，使有机物沿池长均有分布；
采取渐减曝气法，使供气量沿池长减少。

（3）对水质，水量变化适应性差
二、 阶段曝气活性污泥法系统(多段进水～or分段进水～）
1.工艺流程：与传统活性污泥法进水方式不同
采取多点分散,均匀地进入每卒曝气池进水口3～4个
2.工艺特征
（1）耗氧速度沿池长均匀分布
（２）供气速度沿池长均匀分布
3。工艺参数 t =3～5h R=25%-95％
NS=0.2～0.4 Qc=5～15d Mlss=2000～3500mg/L
4.优点（1）缩小了耗氧速度与供氧速度之间的差距
（2）对水质、水量、冲击负荷的能力有所提高
（3）减轻了＝沉池的负荷
三、再生曝气活性污泥法系统
它是传统活性污泥法工艺的变型
工艺方面 增加了再生池
二沉池回流污泥直接进入再生池再生
再生池作用－使活性污泥本身的活性增强
再生池一般不另设：曝气池1～2个廊道设计过程同传统活性污泥法
（一。二.三均为推流式曝气池）
四、吸附一再生活性污泥法系统（40年代产生于美国）
→生物吸附活性污泥法or接触稳定法
1. 工艺流程
分建式、合建式
2. 工艺特征
将吸附和微生物代谢分别放在两个反应皿中进行
3. 工艺参数
T＝吸附池 （30～60min)0.5～1h
再生池 3～6h
R=50%～100％ Ns=0.2~0。4 Qc=5～15d
Mlssi吸附池 1000～3000mg/L
再生池 4000～10000 mg/L
4. 优缺点：
优点：吸附再生池容积小
对水质、水量冲击负荷承受能力更大
缺点 对于溶解性有机物含量高的污水作用不大
五、延时曝气活性污泥法系统
(完全氧化活性污泥法） 50年代处出现在美国
1. 工艺流程:同传统活性污泥法
2. 工艺特征：①污泥负荷率BoD5很低 Ns=0.05-0.1Kg BoD5/Kgmlssd
②曝气时间很长24－48h
③剩余污泥量少，勿需进行厌氧消化处理
④完全混合式曝气池
氧化沟工艺是样式曝气的一种特殊工艺—循环混合式曝气池
3.工艺参数 T=24－48h R=60％-200% Ns=0.05—0.1 Qc=20—30d X=3000—6000mg/L
4 缺点
优点(对水质,水量冲击负荷适应能力强）不设初淀池
缺点 ①池容大②爆气时间长③基建和运行费用高
六 高负荷活性污泥法系统
又叫不完全氧化活性污泥法
工艺特征及工艺参数
1. BOD-———污泥符合率很高 NS=1。5－3.0 KgBOD5/Mlss。d
2.曝气时间短 t=1。5－3h 即水力停留时间短
3.Mlss=200－500mg/L
4。 污泥回流小，只有10％－30% 污水处理厂不采用
5．去污率很低，只有70％－75% 适合于工业有机废水处理
七． 完全混合活性污泥法系统
1． 工艺流程：同传统活性污泥法
2． 工艺特征
（1） 采用完全混合式的曝气池
（2） NS稍高 0.2－0。6KgBOD5/KgMlss.d
有机物浓度分布均匀，各部分NS相等，并且略高于推流式曝气池
（3） 动力消耗低
3． 缺点
（1） 易产生污泥膨胀现象
（2） 去除率较低，只有70%左右，适用于处理高浓度有机废水
处理工业废水优先考虑六，七两种运行方式
八． 多级活性污泥法系统
当污水中有机物浓度很高时采用
每一级都是独立的污水处理系统
九． 深水曝气活性污泥法系统
→ 曝气池向深度方向发展100m
采用鼓风曝气 中层曝气 底层曝气
十． 深井曝气活性污泥法
深50－100m 1～6m→隔墙 空气提升器将水提升
十一．浅层曝气活性污泥法
用穿孔管曝气格栅曝气
十二。纯氧曝气活性污泥法 21％ 90％
EA：80％以上
４．８　　活性污泥处理系统的新工艺
一、 概述
１、在净化功能方面：向多功能方向发展
有机物降解→N.P有机物降解
传统 、新工艺
不仅用于污水的二级处理，还可能用于三级处理
去除有机物和 N。P
２、 在工艺方面
①供氧能力提高
②在污泥浓度方面有所提高
③在微生物的净化功能方面也有所提高
二、 氧化沟工艺
氧化沟又名循环混合曝气池
50年代荷兰 帕斯维尔
1954年世界上第一座氧化沟工艺污水处理厂建成
工艺流程
１、 工作原理与特征
（１）构造方面的特征
① 池型：环形沟渠状 长几十米→上百米
深度2～6米
② 进水装置
单沟(池）运行：插一根进水管
双沟以上运行连续运行:设配水井,连续向各池进水
双沟以上运行交替运行：设配水井，井内设自控装置改变水流方向
出水→溢流堰
（2）水流混合方面的特征
流态：介于推流式与完全混合式之间
DO浓度：曝气装置下游从高→低
好氧区 缺氧区
厌氧DO=O A
缺氧0。5mg/L A
好氧2 mg/LO
(3）在工艺方面特征
１） 可以不设初沉池
２） 可以不设二沉池
３） 污泥量很少且稳定，不需进行厌氧消化处理（排泥管）
２、氧化沟的曝气装置→采用机械曝气
1)横轴曝气装置①曝气转刷 转轴长度4~9m 转刷直径0。8～1。0m 一般1.0m 转刷淹没深度0.15～0。2m 氧化沟深度2～2。5m 有时采用3m
②曝气转盘
2)纵轴曝气装置→表曝机
深度4~4。5M 沿池长布置曝气转刷
布置：弯道转弯处
氧化沟曝气装置作用: V≥0。25m/s
① 充氧②完全混合(3)推动水流以一定的流速沿池长的循环流动
3．常用的氧化沟系统
氧化沟运行方式：
（1）连续运行 ①必须设二沉池且有污泥回流②氧化沟始终作为曝气池 合建 分建
(2)交替运行
氧化沟一部分在不同的时段交替地作为曝气池和沉淀池，不需设二沉池，无污泥回流,
（1） 卡罗塞氧化沟系统
导流墙偏置:使水流流速分布均匀
（2） 交替运行氧化沟
（1） 单沟交替运行 a→a A
（2） 双沟交替运行 double→d
（3） 三沟交替运行three→t
① 双沟交零星氧化沟
工作固期
第一阶段：A沟进水，A沟曝气区
B沟沉淀区，B沟出水
第二阶段：A沟进水，B沟转刷停，静沉区
第三阶段
第四阶段
② 3沟交替
第一阶段 A沟进水 AB沟曝气区C沟沉淀区 C沟出水
第二阶段 B沟进水 A沟闷曝B沟曝气C沟沉淀C沟出水
第三阶段 B沟进水A沟转刷停，静沉区B沟曝气C沟沉淀C沟出水
第四阶段C 沟进水
中沟：始终曝气
边沟：每隔5H,转刷工作3H
出水堰：每隔4H
(3）二沉池交替运行氧化沟系统→连续式
（4） 奥巴勒氧化沟系统
三、 间歇式活性污泥工艺
SBR 工艺 序批式
1． 工艺流程及特征
污水→沉淀池→间歇曝气池→出水
特征：（！）采用间歇曝气池（将生物降解与沉淀集成一体）
（2）系统组成简单，无二沉池和回流污泥系统，节省基建费用和运行费用
（3） 污泥指数低，不易产生污泥膨胀现象
（4） 在多数的情况下,不必设调节池
（5） 可以产行自控
（6） 改变运行方式，可以进行脱氮处理
（7） 处理水的水质伏于传统工艺
2． 工作原理与操作
SBR工艺与传统工艺比较
相同点：有机物降解机理相同
不同点：运行方式不同
（1） 传统工艺①连续式运行方式②一般设曝气池和二沉池③连续进水，连续出水④在不同的时段各处理单元功能不变⑤空间推流,流态：推流式
（2） SBR工艺①间歇式运行方式②只设间歇曝气池③间歇进水，间蛤排水④在不同的时段间歇曝气池处理单元功能改变⑤时间推流,流态:完全混合式
工作操作步骤 会画图示-必考题
（1） 流入工序 起调节池的作用
污水注入,注满or注到预定高度
（2） 反应工序 生物降解 脱氮处理 污水注到预定高度
（3） 沉淀 时间1。5～2H
（4） 排放 将上清液排放，排放到最代水位
并留部分种泥
（5） 待机、闲置阶段污泥闲置，等待下一周期开始
时间4～12H自控
3． SBR工艺功能的改善与强化
4． （1）关于待机与流入工序与多项功能相结合
① 强化调节池的功能②与水解、酸化反应相结合（厌氧)
(2）NS和X
一般取经验数据NS=0。2～0。3 X=3000～5000mg/L
（3） 关于耗氧与供氧→采取时间上的渐减曝气
（4） SBR工艺的发展及主要的变形工艺
（1） ICEAS工艺 间歇循环延时曝气工艺
在反应工序“曝气好氧”+“闲歇缺氧”多次反复进行
（2） CAST工艺 循环式活性污泥工艺］
在进水区设置生物选择皿
（3） DAT—IAT
四、AB法污水处理工艺 ：70年代宾克
吸附生物降解工艺简称
１、工艺流程及特征
工艺特征
１)A段的效应，功能及设计参数
负荷率高；污泥产率高；BOD去除率40-70％
２)B段的效应，功能及设计参数

４．９　　活性污泥处理系统的设计与计算
一、概述
１、 设计内容
２、 原始资料和数据
３、 确定的主要设计参数
４、 确定处理工艺流程
二、曝气池（区）容积的计算
１、按污泥负荷率计算
X的确定
１）供氧的经济与可能
２）活性污泥凝聚沉淀性能
３)二沉池与回流设备的造价
２、 按污泥龄（QC） →劳麦方程式
三、曝气系统与空气扩散装置的设计与计算
１、需氧量与空气量的计算
２、鼓风曝气系统的计算与设计
１） 空气扩散装置的选定与布置(一侧。两侧.布满池底)
２） 空气管道系统的设计与计算
(1) 一般规定
(2) 空气管道的计算→D
〖1〗 管径计算
〖2〗 管径校核采用管道内压力损失
管道压力损失4。98KPA以内，空气扩散装置4。9~9.8KPA
压力损失计算（1）沿程阻力
（2)局部阻力
H1 计算 空气压力(水深）
总长度L=实际长度＆+局部阻力当量（折算)长度
L０=55.5KD
（３）空压机的压力
P=（1。0+H）9.8KPA
一个大气压 H—空气扩散装置的安装深度
（４）空压机的选定与鼓风机房的设计
３、机械曝气装置的设计→叶轮
叶轮直径Qos→
校核直径(1)泵型
(２）倒伞or平板型
四、污泥